Электронные явления в массивах квантовых точек германия в кремнии

• Автор: Якимов, Андрей Иннокентьевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 302 с. : ил

Словарь обозначений и сокращений
С - емкость,
- емкость квантовых точек,
Ер - энергия Ферми,
Е? - глубина залегания уровня дырки в возбужденном состоянии,
Е- - глубина залегания уровня дырки в основном состоянии в квантовой точке,
Етъег - энергия кулоновского взаимодействия между квантовыми точками,
Ед - энергия размерного квантования,
Е£ - энергия взаимодействия дырок в возбужденном состоянии,
Е£ - энергия взаимодействия дырок в основном состоянии,
Еее - энергия взаимодействия двух электронов, связанных вблизи КТ,
Ее^ - энергия связи экситона,
Е^ - энергия взаимодействия инжектированной и фотовозбужденной дырок в КТ,
Е( - энергия электрона на ловушке,
С - слоевая или полная проводимость,
К - коэффициент поглощения,
L - латеральный размер островка,
Lp> - диффузионная длина дырок,
N - число фотовозбужденных носителей в квантовой точке, Nqd - число слоев квантовых точек в образце,
Nepi - концентрация доноров в эпитаксиальном слое,
Nh - число дырок в квантовой точке,
7VS - концентрация доноров в подложке,
Т - температура,
Ts - температура подложки при росте пленки,
VfJ - напряжение на затворе,
W - энергия активации прыжковой проводимости, б - диэлектрическая проницаемость среды, бо - электрическая постоянная, со - частота изменения напряжения,
•фе (ге) - волновая функция электрона,
"Фк{гь) - волновая функция дырки,
<7j - сечение захвата дырок на связанные состояния в КТ, TQe - время межзонной рекомбинации в Ge, rsi - время жизни неравновесных дырок в Si, бос - радиус локализации,

deff - эффективная толщина слоя Ge, т.е. та, которая
была бы, если бы пленка Ge росла сплошной и гладкой (характеризует количество осажденного материала),
/ - сила осциллятора,
д(Е) - плотность локализованный состояний,
92 - двумерная плотность состояний на уровне Ферми,
h - высота островка,
к - постоянная Больцмана,
пдв - слоевая концентрация КТ,
ropt - оптимальная длина прыжка носителей между локализованными состояниями,
EXAFS - Extended X-ray Absorption Fine Structure
(растянутая тонкая структура рентгеновского поглощения),
МС - монослой,
ВАХ - вольт-амперная характеристика,
ДБЭ - дифракция быстрых электронов,
ДН - дислокация несоответствия,
ИК - инфракрасный (свет),
КРС - комбинационное рассение света,
КТ - квантовые точки,
POP - резерфорловское обратное рассеяние,
1.2.. Морфологические перестройки в системе Ge/Si

1.2. Морфологические перестройки в системе Ge/Si
В гетероситемах Ge/Si экспериментально наблюдают несколько стадий эволюции островков в процессе увеличения эффективной толщины пленки Ge [140]. Эти стадии различны для подложек с ориентацией поверхности (001) и (111).
Трехмерные островки Ge, образующиеся на Si(lll), представляют собой трехгранные пирамиды с плоской вершиной (рис. 1.1) и боковыми гранями {113} [136-139], причем даже на начальных стадиях такие кластеры могут уже содержать дислокации несоответствия [141]. Высота островков находится в пределах 0.10-0.13 от их поперечных размеров. При такой ориентации подложки область условий существования когерентных островков отсутствует вовсе либо крайне узка.
С приборной точки зрения уникальной является поверхность (001), поскольку только на ней обнаружены бездислокационные объемные островки размером 10-100 нм [143]. Появление таких островков наблюдается после образования сплошной пленки Ge (ее еще часто называют смачивающим или подстилающим слоем). Этот момент четко фиксируется по резкому уменьшению интенсивности зеркально отраженного пучка быстрых электронов. Пример такого поведения приведен на рис. 1.2 [144].
Начало образования трехмерных кластеров сопровождается возникновением на картинах дифракции быстрых электронов (ДБЭ) объемных рефлексов и отходящих от них тяжей, сформированных рассеянием электронов на гранях {105}. Грань {105} является ближайшей к плоскости (100) и отклонена от нее на 11.3°. Благодаря своей огранке такие островки получили название ” hut”-кластеров [85]. На рис.1.3 представлено изображение типичного ”hut”-кластера,