Отражение света в полупроводниковых гетероструктурах при воздействии модулированным электрическим током

• Автор: Лонская, Екатерина Ивановна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Фрязино
• Количество страниц: 137 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ:

ГЛАВА 1. Оптическая модуляционная спектроскопия полупроводниковых гетероструктур

1.1. Оптические свойства полупроводников вблизи края фундаментального поглощения

1.1.1. Распространение света в полупроводниках

1.1.2. Межзонные переходы

1.1.3. Матричный элемент электрического диполыюго перехода

1.1.4. Вклад экситонов в фундаментальное поглощение

1.1.5. Уширение спектральных линий экситонного поглощения света

1.2. Физические основы модуляционной спектроскопии

1.2.1. Эффект Франца-Келдыша

1.2.2. Измерение энергии связи экситонов свободными носителями

1.3. Экспериментальные методы модуляционного отражения
1.3.1. Термоотражение
1.3.2. Электроотражение
1.3.3. Фотоотражение
1.3.4. Фотоотражение с длинноволновой накачкой
1.4. Полупроводниковые селективно-легированные гетероструктуры
1.5. Поперечный транспорт носителей заряда в селективно-легированных гетероструктурах при продольном протекании тока
1.6. Проблемы интерпретации спектров фотоотражения селективнолегированных гетероструктур
1.7. Выводы к первой главе
ГЛАВА 2. Спектроскопия фотоотражения селективно-легированных гетероструктур при протекании электрического тока вдоль полупроводниковых слоев
2.1. Экспериментальная установка
2.2. Методика измерения
2.2.1. Измерение традиционных спектров ФО

2.2.2. Измерение спектров ФО при протекании тока
2.3. Исследуемые структуры
2.4. Обсуждение характерных особенностей в спектрах фотоотражения
2.4.1. Структура без сверхрешетки в буферном слое GaAs
2.4.2. Структура с дополнительной сверхрешеткой в буферном слое GaAs
2.5. Выводы ко второй главе
ГЛАВА 3. Спектроскопия токоотражения в селективно-легированных гетероструктурах
3.1. Методика измерения
3.2. Обсуждение особенностей спектров токоотражения
3.2.1. Структура без дополнительной сверхрешетки в буферном слое GaAs
3.2.2. Структура с дополнительной сверхрешеткой в буферном слое GaAs
3.3. Выводы к третьей главе
ГЛАВА 4. Математическая модель спектров фотоотражения при протекании электрического тока в селективно-легированной гетероструктуре
4.1. Математическое описание модели формирования спектров ФО
4.1.1. Вклад в спектр ФО за счет модуляции внутренних электрических полей
4.1.2. Вклад в спектр ФО, обусловленный модуляцией экситонных состояний
4.2. Параметры и приближения математической модели спектров ФО
4.3. Анализ результатов моделирования спектров ФО при протекании тока
4.4. Выводы к четвертой главе
ГЛАВА 5. Физическая модель изменения внутренних электрических полей в селективно-легированных гетерострукгурах при протекании тока
5.1. Возможные механизмы изменения встроенных полей и экситонных состояний при протекании тока в полупроводниковых структурах
5.1.1. Изменение функции распределения носителей заряда по энергии
5.1.2. Механизмы изменения экситонных состояний при протекании тока
5.1.3. Глубокие примесные комплексы
5.1.4. Термоэдс, обусловленная разогревом электронов
5.2. Спектроскопия модуляционного отражения, основанная на разогреве

носителей заряда в селективно-легированных гетероструктурах
5.2.1. Радиочастотное модуляционное отражение
5.2.2. Микроволновое модуляционное отражение
5.2.3. Фотоотражение с длинноволновой накачкой
5.3. Выводы к пятой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основные выводы диссертационной работы
Апробация работы
БЛАГОДАРНОСТИ
Приложение 1. Функции Эйри и их производные
Приложение 2. Модуляция экситонных состояний в рамках моделей Адачи и Тангуе
Приложение 3. Используемые в расчетах параметры ОэАб и АЮаАэ
ЛИТЕРАТУРА

А-долины в Ь-долину ваАя АЕг_1 =0.284 эВ [89]. Поэтому часть разогретых электронов из канала ваАв будет переходить в верхнюю долину ваАв, как показано на рис. 20 пунктирной стрелкой. Такой переход будет приводить к формированию участка П-ОДП на ВАХ и без переноса электронов в реальном пространстве, как в случае объемных полупроводников. Переход в Т-долину менее существенен, например, для 1пОаАз/1пА1А8 гет ероструктур, используемых для создания т.н. псевдоморфных НЕМТ, так как в канале Ino.53Gao.47As энергия АЕг_1 составляет 0.7 эВ [90].
3) Для ЛЮаАэ при х > 0.22 формируются глубокие примесные комплексы с энергией связи около 100 мэВ (т.н. ОА-центры), которые могут существенно влиять на концентрацию электронов в канале [91, 92]. Также состояния на гетерогранице раздела и дефекты могут играть роль ловушек. Темпы захвата электронов на ловушки и выброса с ловушек зависят от температуры носителей заряда и поэтому будут меняться с разогревом электронов. Выбитые за счет электрон-электронного взаимодействия электроны с ловушек АЮаАэ попадают в канал ваАя и также могут уменьшать подвижность электронов в канале с ростом продольного поля.
4) При инжекции электронов из контактов большое число дополнительных электронов в канале селективно-легированной гетероструктуры будет приводить к уменьшению подвижности. Поэтому особое внимание должно уделяться формированию хороших омических контактов [93]. Кроме того, как было показано в работе [94], даже при качественных контактах в условиях обеднении слоя п-АЮаАэ, в сильных полях ловушки и дефекты легированного слоя АЮаАэ могут существенно влиять на концентрацию электронов в канале и на изгиб зон вблизи гетерограницы.
Измерение ВАХ для селективно-легированных гетероструктур, безусловно, является простым и доступным средством исследования таких структур. Однако, как показано выше, формирование ВАХ обусловлено многими физическими процессами, поэтому интерпретация ВАХ не дает однозначной и детальной информации о переносе электронов в реальном пространстве.
Для селективно-легированных гетероструктур перенос носителей заряда в реальном пространстве будет приводить к изменению встроенных (поперечных) электрических полей. Кроме того, в случае, когда разогретые электроны из канала не переходят в другой слой, а перераспределяются в том же самом полупроводниковом слое ваАв (переход III на рис. 21), факт такого переноса может регистрироваться по изме-