Взаимодействие экситонов и носителей заряда в электрическом поле поверхностной акустической волны в GaAs/AlAs сверхрешетках второго рода

• Автор: Гуляев, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 168 с. : ил.

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
МЛЭ - молекулярно-лучевая эпитаксия
ФЛ - фотолюминесценция
ПАВ - поверхностная акустическая волна
ВШП - встречно-штырьевой преобразователь
СР - сверхрешетка
КЯ - квантовая яма
КП - квантовая проволока
ДАР - донорно-акцепторная рекомбинация
Рісо - энергия фотона люминесценции
Е - энергия
Еа - энергия активации
Ев - энергия связи экситона
іе£ґ ~ длина свободного пробега электрона
Техс ~ интенсивность лазерного возбуждения
І0 ~ интенсивность ФЛ образца в отсутствие электрического поля ПАВ
Ірі (Ю - интенсивность ФЛ образца в электрическом поле ПАВ К - напряженность электрического поля
р - степень тушения ФЛ структур в электрическом поле ПАВ
п - общая концентрация носителей заряда
Ля: ~ концентрация свободных носителей заряда
Пьс - концентрация локализованных носителей заряда
Пат(Р) ~ количество электронов и дырок, захваченных в минимумы и
максимумы потенциала ПАВ
Мехе ~ общая концентрация экситонов
Мя; - концентрация свободных экситонов
Nle - концентрация локализованных зкситонов
со0 - вероятность стохастических процессов рекомбинации экситонов
а>г - вероятность нестохастических процессов рекомбинации экситонов
®rad ~ вероятность излучательной рекомбинации экситонов (°nonrad - вероятность безызлучательной рекомбинации экситонов согес - вероятность рекомбинации экситонов Oiform - вероятность образования экситонов capture ~ вероятность захвата свободных носителей заряда на ловушки ®ioc_c - вероятность локализации носителей заряда ®deioc_c - вероятность делокализации носителей заряда ®юс ехс - вероятность локализации экситонов на уровнях широких КЯ
G>deioc_exc - вероятность выброса экситона с уровней широких КЯ в электрическом поле
<®ion(F)~ вероятность ионизации экситона в электрическом поле
0)ei field (F) - вероятность процесса, вызьшающего ускорение кинетики
ФЛ экситонов в электрическом поле
Na,d - концентрация акцепторов, доноров
Sa,d - среднее расстояние между примесями
кв - постоянная Больцмана
Т - температура измерения (образца)
t - время

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Обзор литературных данных
§ 1.1. Влияние электрического поля поверхностной акустической волны на транспортные и рекомбинационные свойства баАв и низкоразмерных систем на его основе
§ 1.2. Энергетическая структура и рекомбинационные свойства сверхрешеток баАв/АГАз второго рода, выращенных на (100)-
ориентированной поверхности баАэ
§ 1.3. Энергетическая структура и рельеф гетерограниц сверхрешеток баАз/А1Аз второго рода, выращенных на (311)А-
ориентированной поверхности баАэ
ГЛАВА 2. Методические вопросы исследования
§ 2.1. Исследуемые образцы. Методики их изготовления и контроля
§ 2.2. Методика регистрации стационарной фотолюминесценции
§ 2.3. Регистрация кинетики и спектров нестационарной фотолюминесценции
§ 2.4. Методика приложения электрического поля к исследуемому образцу с помощью поверхностной акустической волны
ГЛАВА 3. Влияние электрического поля на фотолюминесценцию (100)-ориентированных сверхрешеток
баАв/АГАз второго рода

§ 1.2. Энергетическая структура и рекомбинационные свойства сверхрешеток GaAs/AlAs второго рода, выращенных на (100) -ориентированной поверхности GaAs
Гетеросистема GaAs/AIGaAs является широко распространенной системой для низкоразмерных структур вследствие малого рассогласования параметров решеток этих материалов (30^=0,565325 и aAiGaAs=0,56533+0,0078-х нм, где х - доля А1 в твердом растворе) и, как следствие, высокого кристаллического совершенства получаемых структур [4]. Впервые прямое доказательство существования СР второго рода на основе соединений GaAs/AlAs было получено Finkman'oM и др., которые в статьях [58] показали, что в CP GaAs/AlAs возможна ситуация, когда нижним электронным состоянием оказывается X долина слоя AlAs, в то время как дырки локализуются в Г точке зоны Бршшюэна слоя GaAs. Сразу после обнаружения CP GaAs/AlAs второго рода было выполнены многочисленные экспериментальные исследования короткопериодных сверхрешеток GaAs/AIGaAs показавшие, что переход к второму роду возможен только в структурах GaAs/AlxGa;i_ xAs с большой долей алюминия, Хм>36%, а критическая толщина слоев CP GaAs/AlGaAs, при которой происходит этот переход зависит от доли алюминия в структуре. В наиболее простом и часто реализуемом на практике случае CP GaAs/AlAs переходы второго рода реализуются при малых значениях периода р = do^ + с/д^, а так же при больших скмз при условии, что cfe^O, 4-3, 7нм (рис. 10) [59]. сЬгд? и d-
обозначения толщины слоев GaAs и AlAs в СР, соответственно.
На рисунке 11 приведены расчеты энергии первой электронной подзоны СР GaAs/AlAs в зависимости от толщины слоев СР, полученные в приближении эффективной массы, так называемой модели Крон-нига-Пени [60]. Заштрихованные области на этом рисунке отражают ширину электронных подзон в структуре. Проведенные в статье рас-