Спектроскопия возбужденных электронных состояний в квантово-размерных гетероструктурах InGaAs/GaAs

• Автор: Ревин, Дмитрий Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 150 с.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Гетероструктуры 1пхСа1_хАз/ОаА5 с квантовыми
ямами и квантовыми точками (Обзор литературы)
ГЛАВА 2. Исследование межзонных переходов в гетероструктурах ФОаАь/ОаАз
2.1. Экспериментальная установка
2.2. Фотолюминесценция одиночных квантовых ям
1пОаАз/ОаАз
2.3. Фотолюминесценция квантовых ям
1пОаАз/ОаАз с высокой концентрацией фотоносителей
2.4. Фотолюминесценция гетероструктур 1пхОа1_хА5
ОаАь с квантовыми точками
2.5. Особенности фотолюминесценции квантовых ям
ЫОаАз/СтаАз, расположенных в диэлектрическом волноводе
ГЛАВА 3. Исследование горячих дырок в гетероструктурах
ЕаОаАзЛЗаАз с квантовыми ямами
3.1. Методы измерений, экспериментальная установка и основные параметры исследуемых образцов
3.2. Спонтанное внутризонное излучение селектив-
но-легированных гетероструктур ГпОаАз/СаАя с квантовыми ямами в сильных электрических полях
3.3. Фотолюминесценция селективно легированных
гетероструктур 1пСаА8/СаА5 р-типа с квантовыми ямами в сильных электрических полях

3.4. Метод модуляции межзонного пропускания для исследования функции распределения горячих дырок и пространственного переноса носителей в гетероструктурах ГпОаАБЛЗаАз р-типа с квантовыми ямами
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
Диссертационная работа посвящена спектроскопическим исследованиям гетероструктур 1пхСа1_хАз/ОаАз с квантовыми ямами и массивами квантовых точек в условиях сильного возбуждения, возникающего в результате оптической накачки с большой плотностью потока излучения, либо в условиях приложения к образцу сильных продольных электрических полей.
Актуальность темы.
Успехи в изучении низкоразмерных полупроводниковых гетероструктур в значительной степени связаны с развитием методов диагностики подобных объектов. Целью диагностики низкоразмерных гетероструктур является определение их фундаментальных параметров и характеристик: энергетического спектра, ширины запрещенной зоны, толщин и состава гетерослоев и др.
Наиболее развиты оптические методы диагностики низкоразмерных гетероструктур: спектроскопия фотолюминесценции, возбуждения фотолюминесценции, отражения и поглощения света, а также фотопроводимости. Из них в настоящее время одной из наиболее широко применяемых является спектроскопия фотолюминесценции, дающая информацию об энергетическом спектре носителей, морфологии и качестве гетерограниц, напряжениях и дефектах в квантовых ямах и др.
Обычно условия наблюдения фотолюминесценции гетероструктур таковы, что концентрация фотовозбужденных носителей не превышает 10й см'2. При этом фотоносители лишь частично заполняют основные электронные и дырочные состояния в низкоразмерном слое. Поэтому методом фотолюминесценции чаще всего наблюдают только излучение, соответствующее основным переходам в низкоразмерном слое. Более полную информацию о низкоразмерных объектах можно извлечь при большом уровне оптического возбуждения, когда происходит заполнение фотоносителями возбужденных состояний размерного квантования. Такие измерения могут дать

2.3. Фотолюминесценция квантовых ям ХпСаАв/СаАя с высокой концентрацией фотоносителей
В данном параграфе представлены результаты развития метода фотолюминесценции для исследования зонной структуры квантовых ям.
Обычно условия наблюдения фотолюминесценции гетероструктур таковы, что концентрация фотовозбужденных носителей в квантовой яме не
превышает 10 см' и они заполняют лишь небольшую часть основных электронных и дырочных (е1 и ЬЫ) состояний в квантовой яме. Это происходит потому, что либо используются малые мощности возбуждения (меньше 103 Вт/см2), либо квантовая яма «собирает» фотоносители с малой окрестности вокруг себя [15-17], вследствие нахождения ее в области пространственного заряда.
При больших концентрациях (~ 1014 см'2) фотовозбужденные носители могут заполнять квантовую яму «до краев», т.е. в зоне проводимости ими могут быть заняты все состояния с энергиями, меньшими энергии дна зоны проводимости широкозонного полупроводника, образующего стенки квантовой ямы, а в валентной - все состояния с энергией, большей энергии потолка валентной зоны широкозонного полупроводника. В таких условиях оказывается возможным наблюдение излучательных переходов не только между краями основных подзон размерного квантования в квантовой яме, но и между следующими подзонами [14], и соответственно - определять энергию этих подзон.
Для интенсивного возбуждения фотолюминесцении квантовой ямы
1пхСа].хА5/ОаЛ5 был применен лазер ЛТИ-404 большой мощности (от 103 до

10 Вт/см). Исследовалась структура с одиночной квантовой ямой 1пхОа].хА5, которая располагалась вне зоны поверхностного заряда. В этих условиях квантовая яма более эффективно собирает фотовозбужденные носители из толстых слоев окружающего ее ОаАэ. При использовании образцов с несколькими квантовыми ямами при том же уровне возбуждения кон-