Молекулярно-лучевая эпитаксия низкоразмерных систем на основе гетероструктурных и δ-легированных квантовых ям на подложках GaAs различной ориентации

• Автор: Галиев, Галиб Бариевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 203 с. : ил

Введение

Глава 1. НИЗКОРАЗМЕРНЫЕ СТРУКТУРЫ И СПОСОБЫ ИХ

ПОЛУЧЕНИЯ

1.1. Методы формирования одномерных структур квантовых нитей

1.1.1. Литографические методы

1.1.2. Формирование низкоразмерных структур на фасетированных

поверхностях.

1.1.3. Одномерные структуры на разориентированных подложках

1.1.4. Низкоразмерные структуры с анизотропными

характеристиками.

1.2. Двойные квантовые ямы АЮаАвСаАзАЮаАз с тонким разделяющим ААб слоем

1.2.1. Электроны и фононы в квантовой яме
1.2.2. Рассеяние электронов на полярных оптических фононах
1.2.3. Скорости рассеяния и подвижность электронов в
гетероструктурных квантовых ямах.
Глава 2. ВЛИЯНИЕ КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКОЙ ОРИЕНТАЦИИ
ПОВЕРХНОСТИ РОСТА НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ, СТРУКТУРНЫЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛЕГИРОВАННЫХ КРЕМНИЕМ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ПЛНОК ваАя
2.1. Особенности молекулярнолучевой эпитаксии ваАБ на подложках
с ориентацией 1А, 1В
2.1.1. Выращивание плнок и методы исследования.
2.1.2. Результаты исследования структурных свойств
2.1.3. Фотолюминесцентные исследования
2.1.4. Выводы по разделу 2.1.
2.2. Распределение и перераспределение кремния в эпитаксиальных плнках СаАэ, выращенных на подложках с ориентациями 0, 1А, 1 В
2.2.1. Введение.
2.2.2. Приготовление образцов и методы исследования.
2.2.3. Результаты измерений и обсуждение
2.2.4. Выводы по разделу 2.2
Глава 3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АМФОТЕРНОСТИ ПРИМЕСНЫХ АТОМОВ О КРЕМНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАНАРНЫХ рпПЕРЕХОДОВ
НА ПОДЛОЖКАХ СаАэ С ОРИЕНТАЦИЕЙ 1А
3.1. Формирование диодной структуры и методы измерений
3.2. Электрические и оптические свойства эпитаксиальных слоев п и ртипа проводимости при формировании планарных рппереходов
3.3. Вольтамперные характеристики рппереходов.
3.4. Выводы к главе 3.
Глава 4. МОЛЕКУЛЯРНОЛУЧЕВАЯ ЭПИТАКСИЯ НА
СЛАБОРАЗОРИЕНТИРОВАННЫХ В НАПРАВЛЕНИИ 2И
ПОДЛОЖКАХ 1А
4.1. Электрофизические и оптические свойства 5легированных кремнием эпитаксиальных слоев , выращенных на разориентированных в
направлении 1 поверхностях 1А СаАБ
4.1.1. Введение
4.1.2. Получение эпитаксиальных структур с 5легированными кремнием слоями и методы исследования
4.1.3. Обсуждение результатов исследования.
4.1.4. Выводы
4.2. Анизотропия проводимости в бЗГлегированных слоях, выращенных
методом МЛЭ на разориентированных в направлении 1 подложках 1А
4.2.1. Введение
4.2.2. Рост эпитаксиальных плнок с квазиодномерными структурами и подготовка образцов к измерениям.
4.2.3. Результаты измерений и их обсуждение.
4.2.4. Выводы.
Глава 5. СТРУКТУРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ЭФФЕКТЫ
РАЗМЕРНОГО КВАНТОВАНИЯ В ПРОСТЫХ И СВЯЗАННЫХ КВАНТОВЫХ ЯМАХ x,.xx,.x
5.1. Введение.
5.2. Приготовление образцов и методики экспериментов
5.3. Результаты экспериментов по вторичноионной массспектроскопии и рентгеновской дифракции и их обсуждение
5.4. Результаты исследования эффектов размерного квантования методом спектроскопии фотоотражения и их обсуждение
5.5. Выводы
Глава 6. ЭЛЕКТРОННЫЙ ТРАНСПОРТ В ПРОСТЫХ И СВЯЗАННЫХ КВАНТОВЫХ ЯМАХ С ДВУСТОРОННИМ ЛЕГИРОВАНИЕМ
6.1. Приготовление образцов и методы измерений.
6.2. Зависимость подвижности электронов от толщины квантовых ям
6.3. Результаты гальваномагнитных измерений в связанных квантовых ямах с двусторонним легированием и их обсуждение.
6.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК РАБОТ, ВОШЕДШИХ В ДИССЕРТАЦИЮ.
ЛИТЕРАТУРА


Восьмая Российская конференция Арсенид Галлия и Полупроводниковые соединения группы ШУ ваАв г. Томск, г. Международная конференция Оптика, Оптоэлектроника и технологии г. Ульяновск, г. Iм Международная конференция Наноструктуры физика и технология г. Исследования и разработки по приоритетным направлениям науки и техники по теме Технология низкоразмерных объектов и систем Государственный контракт . МЛЭ. В диссертацию вошли работы, выполненные совместно с соавторамитеоретиками. В этих работах личный вклад автора заключается в участии в постановке задачи, обсуждении и изложении результатов, подготовке статей и докладов. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка цитируемой литературы, а также списка работ, опубликованных по теме диссертации, изложена на 3 страницах, включает рисунка, таблиц и 2 ссылки на литературные источники. Первая глава диссертации носит обзорноаналитический характер и состоит из двух разделов. В разделе 1. Аз и подложек с вицинальной поверхностью. В первом случае используется структура с двумерным газом с последующим созданием на поверхности этой структуры узкой полоски с помощью литографии. Ещ одним методом образования квантовых нитей является способ создания параллельных узких канавок на подложке с последующим заращиванием ЭП ОаАэ и АЮлАб, где наблюдается модуляция толщины ваАз в канавках, в которых при не очень высоких концентрациях носители будут стремиться О локализоваться. Ая 0, 1, 1 А, и 1В на небольшие утлы. Приведены экспериментальные данные по анизотропным характеристикам для полученных структур на основе вицинальных поверхностей подложек 1В 7, 0 8, и 1 А СаАз И. В разделе 1. АЮаАэСаАБАЮаАз с тонким разделяющим А1АБ слоем внутри ОаАз. Представлен обзор теоретических работ по основным закономерностям рассеяния электронов в КЯ на захваченных ПО фононах. Проанализирована модель диэлектрического континуума, которая применяется для описания рассеяния электронов на ПО фононах и транспорта электронов . Представлен анализ расчтов зависимостей скоростей рассеяния захваченных в отдельную КЯ электронов на ПО фононах. Перечислен ряд закономерностей. Глава 2 состоит из двух разделов. Раздел 2. А1А9. Представлены результаты исследования этих свойств для ЭП, выращенных на подложках СаАэ с ориентациями 0, 1А и 1В при изменении у от до . В разделе 2. ЭП, содержащих тонкие толщиной нм легированные кремнием слои СаАэ АА. ВИМС. Выявлены особенности рельефа поверхности внутри кратера для разных ориентаций. Обнаруженные изменения формы профилей легирования объяснены как особенностями развития рельефа поверхности во время ионного травления при анализе методом ВИМС, так и ускоренной диффузией кремния по дефектам роста. АА. Показано, что при непосредственном формировании рпперехода на подложке 1А и использовании в качестве легирующей примеси только кремний ВАХ получается как для обращнного диода. При введении тонкой нелегированной прослойки толщиной нм между р и областями ВАХ становится как у обычного диода. Проанализированы ВАХ полученных структур. Глава 4 посвящена фотолюминесцентным и электрофизическим исследованиям 8легированных кремнием эпитаксиальных слоев,
выращенных при использовании разориентированных в направлении 2 на углы 1 1,5 и 3 поверхностей 1 при значениях 7 и убЗ. Проанализированы отличия спектров ФЛ для у и у. Выявленные особенности объяснены, исходя из плотности связей на террасах и ступеньках вицинальной поверхности, изменением ширины террасы для разных углов разориентации и амфотерным поведением атомов кремния на поверхности 1А. Приведены и проанализированы результаты исследования профилей распределения кремния ix в зависимости от 7 и угла разориентации а в 0 указанных образцах. АА. Исследованы сопротивления параллельно и перпендикулярно ступенькам вицинальной поверхности, возникающим на указанных выше образцах. Выявленная анизотропия проводимости объяснена тем, что при 5легировании кремнием террасы и ступеньки, которые имеют разную кристаллографическую ориентацию, при определнных значениях у легируются с разным типом проводимости АА.