Лекции по гетеропереходам / курс лекций физика и технология полупроводниковых наноструктур / 11_InGaAs КЯ
.pdf
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