Фотоэлектрические свойства гетероструктур с самоформирующимися наноостровками GeSi/Si

• Автор: Круглова, Марина Вячеславовна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 167 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Гетероструктуры с самоформирующимися наноостровками ОеБі/Бі: получение и свойства. Обзор литературы

1.1. Кремниевая оптоэлектроника

1.2. Рост, морфология и состав самоформирующихся наноостровков ОеЗі/БІ

1.3. Электронная структура наноостровков СеБі/Бі

1.4. Оптические свойства структур с наноостровками веБі/Зі

1.5. Электролюминесценция р-і-п диодов с наноостровками Ое8і/8і

1.6. Фотоэлектрические свойства гетероструктур веЗі/Бі

1.7. Дислокационная фотолюминесценция и фоточувствительность Зі и

гетероструктур веЗі

Глава 2 Методика эксперимента
2.1. Методика выращивания и характеризация гетероструктур СеЗі/Зі с самоформирующимися наноостровками
2.2. Методика исследования морфологии поверхностных наноостровков СеЗі/Бі методом атомно-силовой микроскопии
2.3. Методика фотоэлектрических измерений
Глава 3. Теория фотоЭДС на барьере полупроводник/электролит в гетероструктурах ОеЗі/ЗІ
3.1. Форма края спектра межзонной фоточувствительности в гетероструктурах ОеЗі/Зі
3.2. Влияние естественного разброса наноостровков ОеЗі/Зі по размерам и/или составу на форму края спектра фоточувствительности
3.3. Эмиссия фотовозбуждённых носителей из квантовых ям и наноостровков ОеБі/Зі
Глава 4. Экспериментальные исследованная спектров ФПЭ гетероструктур с наноостровками ОеЗі/Зі
4.1. Зависимость спектров ФПЭ гетероструктур с наноостровками Ое81/81 от параметров структур
4.2. Дислокационная фоточувствительность гетероструктур с
наноостровками Ое81/81
Глава 5. Фотоэлектрические свойства и электролюминесценция р-1-п диодов на основе гетероструктур Се81/81(001), выращенных методом СМЛЭ в среде ОеН4
5.1. Морфология поверхностных наноостровков Ое81/81С001), выращенных методом СМЛЭ в среде ОеН4
5.2. Спектроскопия ФПЭ гетероструктур с самоформирующимися наноостровками Ое81/81(001), выращенных методом СМЛЭ в среде СеН4
5.3. Спектроскопия фотоЭДС и электролюминесценции р—1—п диодов с
наноостровками Ое8Г81
Заключение
Список использованных источников

Введение
Актуальность темы диссертации
Гетеронаноструктуры (ГНС) с наноостровками Се81/8ц получаемыми методом самоформирования в процессе эпитаксиального роста, являлись в последние 15 лет объектами интенсивных исследований и разработок в физике и технологии полупроводников [1].
Первоначально интерес к данным ГНС был связан с перспективами создания на их основе интегральных оптоэлектронных устройств на базе традиционной кремниевой технологии (т. наз. кремниевой оптоэлектроники [2]): светодиодов, излучающих в практически важном для оптоволоконной связи диапазоне длин волн X = 1,3 -* 1,6 цм, и инжекционных лазеров [3]. В последнее время возрос интерес к фотоэлектрическим свойствам ГНС Се8Р81 в области энергий световых квантов йу, меньших ширины запрещенной зоны кремния Её$, связанный с расширением спектрального диапазона фотоприемников на базе 81 в инфракрасную (ИК) область [4]. Очевидно, что для интегральных оптоэлектронных устройств необходимы не только излучатели, но и фотоприемники. В настоящее время в качестве фотоприемников, работающих в диапазоне длин волн 1,3 -ь 1,6 цм, используются р-1-п фотодиоды на базе гетероструктур (ГС) 1пСаАз/1пР [5]. Как и традиционные полупроводниковые лазеры на базе четверных твердых растворов 1пСаАэР, они плохо интегрируются в И С схемы на базе вь
В связи с тем, что контакт йе/Б! является гетеропереходом II рода [6], в таких структурах возможны межзонные оптические переходы с энергиями, намного меньшими ширины запрещенной зоны как Эр так и Се. Теоретическая минимальная энергия межзонных переходов в ГС Се/81 Е0 » 0,35 эВ (ЗООК), что соответствует длине волны излучения Л0 ~ 3,54 цм.
Обычно для исследования энергетического спектра полупроводниковых наноструктур используются оптические методы, среди которых наиболее
Ge content x {%)
Рис. 10. Зависимость Eg ненапряженного GexSii_.Y и напряженного псевдоморфного слоя Ge_vSii_v/Si(001) от .т.
В ГС с самоформирующимися наноостровками GeASi|.ySi(001), в отличие от однородных ЭС GeSi]-j;/Si(001), поле упругих напряжений является неоднородным в плоскости подложки [б]. В таких структурах имеет место локальное растяжение приповерхностного слоя подложки и покровного слоя Si (при наличии последнего) в области подошвы и вершины островка, соответственно. В результате в указанных областях снимается 6-кратное вырождение A-долин в Si и образуются 2- и 4-кратно вырожденные А-долины. Двукратно вырожденные Д2 долины расположены вдоль направлений [001] и [001], они лежат ниже по энергии Д4-долин, образуя минимум зоны проводимости.
Таким образом, зонная структура напряженных ГС с наноостровками GexSii_j/SiC001) качественно имеет вид, показанный на вставке Рис. 11. Основным межзонным оптическим переходом в них является переход из СОСТОЯНИЙ вблизи потолка ЗОНЫ тяжелых дырок В GeSii-д в электронные состояния вблизи дна Д2 долин в Si. Находящиеся в этих состояниях