Исследование полупроводниковых эпитаксимальных слоев и квантово-размерных структур в системах Ga-In-P-As и Al-Ga-As методом фотопропускания

• Автор: Ивкин, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
Глава 1. ФОТОПРОПУСКАНИЕ КАК МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
§1.1. Основные сведения о методе фотопропускания
§1.2. Механизмы фотопропускания
§1.3. Эффект Франца-Келдыша вблизи края поглощения
§1.4. Экситонные эффекты
§1.5. Фотопропускание квантово-размерных структур
1.5.1. Уровни размерного квантования в квантовых ямах
1.5.2. Экситонные эффекты
§1.6. Экспериментальные методики фотопропускания
ВЫВОДЫ
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ИССЛЕДОВАННЫХ ОБРАЗЦОВ
§2.1. Функциональная схема установки фотоотражения и фотопропускания
§2.2. Технические данные установки
§2.3. Градуировка установки и выбор фотоприемников
§2.4. Автоматизация эксперимента
§2.5. Методика измерений
§2.6. Характеристики исследованных образцов
ВЫВОДЫ
Глава 3. ФОТОПРОПУСКАНИЕ КВАНТОВО - РАЗМЕРНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР
§3.1 Гетероструктуры вахІпі-хРуАзі-у/ІпР
§3.2 Гетероструктуры АІхОаі-хАз/ОахІпі-хАз/ОаАз
§3.3. Анализ спектров фотопропускания
§3.4. Влияние электрического поля, флуктуаций состава івердого раствора и ширины квантовой ямы на спектры фотопропускания активной области СахІПі-хРуАзі-у/ІпР лазерных структур
§3.5. Диагностика лазерных структур
ВЫВОДЫ
Глава 4. ФОТОПРОПУСКАНИЕ НА СВЯЗАННЫХ ЭКСИТОНАХ В
ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СЛОЯХ СаР.Ы И СаАвихР
§4.1 Экситоны, связанные на изоэлектронных ловушках азота в фосфиде
галлия и твердых растворах арсенида-фосфида галлия
§4.2 Методика приготовления и характеристики образцов
§4.3 Эпитаксиальные слои ОаР:1Х
§4.4 Эпитаксиальные слои СаАзихРх
ВЫВОДЫ
Глава 5. ФОТООТРАЖЕНИЕ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СЛОЕВ
СаАзі-хРх
§5.1 Фотоотражение в рамках эффекта Франца-Келдыша
§5.2 Определение состава твердого раствора СаАБі-хРх и напряженности
электрического поля
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Современный этап развития полупроводниковой микро- и наноэлектроники характеризуется переходом к многослойным и низкоразмерным структурам, таким, как различного рода гетеропереходы, структуры с квантовыми ямами, сверхрешетки, квантовые нити и точки. Взаимодействие размерно-квантованных электронных состояний в сверхтонких эпитаксиальных слоях толщиной от единиц до сотен межатомных расстояний с близко расположенной поверхностью или интерфейсом во многом определяет электрические и оптические свойства таких объектов. В связи с этим принципиальное значение приобретает разработка методик исследования и контроля параметров таких слоев и структур. Применяемые для этих целей методы электронной микроскопии, Оже-спектроскопии и электронно-зондового анализа весьма трудоемки и требуют дорогостоящего оборудования. Измерения фото- и электролюминесценции, позволяющие получить информацию об энергетическом спектре носителей заряда в полупроводниковых структурах, не вполне его отражают вследствие передачи возбуждения на более низкоэнергетические состояния. Развиваемый в работе метод фотопропускания, как один из вариантов методик модуляционной оптической спектроскопии, является неразрушающим, обладаем высокой чувствительностью, не требует помещения образца в глубокий вакуум и сравнительно прост в практической реализации. Возможны измерения в течение всего периода выращивания структуры на различных этапах технологического процесса.
В качестве объектов исследования были выбраны структуры на базе полупроводниковых соединений А3В5. Интерес к данным материалам объясняется их широким использованием в современной нано

E/Re
Рис. 1.5. Зависимость энергии связи экситона в единицах эффективного экситонного Ридберга от отношения ширины квантовой ямы ЬУ к объемному экситонному радиусу Бора [33].

300 U Â
Рис. 1.6. Зависимость энергии связи основного состояния экситона, связанного с тяжелой (а) и легкой (б) дыркой, от толщины квантовой ямы гетероструктуры СаАз/СавчАКАБ. а также в модели бесконечных барьеров [35].