Структурные и оптические характеристики эпитаксиальных пятикомпонентных твердых растворов в гетероструктурах на A3B5

• Автор: Терновая, Вера Евгеньевна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1Л Основные методы получения твердых растворов на основе А3В

1.2 Фундаментальные свойства полупроводниковых твердых растворов (ТР)

на основе А3В

1.4 Выводы по главе 1. Цели и задачи, решаемые в работе

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Характеристика исследуемых гетероструктур АДОаДщ.х.-уАяЖ!-

ДЦАбСІОО) и А1хОа,.хА8,.уРу:8і ЛЗаАз(ЮО)

2.2 Современные методы исследования атомного и электронного строения эпитаксиальных гетероструктур на основе полупроводниковых соединений А3В
2.2.1 Определение состава твердого раствора и внутренних напряжений полупроводниковых гетероструктур на основе А3В5 методами
рентгеноструктурного анализа
2.2.2 Методика определения параметра решетки в составе твердого раствора
в соответствии с законом Вегарда
2.2.3 Методика разложения дифракционных профилей
2.3 Высокоразрешающая рентгеновская дифрактометрия. Картирования обратного пространства
2.4 Рамановская спектроскопия (комбинационное рассеяние света)
2.5. Фотолюминесцентная спектроскопия (ФЛ)
2.6 Микроскопические методы исследования поверхности гетероструктур
2.6.1 Атомно - силовая микроскопия (АСМ) наноструктур
2.6.2 Растровая электронная микроскопия (РЭМ)
2.7 Выводы по Главе
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕТЕРОСТРУКТУР С
ПЯТИКОМПОНЕНТНЫМИ ТВЕРДЫМИ РАСТВОРАМИ А1хОау1п,.х.уА8?Р,. ДНАбЦОО) ТИПА А3В

3.1 Актуальность исследования гетероструктур на основе твердых растворов А1хОау1п ] _х.уА8гР 1 _г/ОаАз( 100)
3.2 Результаты исследований и их обсуждение
3.2.1 Определение состава, параметров и внутренних напряжений твердых растворов в гетероструктурах А1хОа>1п1_х.>Аз/РьД1аАз( 100) методами
рентгеноструктурного анализа и микроанализа
3.4. Обсуждение полученных результатов и выводы
ГЛАВА 4.ИССЛЕДОВАНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ А1хОа,.хАз,.у ТИПА А3В5,
ЛЕГИРОВАННЫХ ФОСФОРОМ И КРЕМНИЕМ
4.1 Актуальность исследования гстероструктур с многокомпонентными твердыми растворами А1хОа1.хАз1.уРу:
4.2 Результаты исследований и их обсуждение
4.4 Обсуждение полученных результатов
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Исследование и диагностика гетероструктур на основе пятикомпонентных твердых растворов (ТР) А1хСау1п|.х.уАзгР 1 .//СаАз( 100) и четверных ТР, легированных кремнием А1хСа|.хАз|.уРу:8!/ОаАз(100) на данный момент является перспективным направлением исследований в области физики полупроводников, поскольку ТР на основе полупроводниковых соединений А3В5 находят широкое применение в современной электронной технике, интегральной оптике и оптоэлектронике.
После того, как в [1] было продемонстрировано, что ТР в системе ваАв - Л1АЭ близки к идеальным и с их помощью можно реализовать все преимущества гетероструктур, интерес к ним резко возрос. Особое значение имеют твердые растворы полупроводниковых соединений А3В5 с прямыми переходами в структуре энергетических зон. Их применение в оптоэлектронике позволило создать инжекционные лазеры, светодиоды, оптические модуляторы и фотоприемники с рекордными характеристиками [2].
Наиболее успешно квантовые структуры используются для создания гетеролазеров и транзисторов. Применение гетероструктур с квантовыми ямами и сверхрешетками в полупроводниковых лазерах позволяет снизить пороговые токи и использовать более короткие волны излучения, что повышает быстродействие, снижает энергопотребление опто-волоконных систем.
Свойства бинарных соединений А3В3, в том числе их спектры фундаментального оптического поглощения, изучены довольно хорошо и представлены в ряде справочников и обзоров. Для твердых растворов экспериментальные данные ограничены узким кругом как материалов, так и составов.
Кроме того, изготовление кристаллической многокомпонентной

На рис. 1.7 приведены типичные низкотемпературные (Т-10К) спектры фотолюминесценции для твердых растворов А1хСа1_хАз, выращенных методом жидкофазной эпитаксии в виде толстых пленок (толщина более ЗОмкм) [25]. Спектры трех образцов, с концентрациями х=0.11, х=0.33, х=0.42 показывают, что помимо основной экситонной полосы (В°,Х) в спектрах присутствует акцепторная полоса (В,А) , рекомбинационная полоса донор-акцептор (Э,А), а также продольные и поперечные акустические полосы ТАХ, ЬАХ, и реплика продольных оптических фононов ТОх.
Х*0.1Н±а007 Х*0.332 ±0.013 Х*0.421± 0.
у 14______________________________-=С1__________________________I_1А_
1.64 1.66 1.68 1.95 1.98 1.98 2.02 2.
Е^бУ {«V)
Рис. 1.7 Спектры ФЛ твердых растворов А1хОа1.хАз. Энергии основных экситонных полос приведены на рисунке
Спектр с х=0.42 получен от материала с непрямой запрещенной зоной [27]. Спектры ФЛ неупорядоченного твердого раствора А^Оа^Ая с х~0.50, полученные в работе [27] при температуре Т=1.5 К при различных уровнях накачки приведены на рис. 8. Хорошо видно, что в спектре присутствуют основная узкая и высокоэнергетическая экситонная полоса Eg~2.07эB и