Спектроскопия электронных состояний и неравновесных носителей заряда в низкоразмерных гетероструктурах на основе арсенида галлия

• Автор: Гапонова, Дария Михайловна
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 134 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1.
ГЛАВА 2.
ГЛАВА 3.

Фотолюминесцентная спектроскопия гетероструктур на

основе ваАз

1.1 Композиционная зависимость зонной структуры сосди

нений СаАэЫ. Фотолюминесценция эпитаксиальных слоев ОаАзчНх с малой концентрацией азота. Методика эксперимента.

1.2 Фотолюминесценция многослойных гетероструктур

1пОаА8ЮаА8 с квантовыми точками.

1.3 Оптические свойства слоев 1пОаАз на податливых
подложках.
Модуляционная спектроскопия неравновесных носите
лей заряда в гстсроструктурах 1пСаАБСаЛ8 с квантовыми ямами
2.1 Введение.
2.2 Коэффициент поглощения для квантовой ямы и диагно
стика функции распределения.
2.3 Методы измерений и техника эксперимента.
2.4 Процессы разогрева и пространственного переноса в ге
тероструктурах ртипа.
2.5 Процессы разогрева носителей электрическим полем в
гетероструктурах птипа. Фотолюминесценция, пропускание и модуляции пропускания. Электронная температура. Электролюминесценция.
Люминесценция в лазерных гетероструктурах
ОаАзАЮаАБ с асимметричными квантовыми ямами
3.1 Двухцветный лазер на межзонных и внутризонных пе
реходах в асимметричных квантовых ямах.
3.2 Описание гетероструктур, изучавшихся эксперимен
тально, и исследование процесса заполнения возбужденных электронных состояний. Фотолюминесценция.
аблюдение сверхлюминесценции.
3.3 Процесс заполнения возбужденных состояний и идеи
тификация пиков в спектрах фотолюминесценции.
3.4 Измерение времени жизни носителей в гетероструктурах 9 с асимметричными квантовыми ямами.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Для структур с "глубокими" квантовыми ямами (энергия первого дырочного подуровня больше энергии ионизации акцепторной примеси) в спектрах фотолюминесценции присутствует одна линия, соответствующая основному переходу в яме. В слабых полях пик фотолюминесценции с увеличением напряженности поля слабо смещается в сторону больших энергий и уширяется, в то время как интегральная интенсивность его остается практически постоянной. При дальнейшем увеличении электрического поля интегральная интенсивность фотолюминесценции падает, вследствие разогрева и перехода части дырок из ямы в барьерные слои ОаАв []. В спектрах модуляции пропускания для структур с "глубокими" квантовыми ямами в зависимости от электрического поля наблюдалось как увеличение, так и уменьшение сигнала. Изменение пропускания было замечено уже в слабых (— В/см) полях; с ростом поля росла как положительная, так и отрицательная его части, причем для небольших нолей (до 0 В/см) их суммарная интегральная интенсивность была практически равна нулю, что отражает сохранение полного числа носителей в квантовой ямс. В сильных электрических полях отрицательная модуляция начинает доминировать над положительной, что соответствует уменьшению носителей в яме, т. В полях выше 1. В/см наблюдается насыщсчше изменения пропускания. Положения максимумов и минимумов в спектрах модуляции пропускания остаются практически постоянными для всего исследованного диапазона электрических полей. Полученная зависимость спектров модуляции пропускания от электрического поля позволила восстановить изменение симметричной части функции распределения горячих дырок Л/Л. В зависимости логарифма Д/Л от энергии в области - мэВ наблюдается практически линейный участок, соответствующий модифицированному максвелловскому распределению с температурой носителей, отличной от температуры решетки. Эффективная энергия дырок определенная по этому линейному участку составляет от до 0 К для электрического поля величиной до 2 кВ/см. Дальнейший рост температуры носителей затруднен вследствие рассеяния на оптических фононах. В гетероструктурах р-типа с "мелкими" квантовыми ямами (когда энергия первого уровня размерного квантования дырок меньше энергии примесного уровня) при гелиевой температуре носители выморожены на акцепторах. В спектрах фотолюминесценции этих гстероструктур наблюдались две линии, соответствующие основному переходу в ямах и переходу их из квантовых ям на уровни акцепторной примеси. При приложении латерального электрического поля интегральная интенсивность и соотношение между пиками в спектрах фотолюминесценции таких структур не изменялись вплоть до напряжений, соответствующих примесному пробою, приводящему к переходу значительной части носителей с акцепторов в квантовые ямы. При дальнейшем увеличении электрического поля интенсивность фотолюминесценции резко падала, что связано с пространственным переносом носителей из квантовых ям в барьерные слои. В спектрах модуляции пропускания в гетероструктурах с "мелкими" квантовыми ямами наблюдался только отрицательный пик, интенсивность которого росла без насыщения во всем интервале электрических полей. Это изменение пропускания связано с изменением концентрации носителей в яме вследствие пробоя акцепторной примеси. В гетероструктурах п-типа положение первого электронного уровня в яме практически всегда оказывается больше энергии ионизации примеси, с этой точки зрения исследовавшиеся квантовые ямы являлись глубокими. При приложении латерального электрического поля в спектрах фотолюминесценции наблюдаюсь падение интенсивности и увеличении полуширины линии, соответствующей основному оптическому переходу. Сравнение спектров фотолюминесценции и пропускания позволило определить, на сколько энергия Ферми больше энергии дна зоны проводимости для сильно легированных гетероструктур п-типа. В спектрах модуляции пропускания в области энергии вблизи края фундаментального поглощения наблюдалось как увеличение, так и уменьшение пропускания, связанные с перераспределением электронов но энергии вблизи уровня Ферми.