Скачиваний:
54
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
194.54 Кб
Скачать

Квантовые ямы InGaAs/GaAs.

 

 

 

 

 

 

 

InGaAs/GaAs, T = 300 K

 

 

 

 

1.40

 

 

 

 

 

 

 

 

1.35

 

 

 

 

 

 

 

эВ

 

 

 

 

 

 

 

0.10

,

1.30

 

 

 

 

0.12

 

 

 

 

 

 

 

перехода

 

 

0.18

 

 

 

 

 

 

0.14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.25

 

 

 

0.16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Энергия

 

 

 

0.20

 

 

 

 

1.20

 

0.22

 

 

 

 

 

 

0.24

 

 

 

 

 

 

 

 

0.25

 

 

 

 

 

 

 

 

0.26

 

 

 

 

 

 

1.15

 

0.300.28

 

 

 

 

 

 

 

 

0.32

 

 

 

 

 

 

 

 

0.34

 

 

 

 

 

 

 

 

0.36

 

 

 

 

 

 

1.10

 

0.38

 

 

 

 

 

 

0.40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

50

100

150

200

250

300

350

 

 

 

 

Ширина ямы, А

 

 

 

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 11, стр. 1

Конечные точки кривых ограничены критической толщиной для данного состава.

Длина волны излучения при комнатной температуре ограничена значениями ~ 1,1-1,15 мкм. Для достижения больших длин волн требуются высокие составы по In (хотя уменьшение толщины приводит к сдвигу уровней размерного квантования в сторону больших энергий, уменьшение ширины запрещенной зоны более сильно влияет на энергию уровней).

Однако, слои с высоким содержанием In имеют тенденцию к спонтанному формированию массивов островков. Для достижения большой длины волны излучения из квантовых ям требуются специальные методы, позволяющие продлить диапазон двумерного роста или другие химические соединения.

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 11, стр. 2

Для длин волн 950-1050 нм существует широкий диапазон сочетаний содержание индия – толщина ямы, позволяющий достичь требуемой длины волны. Это позволяет оптимизировать конструкцию квантовой ямы (например для увеличения разделения основного и возбужденного уровней, снижения сегрегационных процессов и т.д.)

Использование данных фотолюминесценции квантовых ям позволяет однозначно определить параметры квантовой ямы: толщину L и содержание In (при условии, что известна скорость GaAs компоненты).

x =

RInAs

,

LInGaAs = (RInAs + RGaAs )t

RInAs + RGaAs

 

 

 

где R – скорости бинарных компонент, t – известное время роста

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 11, стр. 3

 

50

 

 

 

 

 

1100 нм

 

1050

 

 

 

InGaAs/GaAs QW

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, A

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

950

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

InAs

 

disloc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

900

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

 

 

 

 

 

 

QGaAs, A

 

 

 

 

Соотношение между эффективными толщинами бинарных компонент (Q= R t) и длиной волны излучения квантовой ямы InGaAs/GaAs

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 11, стр. 4

 

14000000

1.298 eV

E1-HH1

I77K=2.88*IRT

5-514

 

~954 nm

 

 

13000000

 

 

1.379 eV

 

 

12000000

 

 

 

 

11000000

 

 

~898 nm

 

 

 

 

FWHM ~ 6.5 meV

 

 

10000000

 

 

 

 

 

 

 

 

a.u.

9000000

 

 

 

RT

8000000

 

 

 

Intensity,

7000000

 

 

/10

77K

6000000

 

 

 

5000000

 

 

 

 

4000000

 

 

 

 

PL

 

E2-HH2

 

3000000

 

 

 

 

 

 

2000000

 

 

GaAs

 

 

1000000

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

-1000000

 

 

 

 

 

 

1.2

1.3

1.4

1.5

E, eV

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 11, стр. 5

Пример фотолюминесценции квантовой ямы InGaAs (L~70A, x~20%).

1.Отсутствует переход E1-LH1 (выдавливание уровня легких дырок из квантовой ямы).

2.Наличие возбужденного уровня E1-HH1 (разделение ~ 70 мэВ).

3.Малая ширина линии ФЛ (~kT при низкой и высокой температурах) – высокое структурное совершенство

4.Слабая зависимость интенсивности ФЛ от температуры – малая плотность центров безызлучательной рекомбинации.

5.Заселение матрицы GaAs при комнатной температуре – возможен уход неравновесных носителей из активной области.

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 11, стр. 6