Определение энергетических и динамических характеристик гетероструктур с квантовыми точками методами емкостной спектроскопии

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Специальность: 01.04.10 - Физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Определение энергетических и динамических характеристик гетероструктур с квантовыми точками методами емкостной спектроскопии

Шулгунова Ирина Сергеевна

Санкт-Петербург - 2007

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Научный руководитель -

доктор физико-математических наук, профессор Соломонов А.В.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Лебедев А.А.

кандидат физико-математических наук, ст. науч. сотр. Соловьев И.В.

Ведущая организация - Московский государственный институт электронной техники (Технический университет)

Защита состоится «25» декабря 2007г. в 15:30 на заседании диссертационного совета Д 212.238.04 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГЭТУ.

Автореферат разослан “23” ноября 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Мошников В.А.

Размещено на http://www.allbest.ru//

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последнее десятилетие огромный интерес проявляется к исследованию структур, реализующих предельный случай размерного квантования, в которых носители заряда ограничены в трех координатных направлениях. Такие структуры получили название квантовых точек. Функция плотности состояний (ФПС) отдельной квантовой точки представляет собой набор -функций. При этом все фундаментальные характеристики гетероструктур с квантовыми точками, такие как положение уровней квантования, время энергетической релаксации между электронными подуровнями квантования, и другие, находятся в сильной зависимости от геометрических размеров и формы квантовой точки.

В настоящее время для получения гетероструктур на квантовых точках используют эффекты самоорганизации при эпитаксиальном росте по механизму Странского-Крастанова. В процессе эпитаксии методами MBE (молекулярно пучковая эпитаксия) или MOCVD (газофазная эпитаксия из металлоорганических соединений) тонких слоев узкозонного материала в матрицу широкозонного формируются квантовые точки, геометрия, поверхностная плотность и размер которых в сильной степени зависят от температуры и других условий роста.

Для практического использования уникальных свойств таких наноструктур в приборах оптоэлектроники, необходимо разработать технологию получения плотных массивов квантовых точек, однородных по размерам. Только в этом случае можно реализовать потенциальные преимущества приборов, с квантовыми точками в качестве активной области. Проблема состоит в том, что результатом самопроизвольного роста является разброс геометрических параметров отдельных точек в массиве, следствием которого является уширение плотности энергетических состояний. Актуальной становится задача создания методики определения вида функции плотности состояний гетероструктур с квантовыми точками и оценки ее уширения, вызванного неоднородностью геометрических размеров самоорганизованных квантовых точек в массиве.

Не так давно квантовые точки стали рассматриваться в качестве перспективного материала для создания ячеек памяти нового поколения. Ключевыми параметрами таких приборов являются скорость захвата, определяющая быстродействие ячеек памяти, вероятность эмиссии или захвата, величина, накопленного в квантовой точке заряда.

Методы исследования, основанные на измерении барьерной емкости p-n-перехода или барьера Шоттки, успешно зарекомендовали себя при исследовании глубоких уровней в объемных полупроводниках, а впоследствии и для характеристики гетероструктур с квантовыми ямами. В настоящей работе проведено комплексное исследование гетероструктур с самоорганизованными квантовыми точками методами емкостной спектроскопии, определены основные параметры исследуемых структур, важные как с точки зрения применения квантовых точек в качестве активной области оптоэлектронных приборов и для разработки приборов памяти нового поколения, так и с точки зрения фундаментальных исследований.

Объектами исследования настоящей работы являются полупроводниковые гетероструктуры с массивом самоорганизованных квантовых точек InAs/GaAs и InGaAs/GaAs.

Целью работы является разработка системы характеризации гетероструктур с квантовыми точками методами емкостной спектроскопии для получения количественных энергетических и динамических параметров самоорганизующихся квантовых точек.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

разработать способ определения функции плотности энергетических состояний в гетероструктурах, содержащих массив самоорганизованных квантовых точек;

разработать методику анализа емкостных переходных процессов захвата для определения энергетических и динамических характеристик процессов захвата в массив квантовых точек;

получить количественные данные по скоростям захвата носителей заряда в отдельную квантовую точку.

Научная новизна работы:

предложен метод определения плотности состояний в гетероструктурах с самоорганизованными квантовыми точками;

определен вид функции плотности состояний гетероструктур с самоорганизованными квантовыми точками InAs/GaAs;

впервые проведены эксперименты по прямому наблюдению емкостных переходных процессов захвата носителей заряда в массив квантовых точек;

получены значения скорости захвата носителей заряда в отдельную квантовую точку InAs/GaAs в условиях плоских зон;

Практическая ценность работы заключается в создании методики определения плотности энергетических состояний массива самоорганизованных квантовых точек и получении конкретных данных о виде функции плотности состояний в гетероструктурах с массивом квантовых точек InAs/GaAs, что несет важную информацию о качестве технологии получения однородных массивов квантовых точек.

Разработана методика и определены энергетические и динамические характеристики гетероструктур с квантовыми точками, которые определяют основные параметры приборов на их основе.

Научные положения, выносимые на защиту:

Регуляризация решения обратной задачи уширенных спектров DLTS позволяет определить распределение плотности энергетических состояний гетероструктур с массивом самоорганизованными КТ.

Обработка экспериментальных переходных процессов захвата методом двухстробового интегрирования позволяет провести оценку динамических характеристик гетероструктур с КТ, а именно скорости эмиссии и захвата, сечение захвата носителей заряда в массив квантовых точек.

Метод селективной нестационарной емкостной спектроскопии позволяет непосредственно определять количественные характеристики процессов захвата и эмиссии носителей заряда на отдельных участках функции плотности энергетических состояний.

Захват дырок в отдельную квантовую точку в системе InAs/GaAs при комнатной температуре происходит за времена порядка нескольких пикосекунд, что позволяет прогнозировать высокую скорость работы одноэлектронных приборов памяти.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и школах:

12th International Symposium «Nanostructures: Physics and Technology», St Petersburg, Russia, 26-30 June, 2006 г.;

на 10 международном симпозиуме «Нанофизика и наноэлектроника», г. Нижний Новгород, 13-17 марта 2006 г.;

на VI международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» г. Кисловодск, 17-22 сентября, 2006 г.; спектроскопия заряд квантовый емкостный

на международной научно-технической конференции «Высокие технологии в промышленности России», ОАО ЦНИТИ «Техномаш», г. Москва, 7-9 сентября, 2006 г.;

на международных конференциях «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы», Ульяновск, 2004-2005 гг.;

на международной конференции «Арсенид галлия и полупроводниковые соединения AIIIBV», г. Томск, 2006 г.;

на ежегодных конференциях профессорско - преподавательского состава Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ», Санкт-Петербург, 2005-2007гг.;

на региональных молодежных научных школах «Микро- и нанотехнологии», СПб, 2003 г.; «Физика и технология микро- и наноструктур», СПб, 2004 г.; «Актуальные аспекты нано-технологии», СПб, 2005 г., «Нанотехнологии и нанодиагностика», СПб, 2006г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, из них - 3 статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК, 4 работы - в материалах и трудах международных научных конференций и симпозиумов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 80 наименований. Основная часть работы изложена на 128 страницах машинописного текста. Работа содержит 50 рисунков и 2 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы работы, определена цель и поставлены задачи. Сформулированы научная новизна, практическая значимость полученных в работе результатов и научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен обзор литературы по вопросам исследования гетероструктур с самоорганизованными квантовыми точками InAs/GaAs, отмечены основные свойства структур квантовых точек. Отмечены потенциальные области применения квантовых точек, такие как оптоэлектроника, наноэлектроника, одноэлектроника, биомедицина.

Рассмотрены физические основы емкостных методов исследования, основанные на измерении барьерной емкости p n-перехода, и их развитие в применении к гетероструктурам с квантовыми точками. Обоснован выбор емкостных методов для исследования гетероструктур с квантовыми точками.

Во второй главе представлено описание автоматизированной установки для проведения емкостных измерений гетероструктур с квантовыми точками. Глава содержит описание исследуемых образцов, содержащих массивы самоорганизованных квантовых точек, представлены экспериментальные результаты вольт-фарадных измерений в широком температурном диапазоне, полученные на основе их анализа профили концентрации основных носителей заряда. В главе приведена оценка заряда, накопленного в массиве квантовых точек.

Исследуемые образцы были выращены методом MOCVD и представляли собой диодные p-n-структуры на основе GaAs, в n-области которых на глубине 448 нм от металлургического контакта, находятся три слоя туннельно связанных квантовых точек InAs. Концентрация электронов в n-области диодной структуры составляет .

На полученных вольт-фарадных зависимостях (Рис. 1) в области азотных температур наблюдалось два характерных плато, вызванных аккумуляцией носителей заряда в области квантовых точек, ширина которых уменьшается с повышением температуры. При этом с увеличением частоты тестового до сигнала 1 МГц ширина плато увеличивается, что связано с тем фактом, что на высоких частотах носители заряда не успевают эмитировать, и продолжают накапливаться в массиве квантовых точек. По положению плато также определялся диапазон обратных смещений, в котором ожидается регистрация емкостных переходных процессов, описанных в четвертой главе.

Рис. 1. Вольт-фарадные зависимости для образцов с тремя слоями квантовых точек InAs/GaAs, полученные на частоте тестового сигнала 1 кГц при различных температурах.

Путем численного дифференцирования экспериментальных вольт-фарадных зависимостей определены профили распределения основных носителей заряда по глубине и в зависимости от величины обратного смещения. На полученных концентрационных профилях при частоте тестового сигнала 1 кГц наблюдается два концентрационных пика, соответствующие положениям плато на вольт-фарадных зависимостях, один из которых проявляется в узком диапазоне температур от 40 до 100 К (Рис. 2).

Рис. 2. Профиль распределения концентрации носителей заряда по глубине для структуры с тремя слоями квантовых точек InAs/GaAs на частоте тестового сигнала f = 1 кГц при различных температурах (профили смещены друг относительно друга на величину, равную 41010 см-2).

Эти пики связаны с наличием основного и возбужденных электронных состояний в квантовых точках. Основное состояние проявляется в появлении более глубокого пика, а отклик от группы возбужденных состояний в массиве квантовых точек, проявляется в виде пика с большей амплитудой расположенного при на Рис. 2. Проанализировано несоответствие между положением концентрационного пика и глубиной залегания массива квантовых точек. Это связано с тем, что даже во внешнем поле при достижении областью объемного заряда технологической глубины залегания слоя квантовых точек, уровни квантования все еще находятся ниже уровня Ферми, поэтому пик не наблюдается. И только при существенном расширении границы области объемного заряда за глубину залегания области квантовых точек, возникают условия для эффективной эмиссии носителей заряда из квантовых точек.

Предложено проводить оценку накопленного в массиве квантовых точек заряда путем интегрирования площади под концентрационным профилем. Полученные значения плотности заряда лежали в диапазоне  см-2 при понижении температуры от 120 до 20 К. Делением полученных значений на плотность квантовых точек в массиве, определено среднее число электронов в отдельной квантовой точке исследуемого массива - 10 электронов, что соответствует теоретическим расчетам, проведенным в работе [1]. Таким образом, по экспериментальным данным емкостной спектроскопии определен заряд, накопленный в отдельной квантовой точке. Полученный параметр является важным для потенциальных одноэлектронных приборов, реализованных на основе квантовых точек.

В третьей главе представлены результаты исследования образцов с тремя слоями квантовых точек методом нестационарной емкостной спектроскопии глубоких уровней (DLTS). На основе моделирования определена величина уширения экспериментальных спектров DLTS. Далее приведено описание метода определения функции плотности состояний гетероструктуры с массивом самоорганизованных квантовых точек методом решения обратной задачи DLTS. Разработана новая методика получения емкостного отклика от перезарядки уровней квантования с отдельного участка уширенного энергетического распределения исследуемых структур.

К исследуемой структуре, находящейся под воздействием обратного смещения прикладывались импульсы различной амплитуды, смещающие pn-переход в прямом направлении. После окончания импульса, с помощью емкостного моста Boonton 7200 с рабочей частотой 1 МГц, регистрировался емкостной переходный процесс возвращения носителей заряда к температурно-равновесному состоянию. Спектры DLTS формировались путем усреднения по 50 переходным процессам и обработки их методом двухстробового интегратора. Полученные спектры DLTS при больших амплитудах импульса заполнения обнаружили необычное поведение. В низкотемпературной области сигнал DLTS не зависел от температуры. Такое поведение объясняется тем фактом, что доминирующим механизмом эмиссии в области температур близких к гелиевым, является температурно независимое туннелирование [2].

Проведено моделирование спектров DLTS с учетом неоднородного уширения, описываемого функцией Гаусса. В качестве математического ожидания принималась энергия активации, определенная по зависимостям Аррениуса, полученным по температурным положениям пиков спектров DLTS для различных окон скорости, при этом дисперсия характеризовала величину уширения. На основе подгонки модельных спектров под экспериментальные определена величина уширения экспериментальных спектров, которая составила величину порядка 11 мэВ для средней энергии 94 мэВ. Полученные значения могут быть использованы для характеризации разброса по геометрическим параметрам отдельных квантовых точек в массиве.

Как отмечалось, плотность состояний является фундаментальной энергетической характеристикой квантово-размерного объекта. Ее вид важен как для контроля технологии формирования однородных массивов квантовых точек, так и для определения характеристик приборов, на их основе. На основе определенного сходства физических условий, создаваемых для носителей заряда в массиве самоорганизованных квантовых точек, с физическими условиями, в которых находятся носители заряда в объемном полупроводнике, содержащем глубокие уровни внутри запрещенной зоны, предложен метод определения ФПС гетероструктур с массивом самоорганизованных квантовых точек. Метод заключается в решении обратной задачи DLTS и изначально был разработан для определения энергетического распределения носителей заряда в объемном полупроводнике, содержащем глубокие уровни [3].

Метод определения вида ФПС сводится к решению обратной задачи DLTS посредством решение интегрального уравнения Фредгольма первого рода:

где - функция плотности состояний, - аппаратная функция метода DLTS, - экспериментальный температурный спектр DLTS, - концентрация легирующей примеси. Решение такого уравнения является неустойчивым к малым изменениям правой части. Регуляризация полученного решения проводилось по методу Тихонова, который заключается в минимизации квадрата отклонения рассчитанного спектра от экспериментального. Полученный вид ФПС, а также соответствующий экспериментальный спектр DLTS представлен на Рис. 3.

Пик в области энергий порядка 110 мэВ соответствует энергии основного состояния массива квантовых точек, уширенный пик, расположенный в области более низких энергий, связан с набором возбужденных уровней квантования в массиве, состоящем из трех слоев квантовых точек. Отклики от возбужденных уровней сливаются, т.к. три слоя вертикально связанных квантовых точек, разделенные туннельно-прозрачными барьерами, ведут себя как единый квантово-размерный объект. Небольшой пик в области энергий порядка 55 мэВ можно рассматривать как сильно зашумленный вклад от смачивающего слоя, в соответствии с теоретическим расчетом, представленным в работе [4].

Рис. 3. Экспериментальный спектр DLTS с параметрами (слева). Вид ФПС (справа), полученный путем решения обратной задачи DLTS для экспериментального спектра, представленного слева.

Для исследования массивов квантовых точек, характеризующихся уширенной функцией плотности энергетических состояний, был предложен метод селективной DLTS, который заключался в уменьшении амплитуды импульса заполнения до 0.1 В, что позволяет получить отклик от отдельных участков энергетического распределения. Изменяя уровень постоянного обратного смещения можно сканировать отдельные участки функции плотности состояний. Спектры селективной DLTS, полученные для образцов, содержащих массив самоорганизованных квантовых точек InAs в низколегированной p-GaAs-базе диодной структуры, представлены на Рис. 4.

При увеличении обратного смещения положение пиков спектров селективной DLTS смещается в область более высоких температур. При большом обратном смещении регистрируется отклик от самых глубоких уровней квантования на краю энергетического распределения, с энергией активации 179 мэВ. При уменьшении обратного смещения до -1.4 В, что соответствует энергии активации 146 мэВ, область объемного заряда располагается таким образом, что после воздействия малого импульса заполнения регистрируется отклик от участка ФПС, содержащего бульшую плотность состояний, что вызывает бульшую амплитуду DLTS сигнала, регистрируемого в эксперименте. Таким образом, предложенная методика, селективной DLTS осуществляет селекцию по энергиям внутри непрерывного распределения ФПС.

Рис. 4. Спектры селективной DLTS n+p-GaAs структуры, содержащей массив квантовых точек InAs при различных уровнях обратного смещения: 1- 1.5 В; 2 - 1.4 В; 3 - 1.3 В; 4 - 1.1 В; 5 - 0.7 В. Окно скорости - 25.37 мс.

Четвертая глава содержит анализ условий для прямого наблюдения емкостных переходных процессов захвата и результаты прямого наблюдения таких процессов в массив квантовых точек InAs/GaAs и InGaAs/GaAs, а также метод, предложенный для их обработки. Определены энергии активации процессов захвата и эмиссии. Разработана методика оценки скорости захвата в массив квантовых точек в условиях плоских зон.

Следует отметить, что переходные процессы захвата носителей заряда в массив квантовых точек никогда ранее не исследовались методом перезарядки емкости. Причина заключается в том, что ожидаемые скорости захвата для типичного уровня легирования полупроводников, определяемые выражением:

лежат в пикосекундном диапазоне, недоступном для современного измерительного оборудования [5]. Здесь - сечение захвата, - тепловая скорость носителей заряда, p - концентрация дырок вблизи слоя квантовых точек.

Для наблюдения емкостных переходных процессов захвата были созданы условия для увеличения постоянной времени переходного процесса, заключающиеся в выборе конструктивных особенностей образцов, а также в оптимизации параметров эксперимента.

Исследуемые образцы представляли собой диодные структуры с предельно низкой концентрацией легирующей примеси в базе p-GaAs - , в которой расположен слой самоорганизованных квантовых точек InAs. Глубина залегания слоя квантовых точек составляла 1500 нм. Таким образом, даже при нулевом смещении он находился в области объемного заряда, что еще более радикально снижало эффективную концентрацию носителей, участвующих в процессе захвата. При этом амплитуда импульса заполнения должна быть значительно уменьшена, чтобы избежать перегрузки емкостного моста во время измерений, а сами измерения необходимо проводить при низких температурах.

Емкостные переходные процессы захвата носителей заряда в массив квантовых точек измерялись с помощью емкостного моста Boonton 7200 с рабочей частотой 1 МГц и импульсного генератора Agilent 33250A, во время действия на образец заполняющего импульса амплитудой 0.1 В и длительностью от 1 до 15 с. В едином экспериментальном цикле регистрировались переходные процессы эмиссии и захвата. Переходные процессы захвата удалось зарегистрировать в температурном диапазоне от 10 до 140 К и в диапазоне обратных смещений, соответствующем положению горизонтального плато на вольт-фарадных зависимостях.

Экспериментальные емкостные переходные процессы захвата, подобно эмиссионным демонстрируют сильную зависимость от температуры и от уровня обратного смещения (Рис. 6), а также носят явно не экспоненциальный характер, и в определенном диапазоне температур достаточно точно описываются суммой двух экспонент, что указывает на наличие двух релаксаторов. Изменение амплитуды импульса заполнения приводит к изменению степени неэкспоненциальности переходных процессов захвата, что можно интерпретировать как отклик от различных состояний из непрерывного энергетического распределения.

При этом постоянные времени для эмиссионных процессов и процессов захвата, а также скачок емкости, определяющий концентрацию носителей заряда, участвующих в переходном процессе, несколько различны. Ожидаемая обратимость переходных процессов, а также тот факт, что оба процесса могут быть измерены в едином экспериментальном цикле, позволили предложить для обработки экспериментальных переходных процессов захвата метод, аналогичный классическому методу DLTS, основанный на измерении емкости структуры в два наперед заданных момента времени и построении разности полученных емкостей в зависимости от температуры.

Рис. 6. Экспериментальные емкостные переходные процессы захвата носителей заряда в массив самоорганизованных квантовых точек InAs/GaAs, полученные при различных температурах (1 - 59.2 К, 2 - 67.3 К, 3 - 77.1 К).

Полученные спектры DLTS захвата (Рис. 7) характеризуются обратным знаком, по отношению к спектрам DLTS эмиссии. Это является результатом противоположного характера переходных процессов эмиссии и захвата.

Рис. 7. Схема формирования сигнала DLTS захвата (слева). Спектры DLTS захвата n+-p-образца, содержащего массив квантовых точек InAs, при различных обратных смещениях 1 - 1.6 В; 2 - 1.5 В; 3 - 1.4 В; 4 - 1.2 В; 5 - 1.0 В (справа). Длительность импульса заполнения составляет 1 с. Окно скорости = 562.3 мс.

Подобно спектрам DLTS эмиссии, пики спектров DLTS захвата сдвигались с изменением окна скорости DLTS, что свидетельствует о наличии активационного процесса. Это дает основание для введения в выражение для скорости захвата носителей заряда (2), по аналогии со скоростью эмиссии носителей заряда с глубокого уровня, экспоненциальный множитель, учитывающий энергию активации процесса захвата. Вводя в выражение (2) соответствующий экспоненциальный температурно зависимый множитель, получим:

где выступает в качестве наблюдаемой энергии активации процесса захвата носителей заряда в массив квантовых точек. Эта энергия может быть определена по наклону графиков Аррениуса, построенных способом, аналогичным DLTS эмиссии.

Энергии активации процессов захвата и эмиссии , определяемые по наклонам графиков Аррениуса, а также наблюдаемые сечения захвата, не учитывающие влияние температуры и , определяемые по отсечке графиков Аррениуса на оси ординат, демонстрировали сильную зависимость от величины приложенного обратного смещения (Рис. 8).

Рис. 8. Зависимости энергий активации и наблюдаемого сечения захвата от температуры, для процессов захвата (1) и эмиссии (2) в зависимости от обратного смещения .

Вследствие обратимой природы эмиссии и захвата, энергии активации этих процессов мало отличаются друг от друга, а в определенных диапазонах смещений практически совпадают. Это дает основание предположить, что захват носителей заряда в массив квантовых точек происходит также как и эмиссия по механизму туннелирования с участием фононов. При этом носители заряда переходят в возбужденные состояния с меньшими энергиями активации с последующим туннелированием в валентную зону.

При указанном механизме захвата, зависимость сечения рассеяния от температуры и внешнего поля определяется выражением:

где - наблюдаемое сечение захвата, представленное на Рис. 8, - сечение захвата в условии плоских зон, - определяет температурную зависимость сечения захвата, которая для системы InAs/GaAs составляет величину порядка 3 мэВ, - определяет потенциальный барьер для туннелирования, F - величина внешнего электрического поля.

Наблюдаемое сечение захвата в условиях плоских зон определяется по отсечке на оси ординат зависимости наблюдаемого сечения захвата от обратной величины внешнего электрического поля (Рис. 9) и для исследуемых образцов составляет величину .

Рис. 9. Полевая зависимость температурно-независимого наблюдаемого сечения захвата.

Используя выражение (2) проведена оценка скорости захвата носителей заряда в отдельную квантовую точку в условиях плоских зон. Для температуры 50 К она составляет величину порядка 2.1 пс, а при комнатной температуре уменьшается до 0.86 пс, что определяет прогнозируемую скорость считывания приборов памяти на одиночных квантовых точках.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Развиты методы емкостной спектроскопии в применении к определению энергетических и динамических параметров гетероструктур с самоорганизованными квантовыми точками InAn/GaAs и InGaAs/GaAs, которые являются перспективным материалом наноэлектроники;

Предложен метод определения вида функции плотности состояний самоорганизующихся квантовых точек из анализа экспериментальных спектров DLTS путем решения обратной задачи DLTS;

Разработана методика селективной DLTS, благодаря которой можно регистрировать отклик от отдельных частей энергетического распределения гетероструктур с самоорганизованными квантовыми точками.

Впервые зарегистрированы емкостные переходные процессы захвата носителей заряда в массив самоорганизованных квантовых точек InAs/GaAs. Предложена методика обработки емкостных переходных процессов захвата - метод DLTS захвата.

Получены значения скорости захвата носителей заряда в отдельную квантовую точку в условиях плоских зон, которые составляют величины порядка пикосекунд.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Stier, O. Electronic and optical properties of strained quantum dots modeled by 8-band k•p theory / Stier O., Grundmann M., Bimberg D. // Phys. Rev. B. - 1999. - Vol. 59, N 8. - P. 5688-5701.

Kapteyn, C.M.A. Electron escape from InAs quantum dots / Kapteyn C.M.A., Heinrichsdorff F., Stier O., Heitz R., Grundmann M., Zakharov N.D., Bimberg D., Werner P. // Phys. Rev. B. - 1999. - Vol. 60, N 20. - P. 14265-14268.

Solomonov, A.V. A regularization algorithm for the determination of the deep center density-of-states function by DLTS spectra / Solomonov A.V., Zubkov V.I. // Physikalisch-Technische Bundesanstalt Bericht IT-7. Braunschweig und Berlin. - 1999. - p. 189-203.

Kapteyn, C.M.A. Carrier emission and electronic properties of self-organized semiconductor quantum dots: dissertation / Kapteyn C.M.A. - Mensch&Buch Verlag Berlin. Berlin, 2001. - 156 p.

Engstrцm, O. Electron capture cross-sections of InAs/GaAs quantum dots / Engstrцm O., Kaniewska M., Fu Y., Piscator Y., Malmkvist J. // Appl. Phys. Lett. 2004. - Vol. 85, N 14. - P. 2908-2910.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Zubkov, V.I. Admittance technique for energy state determination in quantum dot heterostructures (Метод адмиттанса для определения энергетических состояний в гетероструктурах с квантовыми точками) / V.I. Zubkov, A.Yu. Rumyantsev, I.S. Schulgunova, A.V. Solomonov // Physics of Electronic Materials: 2nd Int. Conf. Proc., Kaluga, Russia, 24-27 May, 2005. - Kaluga, KSPU Press, 2005. - Vol. 2. - P.284-287.

Зубков, В.И. Прямое наблюдение процесса захвата носителей заряда в массив самоорганизующихся квантовых точек / В.И. Зубков, И.С. Шулгунова, А.В. Соломонов, M. Geller, A. Marent, D. Bimberg, А.Е. Жуков, Е.С. Семенова, В.М. Устинов // Нанофизика и наноэлектроника: материалы X симпозиума, г.Нижний Новгород, 13 - 17 марта 2006 г. - Нижний Новгород, 2006.- Т.2. - С. 326-327.

Marent, A. Carrier capture into self-organized InGaAs quantum dots (Захват носителей заряда в самоорганизованные квантовые точки InGaAs) / A. Marent, M. Geller, V.I. Zubkov, I.S. Shulgunova, A.V. Solomonov, D. Bimberg // Nanostructures: Physics and Technology: Proc. 14th Int. Symp., St Petersburg, 26-30 June, 2006. - St Petersburg, 2006. - P. 152-153.

Шулгунова, И.С. Оценка динамических и энергетических параметров гетероструктур с квантовыми точками на основе анализа переходных процессов захвата носителей заряда / И.С.Шулгунова, В.И. Зубков, А.В. Соломонов // Высокие технологии в промышленности России: материалы XII Междунар. науч.-техн. конф., г.Москва, 7-9 сент. 2006 г. - Москва, ОАО ЦНИТИ «Техномаш», 2006.- Т.1. - С. 317-320.

Geller, M. Hole capture into self-organized InGaAs quantum dots (Захват дырок в самоорганизованные квантовые точки InGaAs) / M. Geller, A. Marent, E. Stock, D. Bimberg, V.I. Zubkov, I.S. Shulgunova, A.V. Solomonov // Applied Physics Letters. - 2006. - Vol. 89. - P. 232105(1-3).

Зубков, В.И. Прямое наблюдение процесса захвата носителей заряда в массив самоорганизующихся квантовых точек InAs/GaAs / В.И. Зубков, И.С. Шулгунова, А.В. Соломонов, M. Geller, A. Marent, D. Bimberg, А.Е. Жуков, Е.С. Семенова, В.М. Устинов // Известия РАН. Серия физическая. - 2007. - Т. 71, № 1. - С. 111-113.

Кузнецова А.Н. Спектроскопия проводимости гетероструктур с InAs/GaAs квантовыми ямами и квантовыми точками / Кузнецова А.Н., Шулгунова И.С., Скопина А.Е., Зубков В.И., Соломонов А.В. // Современные проблемы науки и образования. - 2007. - № 6. - С. 115-120.

Размещено на Allbest.ru