Особенности излучательной рекомбинации низкоразмерных гетероструктур InGaAs/AlGaAs и GaAs/AlGaAs

• Автор: Кудряшов, Игорь Вениаминович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 112 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ИЗЛУЧАТЕЛЬНАЯ РЕКОМБИНАЦИЯ И ГЕТЕРОЛАЗЕРЫ НА ОСНОВЕ НИЗКОРАЗМЕРНЫХ ГЕТРОСТРУКТУР ІпОаАь/АЮаАз И ОаАэ/АЮаАз (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ)
1.1 Излучательная рекомбинация и гетеролазеры на основе квантовых ям БтОаАэ/АЮаАз и ОаАз/'АЮаАз
1.2 Излучательная рекомбинация и гетеролазеры на основе массивов квантовых точек 1п(Оа)Аз
1.3 Постановка задач
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ, МЕТОДИКА
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦОВ И ИЗМЕРЕНИЙ, РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫ
2.1 .Методика изготовления образцов
2.2 Фотолюминесцентные методики
2.2.1 Исследование спектров фотолюминесценции
2.2.3 Исследование эффективности излучательной рекомбинации
2.2.4 Исследование Оже рекомбинации
2.3 Методы расчета энергий переходов в квантовых ямах ОаАэ и ІпОаАь
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ РЕКОМБИНАЦИИ В
КВАНТОВЫХ ЯМАХ АШААБ/ОААБ И ІпОаАв/АЮаА
Введение
3.1 Изготовление и предварительный анализ гетероструктур
СаАь/АЮаАь с квантовыми ямами различной ширины
3.2 Эффективность излучательной рекомбинации в квантовых
ямах ОаАь/АКхаАя
3.3 Изготовление и предварительный анализ гетероструктур с квантовыми ямами ЫЦаАз/АЮаАз
3.4 Эффективность излучательной рекомбинации в квантовых ямах ЫОаАз/АЮаАь
3.5 Прямое экспериментальное наблюдение Оже-рекомбинации в квантовых ямах ЫСаАэ
3.6 Выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ
РЕКОМБИНАЦИИ В КВАНТОВЫХ ТОЧКАХ 1пАь
Введение
4.1 Изготовление и исследование методом атомно силовой микроскопии открытого массива КТ 1пАз на
разориентированных в сторону [010] подложках ваАв (001)
4.2 Исследование спектров фотолюминесценции зарощенных массивов квантовых точек 1пАз
4.3 Исследование эффективности излучательной рекомбинации в однослойных массивах квантовых точек ЫАэ
4.4 Выводы
3 АКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Введение.
Актуальность темы определяется тем, что полупроводниковые гетероструктуры, содержащие низкоразмерные квантовые объекты, в последние годы заняли ведущее место в физике полупроводников и оптоэлектроники.
Интенсивные исследования полупроводниковых гетероструктур с квантовыми ямами, квантовыми нитями и квантовыми точками позволили существенно развить теорию полупроводников, привели к открытию, явлений ранее неизвестных в физике полупроводников. На основе этих исследований создаются принципиально новые полупроводниковые приборы и улучшаются параметры уже существующих.
Однако к началу диссертационной работы ряд особенностей излучательной рекомбинации в квантоворазмерных объектах не был исследован. Так, не было проведено детального исследования зависимости эффективности излучательной рекомбинации от параметров квантовой ямы и уровня возбуждения в реальных гетероструктурах. В работах, посвященных фотолюминесцентным исследованиям квантовых точек, практически не приводятся конкретные значения эффективности излучательной рекомбинации, а характер её зависимости от температуры и уровня возбуждения не обсуждается. Знание этих характеристик важно, как для понимания происходящих в низкоразмерных гетероструктурах фундаментальных процессов, так и для реализации уникальных свойств этих гетероструктур в оптоэлектронных приборах.
Цель данной работы - исследование особенностей излучательной рекомбинации и выявление основных механизмов, определяющих её эффективность в низкоразмерных гетероструктурах: квантовых ямах
СаАз/АЮаАз, [пОаАз/АЮаАя и однослойных массивах квантовых точек ГпАб.

Сравнивались заданные во время ростового процесса толщины слоев сверхрешетки и реально полученные, рассчитанные из экспериментального положения пика люминесценции сверхрешетки, ограничивающей квантовую яму. Типичные спектры ФЛ гетероструктур, измеренные при Т=293К и высоком уровне возбуждения, представлены на рис.3.3.
С целью сохранения высоты барьеров квантовой ямы при уменьшения ширины квантовой ямы в исследуемых гетероструктурах увеличивалась доля А]А.з в окружающей ее сверхрешетке. Энергетический зазор между пиками люминесценции квантовой ямы и прилегающей к квантовой яме сверхрешетки, практически не меняется. Эффективность люминесценции из ограничивающих квантовую яму слоев резко падает с уменьшением ширины квантовой ямы. Данный факт скорее всего объясняется сближением Г и Х-минимумов по мере увеличении доли А1Аз в материале барьера.
Для определения энергетического положения первой минизоны сверхрешетки А1Аз/ОаАз было использовано приближение эффективных масс. Энергии минизон сверхрешетки вычислялись из дисперсионного соотношения:
т„,т'ь - эффективные массы для СаАз и А1 Аэ соответственно,
Ь„,Ьь - толщины ОаЛэ и А1Аз слоев, составляющих сверхрешетку, - высота А1Аз барьера от дна зоны Для расчетов использовались следующие параметры [ ]: для электронов-
эффективная масса в ДаАэ т[, = 0.067,