Методика получения гкт

Методика получения ГКТ, разработанная Б.Н. Звонковым и использованная в работе [32], в некоторых отношениях отличалась от общепринятой [30]. В большинстве работ используется метод молекулярно-пучковой эпитаксии или в некоторых работах метод газофазной эпитаксии(ГФЭ) из МОС при пониженном давлении газа-носителя. В ННГУ для получения ГКТ использовался метод ГФЭ из МОС при атмосферном давлении. Второе важное отличие состоит в проведении эпитаксии при относительно высокой температуре Т_э около 650⁰ С, тогда как обычно используются температуры ниже 550⁰ С. По-видимому, с этими отличиями связан тот факт, что были получены структуры с очень мелкими КТ по сравнению с описанными в литературе, что существенно облегчило сравнение эксперимента с теорией.

Для понимания результатов существенное значение имело третье отличие в методике - получение клиновидных ГКТ с переменной толщиной слоя InAs в интервале номинальных (т. е. рассчитанных в предположении чисто слоевого механизма роста) толщин 1 - 2 монослоя (МС) или. 0.35 - 0.7 нм. Для получения таких структур рост осуществлялся в ламинарном потоке без вращения подложки. Было установлено, что при этом скорости роста InAs и GaAs линейно убывали с увеличением расстояния от края подложки и были пропорциональны друг другу, что позволило по толщине слоя GaAs рассчитывать номинальную толщину слоя InAs.

Влияние толщины слоя InAs на спектры кфэ

На рис. 4.1 и 4.2 приведены спектры КФЭ при 300 и 77 К, измеренные на образцах с различной номинальной толщиной d слоя InAs (образцы выкалывались из одной пластины на разных расстояниях от края).

Наиболее примечательной особенностью этих спектров, отличающей их от спектров КФЭ в ГКЯ, является наличие ярко выраженного пика у края фоточувствительности. Хотя на спектрах КФЭ ГКЯ также часто наблюдается экситонный пик фоточувствительности, он обычно лишь слабо возвышается над платообразной полосой, связанной с межзонным поглощением в КЯ (см например рис. 3.1). Здесь же мы видим глубокие провалы, отделяющие пики от соседних участков спектра (кривые 2,3 и др.).

Рис. 4.1. Спектры КФЭ (300К) при различных значениях номинальной толщины слоя КТ.

d , МС: 1 - 1.1, 2 -1.3, 3 - 1.4, 4- 1.6,

5 - 1.8, 6 - 2.1.

Естественно считать, что эти пики обусловлены поглощением света в КТ и их форма отражает -образный характер функции плотности состояний в КТ. Закономерный непрерывный сдвиг положения максимума h_m в сторону меньших энергий объясняется увеличением размера КТ. При этом их поверхностная плотность и дисперсия по размерам существенно не меняются, так как высота пика и его ширина остаются практически неизменными. При 77 К разрешается также ступенчатая полоса с энергией края  1.47 эВ.

Рис. 4.2. То же, что на рис. 4.1, при 77К.

Подобную ступеньку с краем при 1.38 эВ можно заметить и при 300 К, однако она менее выражена из-за температурного размытия края поглощения GaAs. Эта ступенька присутствует на всех спектрах КФЭ, ее нормированная высота и положение края не меняются при d > 1 МС. Появление этой полосы хорошо объясняется образованием смачивающего слоя InAs толщиной 1МС. Наличие такого слоя отмечалось во многих работах.

Следует заметить, что в других работах пики ФЛ от КТ смещены значительно дальше в низкоэнергетическую область (до 1эВ при77К)[30]. А часто наблюдаемые одновременно пики ФЛ в области h >1.4 эВ, т. е. в рассматриваемой нами области, обычно приписываются экситонам в смачивающем слое, т. е. в КЯ. В связи с этим вопрос о природе пиков КФЭ нуждается в специальном обосновании.

Прежде всего заметим, что альтернативное предположение о принадлежности рассматриваемых пиков двумерным экситонам в смачивающем слое не позволяет объяснить ряд особенностей спектров КФЭ: независимость нормированной высоты и, особенно, ширины пиков от температуры в интервале 77 - 300 К, а также от номинальной толщины слоя InAs в интервале толщин 1.1 -2.1 МС при непрерывной зависимости h_m(d). Действительно, непрерывная зависимость h_m(d) в случае роста толщины смачивающего слоя означала бы, что второй монослой нарастает островками, размер которых значительно меньше размеров двумерного экситона (в противном случае наблюдалось бы раздвоение пика), но в таком случае должна сильно меняться ширина пика (она должна быть особенно большой при толщине d  1.5 МС). Необъяснимо с этой точки зрения и появление ступенчатой полосы фоточувствительности, положение края которой не зависит от d, которую мы связываем с межзонным поглощением в монослойной КЯ InAs. При дальнейшем увеличении номинальной толщины толщина смачивающего слоя не увеличивается, а избыточный материал идет на образование КТ. Расхождение в значениях h_m c литературными данными обусловлено различием в размерах и форме КТ, которое в свою очередь связано с различиями в технологии и условиях выращивания КТ.

Заметим, что пики ФЛ при 77 К по положению и ширине совпадают с пиками КФЭ.

На правом плече пиков КФЭ, связанных с основным переходом в КТ с участием тяжелых дырок e1 - hh1, наблюдается выпуклость, связанная с переходом с участием легких дырок e1 - lh1.