Процессы рекомбинации в квантовых точках GaN в матрице AIN

• Автор: Александров, Иван Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Содержание

Содержание

Список основных обозначений

Введение

Глава 1. Структуры с квантовыми точками GaN/AIN (обзор)

1.1 Нитриды металлов третьей группы

1.1.1 Кристаллическая структура

1.1.2 Структура зон GaN, AIN

1.1.3 Изменение спектра GaN и A1N при деформации

1.1.4 Пьезоэлектрическая и спонтанная поляризация

1.1.5 Развитие технологии изготовления структур на основе нитридов металлов III группы
1.2 Механизмы формирования и структурные свойства квантовых точек GaN/AIN
1.3 Энергетическая структура квантовых точек GaN/AIN
1.4 Динамика рекомбинации в структурах с квантовыми точками GaN/AIN
1.5 Механизмы безызлучательной рекомбинации в квантовых точках
GaN/AIN
Глава 2. Методика исследований
2.1 Описание исследуемых образцов
2.2 Методика измерений
Г лава 3 Исследование дефектов в слоях A1N
3.2. Определение типа оптических переходов
3.3. Определение энергетических параметров центров рекомбинации
3.4. Природа центров рекомбинации
3.5 Выводы к главе
Глава 4. Энергетическая структура и оптические свойства квантовых точек GaN/AIN
4.1 Энергетическая структура квантовых точек GaN/AIN
4.2 Поглощение света в структурах с квантовыми точками GaN/AIN
4.3 Стационарная фотолюминесценция квантовых точек GaN/AIN
4.4 Исследование фотолюминесценции квантовых точек GaN/AIN с разрешением по поляризации
4.5 Выводы к главе
Глава 5 Кинетика фотолюминесценции ансамбля квантовых точек GaN/AlN
5.1 Кинетика фотолюминесценции ансамбля квантовых точек GaN/AIN в режиме одноэкситонной рекомбинации
5.2 Модель кинетики фотолюминесценции ансамбля квантовых точек GaN/AIN
5.3 Выводы к главе
Глава 6. Безызлучательная рекомбинация в структурах с квантовыми точками GaN/AIN
6.1 Температурная зависимость стационарной фотолюминесценции и
кинетики фотолюминесценции КТ GaN/AIN
6.2. Расчет температурной зависимости излучательного времени жизни в квантовых точках GaN/AIN
6.3 Туннелирование носителей заряда из квантовой точки на глубокий
центр в матрице
6.4. Модель рекомбинации носителей заряда структурах с квантовыми точками GaN/AIN
6.5 Выводы к главе
Заключение
Список публикаций по теме диссертации
Список литературы

Список основных обозначений
КТ — квантовая точка
СС - смачивающий слой
ФЛ - фотолюминесценция
МЛЭ - молекулярно-лучевая эпитаксия
ГФЭМОС - газофазная эпитаксия из металлоорганических соединений
ДБЭО - дифракция быстрых электронов на отражение
ПЭМ — просвечивающая электронная микроскопия
а, с- параметры решетки
аа, ас - коэффициенты теплового расширения
еар - тензор диэлектрической проницаемости Сц, С12 , С13, Сзз, С44 - модули упругости е31, езз, - пьезоэлектрические константы Р5р - спонтанная поляризация т0 - масса свободного электрона
т IП' - эффективные массы электрона >
Ея - ширина запрещенной зоны
а/, а2 - деформационные потенциалы зоны проводимости т , - эффективные массы тяжелой дырки
Б], П2, Дз, В4,05, Об - деформационные потенциалы валентной зоны
Лсг - расщепление кристаллического поля
Л80 - спин-орбитальное расщепление
п - коэффициент преломления
Ер - энергия Кейна
<р - поляризационный потенциал
ис - край зоны проводимости для объемного ненапряженного материала

Рис. 2.6. Схема установки для измерения спектров ФЛ
При исследовании ФЛ с разрешением по поляризации1 возбуждение фотолюминесценции осуществлялось излучением YLF:Nd лазера с энергией фотона 4.66 эВ, которая больше ширины запрещенной зоны GaN (3.5 эВ) и меньше таковой в A1N (6.1 эВ). Максимальная мощность излучения лазера составляла 5 мВт. Лазерное излучение фокусировалось на образце в пятно диаметром примерно 1.5 мкм, следовательно, при плотности КТ порядка 10й см'2 в эксперименте анализировалось излучение порядка 103 КТ. Излучение регистрировалось в направлении, перпендикулярном плоскости поверхности образца. Поляризация ФЛ вращалась с помощью полуволновой пластины и анализировалась призмой Глана-Томпсона. ФЛ регистрировалась с помощью спектрометра, оснащенного ПЗС камерой, охлаждаемой жидким азотом. Измерения проводились при температуре 3.6 К.
Для измерения спектров поглощения использовался спектрофотометр с дейтериевой лампой в качестве источника излучения.
1 Измерения методом микро-ФЛ с разрешением по поляризации проводились К.С. Журавлевым