Рекомбинационные процессы в однослойных массивах InAs/GaAs квантовых точек

• Автор: Школьник, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Глава 1. Литературный обзор
Глава 2. Методика эксперимента и описание образцов.
2.1.Методика эксперимента.
2.1.1. Методика выращивания однослойных массивов 1пАз/СаА.ч квантовых точек.
2.1.2. Методика проведения спектральных исследований.
2.1.3. Методика измерения абсолютной величины квантового выхода в гетероструктурах.
2.1.4. Методика проведения фотолюминесцентных измерений с временным разрешением
2.2. Описание образцов.
2.2.1. Исследование спектров фотолюминесценции.
2.2.2. Идентификация энергетических состояний в квантовых точках.
2.2.3. Исследование спектров фотолюминесценции в диапазоне температур от 77К до 300К при различных уровнях возбуждения.
Глава 3. Рекомбинационные процессы в квантовых точках при малой степени заселенности квантовых точек
3.1. Времена жизни неравновесных носителей заряда в квантовых точках при малой степени заселенности квантовых точек.
3.2. Процессы переноса носителей в массивах квантовых точек.
3.3. Моделирование процессов переноса носителей в массивах квантовых точек.
Глава 4. Рекомбинационные процессы в квантовых точках при высоких уровнях инжекции носителей.
4.1 Эффект заполнения основного энергетического состояния в квантовых точках
4.2. Исследование значения величины внутренней квантовой эффективности в массивах квантовых точек в широком температурном диапазоне.
4.3. Рекомбинационные процессы в квантовых точках при температуре 5К.
4.4. Рекомбинационные процессы в квантовых точках при температуре 77К.
4.5. Расчет зависимости коэффициента безызлучателъной Оже-рекомбинации в квантовых точках от температуры и радиуса квантовой точки.
4.6. Влияние неравновесных носителей заряда в барьерной области на рекомбинационные процессы в квантовых точках
Заключение
Литература
Полупроводниковые гетероструктуры, содержащие
квантоворазмерные объекты в последние годы заняли ведущее место в физике полупроводников. Интенсивные исследования
полупроводниковых наногетероструктур, содержащих квантовые точки привели к открытию новых явлений, созданию принципиально новых приборов и развитию теории полупроводников. Несмотря на прогресс в изготовлении оптоэлектронных приборов, к началу диссертационной работы ряд фундаментальных характеристик структур на основе квантовых точек не был исследован. Так, не было проведено детального исследования зависимости эффективности излучательной рекомбинации от параметров массива квантовых точек и уровня возбуждения в реальных гетероструктурах. В работах, посвященных фотолюминесцентным исследованиям квантовых точек, практически отсутствовали конкретные значения эффективности излучательной рекомбинации, а характер её зависимости от температуры и уровня возбуждения не обсуждался. Знание этих характеристик важно, как для понимания происходящих в низкоразмерных гетероструктурах фундаментальных процессов, так и для реализации уникальных свойств этих гетероструктур в оптоэлектронных приборах.
Актуальность работы заключается в том, что в работе проводятся детальное исследование рекомбинационных процессов неравновесных носителей заряда в однослойных массивах 1пА б/СлАб квантовых точек в зависимости от температуры, концентрации носителей и среднего размера квантовых точек в массиве.
Формирование оптически запрещенного экситонного состояния в квантовых точках также может увеличивать время жизни электрон-дырочной пары при низких температурах (1ОК) вплоть до миллисекунд [73,7475]. При увеличении температуры происходит заполнение более высоких, оптически активных состояний, что понижает время жизни неравновесных носителей заряда до единиц наносекунд и делает его зависимым от размера квантовой точки. Таким образом при температурах выше 10К “темный экситон” не может оказывать влияния на время жизни неравновесных носителей заряда.
Исследования зависимости интенсивности люминесценции от времени с различным диаметром пятна позволили исключить из рассмотрения предположение о том, что такие большие времена жизни могут быть обусловлены диффузией носителей заряда в слабо прокаченные области. Так были измерены спектры люминесценции образца А при одинаковой плотности мощности падающего излучения (2 кВт/см2), но при двух различных диаметрах пятна. При температуре 77 К и диаметрах 50 и 5 мкм не было обнаружено заметной разницы в спектрах время-разрешенной люминесценции образца А. Таким образом, можно утверждать, что процесс диффузии носителей заряда в менее прокачанные области тоже не является причиной появления медленной компоненты.
Отличие характера зависимости времени медленной составляющей от температуры для образцов с различной степенью разориентации позволило сделать предположение, что процессом ответственными за появление медленной составляющей при малых остаточных концентрациях является процесс переноса неравновесных носителей заряда, локализованных в различных изолированных квантовых точках. При низких концентрациях неравновесных носителей заряда в барьерной области релаксация электронов и дырок в квантовые точки происходит независимо, в этом случае квантовые