Структурные и оптические свойства нанометровых модулированно-легированных гетероструктур с квантовыми точками в системе InAs/GaAs

• Автор: Пак Хи Сок
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 109 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ФОРМИРОВАНИЕ АНСАМБЛЕЙ

САМООРГ АНИЗОВАННЫХ КВАН ТОВЫХ ТОЧЕК 1пАб В

МАТРИЦЕ СаАя ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Механизмы эпитаксиального роста

1.2. Свойства слоев 1пСаА5 на поверхности ваАБ на этапе, предшествующем формированию когерентных островков

1.3. Энергетические факторы равновесия.

1.3.1 Условия перехода механизма роста от послойного Франка ван дер Мерве к механизму СтранскогоКрастанова .

1.3.2. Энергетические факторы формирования упорядоченных

ансамблей квантовых точек

1.3.3.Энергетический спектр плотности состояний одиночных
квантовых точек
1.3.4.Энергетическая релаксация носителей в структурах с квантовыми точками.
1.4. Получение ансамблей самоорганизованных квантовых точек в процессе выращивания методом молекулярнолучевой эпитаксии
1.4.1. Особенности технология молекулярнолучевой эпитаксии для получения слоев 1пА8.
1.4.2.Структурные свойства квантовых точек 1пАз на ОаАз . . 1.4.3.Оптические характеристики ансамблей квантовых точек.
1.4.4.Спектр электронных состояний в самоорганизованных
системах квантовых точек.
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ЭПИТАКСИАЛЬНОГО РОСТА КВАНТОВЫХ ТОЧЕК 1пА5ОаА5
2.1. Установка МЛЭ, подложки ОаАБ, техника эксперимента
2.2 Влияние параметров технологического процесса на
свойства квантовых точек 1пА
2.2.1. Оптимизация режимов молекулярнолучевой эпитаксии для получения высококачественных квантовх точек 1пАОаАз
2.2.2. Температура подложки
2.2.3. Давление мышьяка .
2.2.4. Прерывание роста
2.3. Формирование вертикальносвязанных систем квантовых точек Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ АНСАМБЛЕЙ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК 1пАэ наОаАэ
3.1. Эпитаксиальные структуры роста
3.2. Сравнительное исследование огггических и электрических свойств методами фотолюминесценции и Холла.
3.2.1. Спектры фотолюминесценции и электронная подвижность в модулированнолегированных сверхрешетках с толщинами
слоев ниже порога формирования квантовых точек.
3.2.2 Свойства модулированнолегированных сверхрешеток при толщине покрытия 1пАз вблизи порога формирования квантовых точек
3.3. Влияние условий роста на спектры фотолюминесценции гетероструктур СаАэЛпАзСаАз с квантовыми точками
3.4. Исследование методом дифракции быстрых электронов.
3.5. Исследование методом атомносиловой микроскопии
3.6. Исследование методом просвечвающей электронной
микроскопии.
Глава 4. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОДУЛИРОВАННОЛЕГИРОВАННЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР С КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ АЮаАзпАзОаАв.
4.1. Выращивание гетероструктур АЮаАзпАзОаАБ и методика измерений.
4.2. Влияние температуры на оптические свойства гетероструктур АЮаА1лА8СаА.
4.3. Влияние мощности лазерной накачки на оптические
свойства гетеро структур АЮаАзДпАСаАБ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ


Важной научной задачей является исследование зависимости подвижности электронов от номера подзоны. В настоящее время все активнее исследуются электронные свойства систем КТ. Однако количество работ, посвященных исследованиям оптических свойств структур с КТ и модулированным легированием, относительно не велико, а размерное квантование электронов в дельталегированных структурах с КТ и высокой концентрацией примеси практически не изучено. Целью диссертационной работы является исследование эпитаксиального роста гетероструктур с самоорганизованными системами КТ и двумерным электронным газом ДЭГ высокой плотности, разработка технологии формирования высококачественных гетероструктур с КТ на основе систем ЫАэОаАз изучение оптических свойств модулированнолегированных гстероструктур с КТ и эффектов взаимодействия КТ в гетероструктуре ЫАЮаАпА8КТСаА. Исследовать и оптимизировать режимы молекулярнолучевой эпитаксии МЛЭ темнерагура, скорость роста, время прерывания, соотношения молекулярных потоков гетерострукгур с КТ 1пА на ОаАБ и двумерным электронным газом высокой плотности с целью достижения однородности размеров КТ. Отработать методики атомносиловой микроскопии и просвечивающей электронной микроскопии для определения структурных характеристик систем КТ в гетероструктурах 1пАОаА5. С использованием метода фотолюминесценции ФЛ разработать методику прецизионной калибровки толщины слоя ЬАэ и однородности размера КТ в гетероструктурах ЬтАзЛЗаАз. Исследовать спектры ФЛ в модуляционнолегированных гегер о структурах ЬгАзСаАБ и разработать физическую модель, объясняющую наблюдаемые особенности спектров ФЛ в зависимости от мощности лазерной накачки и температуры и влияние на них ДЭГ. Проведены исследования влияния условий эпитаксиального роста и эффектов диффузии индия на структурные особенности гетероструктур с КТ ТпА5ОаАз1 и модуляционнолегированных гетероструктур МАЮаАпА8КТЛЗаА с двумерным электронным газом ДЭГ высокой плотности. Представлены результаты структурных исследований систем КТ методом ПЭМ поперечных сечений разработана методика выращивания массивов вертикальносвязанных систем КТ и гетероструктур АСаАпА8КТОаА8, дельта легированных кремнием, и на основе АСМданных определены размеры и концентрация квантовых точек 1пА8 на СаА1. Впервые представлены результаты исследований фотолюминесценции в модуляционнолегированных гетероструктур с КТ и ее температурного поведения. Получена информация о перераспределении ДЭГ между подзонами гетер о структуры МАКЗаАБЛпАБСКТуСаАБ . Практическая ценность работы заключаются в том, что проведенные исследования влияния температуры роста и отношения
потоков элементов УЛП на свойства напряженных квантоворазмерных структур ЬтАБСаАз и разработанные в диссертации методики изучения их структурных параметров позволили сформулировать технологический процесс создания высококачественных гетероструктур КТ с двумерным электронным газом высокой плотности. Найденные в данной работе оптимальные режимы роста структур КТ будут использованы при создании транзисторов и диодов для перспективных телекоммуникационных систем СВЧдиапазона. Область параметров процесса МЛЭ роста, в которой происходит формирование однородной системы КТ йгЛвСаДэ и обеспечивается выращивание высококачественных гетеропереходов ЫАЮаАзЛпАзАЗаАз с двумерным электронным газом высокой плотности. Высокое кристаллическое качество гетерострукгур КТ 1пАз на СаАз1 достигается при определенных соотношениях потоков элементов УЛП, зависящих от температуры роста, в частности при температуре 0С минимальное отношение потоков элементов УЛП должно быть больше . Фотолюминесцентные и структурные характеристики КТ ТпАб на СаАэ, выращиваемых при температуре выше 0С, ухудшаются изза распада твердого раствора и сегрегации 1п. Количественные параметры размеры и поверхностная концентрация КТ 1пАз на СаАз1, полученные методами АСМ и ПЭМ поперечных сечений. Результаты исследований ФЛ ДЭГ в модуляционнолегированных гетероструктурах КТ ЫАЮаАзЛпАвСаАБ и информация о степени заполнения электронных подзон, энергии оптических переходов и их температурные зависимости.