Электронный транспорт в составных квантовых ямах InAlAs/InGaAs/InAlAs, содержащих наноразмерные вставки InAs

• Автор: Пономарев, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Современное состояние проблемы.

1.2. Выводы из обзора литературы

2. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ МЕТОДЫ

2.1. Молскулярно лучевая эпитаксия.

2.1.1 Физика поверхностных процессов.

2.1.2 Модели эпитаксиального роста.

2.1.3 Критическая толщина эпитаксиального слоя.

2.1.4. Высокополевой транспорт в гетеросистемах.

2.1.5. Схема установки МЛЭ ЦНА

2.2. Методы исследования и анализа полученных структур.

2.2 Гальваномагнитные эффекты
2.2.2. Продольное магнетосопротивление в квантующем магнитном поле
2.2.3. Просвечивающая электронная микроскопия.
2.2.4. Рентгеновская дифрактометрия и рефлектометрия
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕТЕРОСТРУКТУР
3.1. Расчет зонной структуры образцов с одиночной квантовой ямой 1пхСхА8 различной глубины.
3.1.1. Образцы с односторонним и двухсторонним 6легированием кремнием
3.2. Расчет зонной структуры образцов с составной квантовой ямой
3.2.1. Инженерия потенциального профиля и волновых функций электронов.
3.2.2. Образцы с одной вставкой 1пАв различной толщины в активной области
3.2.3. Образцы с двумя вставками 1пА иили СаАл в активной области.
3.3. Расчет эффективной массы электронов в составной квантовой ямс
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
4.1. Определение доминирующего механизма рассеяния в гетсроструктурах 1п0 5гА А1пхСа.хА1по А1о дзАэ различной глубины
4.1.1. Образцы. Структура и рост
4.1.2. Подвижность и концентрация двумерного электронного газа
4.1.3. Определение квантового и транспортного времен рассеяния электронов
4.1.4. Эффективная масса электронов в однородной квантовой яме
4.2. Исследование электрофизических и структурных особенностей в составных КЯ 1по5А1о5Апо5зОао4Апо 5А1о5А с одной вставкой 1пАз.
4.2.1. Образцы. Структура и рост
4.2.2. Определение дефектов и содержания индия в слоях гетероструктуры по измерениям электронной микроскопии.
4.2.3. Определение содержания индия в слоях гетероструктуры по кривым дифракционного отражения.
4.2.4. Подвижность и концентрация двумерного электронного газа при введении одиночной вставки 1пЛ5.
4.2.5. Эффективная масса электронов в КЯ с одной вставк.
4.3. Исследование электрофизических параметров составных КЯ I.2.
Ix1.xi4 с двумя нановставками 1пА иили ваАв
4.3.1. Образцы. Структура и рост.
4.3.2. Измерения просвечивающей растровой электронной микроскопии
4.3.3. Подвижность и концентрация двумерного электронного газа в составной квантовой яме, содержащей вставки ОаАв иили 1пЛ
4.3.4. Определение эффективной массы с помощью эффекта Шубниковаде Гааза.
5. ВЫВОДЫ
6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список используемых


Впервые показано, что изменение эффективной массы электронов в составной КЯ связано не только с изменением среднего состава, но также с инженерией зонного профиля и волновых функций ВФ электронов. Впервые предложена конструкция наногетеросгруктуры с двумя нановставками ЫАб, в которой достигнуто заметное уменьшение эффективной массы электронов но сравнению со структурой с одиночной решеточносогласованной КЯ I. Полученные результаты диссертационной работы расширяют известные ранее представления об электронном транспорте и структурных особенностях наногетероструктур, а также описывают свойства новой предложенной конструкции гетероструктур на основе гетеросистемы 1п0дА1оАпОа. Апо5А1оА5. Результаты могут быть полезны в работах, ставящих своей целью оптимизацию активных слоев гетероструктур, уменьшение плотности дислокаций в растущих эпитаксиальных слоях, исследование механизмов рассеяния электронов в составных квантовых ямах. Практическая ценность работы связана с тем, что подобные гетероструктуры являются материалом для построения элементной базы современных СВЧ устройств миллиметрового диапазона. Впервые предложенная композиция гетероструктуры с несколькими вставками 1пАз может привести к созданию СВЧ приборов с высокими значениями частоты и крутизны, а также стимулирует новые исследования в направлении развития и изучения перспективных конструкций гетероструктур с функциональными слоями за счет инженерии зонной структуры и уменьшения эффективной массы носителей в КЯ. Таким образом, предложенная технология создания гетероструктур с составными КЯ позволяет создавать базовые наноматериалы для устройств современной твердотельной СВЧ электроники миллиметрового диапазона длин волн. Разработанная методика роста гетероструктур методом МЛЭ при пониженной температуре и уменьшенном давлении мышьяка с одной и двумя нановставками 1лА с резкими гетерой нтсрфейсами 1по. Аг5А5Лпо. Оао,А5 и II, позволяющая достичь высоких значений подвижности ц, ООО см2Вс при Т 0 К. Установленное уменьшение эффективной ширины составной КЯ 1по,5зОао. АТпАпо. Оао. А5 с увеличением толщины центральной вставки ГпАб. Установленная зависимость изменения отношения квантового к транспортному времен релаксации импульса в гетероструктурах с повышенным содержанием 1пАб в КЯ ЬзЗаАз. Разработанный подход к уменьшению эффективной массы электронов за счет введения в КЯ симметрично расположенных нановставок 1пА. Экспериментально полученное подтверждение справедливости приближения локальной эффективной массы электронов в составной КЯ с наноразмерными гетеровставкамн 1пА5 иили ОаАБ, рассчитанной с учетом непараболичности энергетического спектра электронов. Достоверность научных положений. Достоверность научных результатов обусловлена применением современных и общепризнанных экспериментальных методов МЛЭ, рентгеновской дифрактометрии, просвечивающей электронной микроскопии, а также измерениями эффектов Холла и Шубниковаде Гааза и т. Полученные в работе результаты и выводы не противоречат ранее известным данным, неоднократно апробированы на Международных и российских конференциях и научных семинарах. Соискатель принимал активное участие на всех стадиях работы. Холла в наногстсроструктурах II. Расчет зонной структуры, рост образцов методом МЛЭ, обработка данных измерений эффекта ШдГ проводились также с непосредственным участием соискателя. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного содержания и выводов, содержит 5 страниц, включая рисунок, таблиц и список цитируемой литературы из 2 наименований. Результаты работы докладывались на международной конференции Ii i i Екатеринбург, г. Технология микрои наноэлектроники в микрои наносистемной технике Зеленоград, г. СВЧэлектроники Моксровекис чтения Москва, г. РАН Мокерова В. Г, VIой, VIIой, IXой, Курчатовской молодежной научной школе в РНЦ Курчатовский Институт Москва, , , гг. Национальной конференции по росту кристаллов IVой Международной конференции Кристаллофизика XXI века, посвященной памяти М. П. Шаскольской Москва, г. РОСНАНО Москва, г. Международной телекоммуникационной конференции молодых ученых и студентов Молодежь и наука , гг.