Фотоэлектрические явления и эффект поля в квантово-размерных гетеронаноструктурах In(Ga)As/GaAs, выращенных газофазной эпитаксией тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Истомин Леонид Анатольевич

На правах рукописи

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ И ЭФФЕКТ ПОЛЯ В КВАНТОВО-РАЗМЕРНЫХГЕТЕРОНАНОСТРУКТУРАХ 1п(Са)А5/СаА5, ВЫРАЩЕННЫХ ГАЗОФАЗНОЙ ЭПИТАКСИЕЙ

Специальность 01.04.10 - физика полупроводников

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

3 ЯНВ 2077

Нижний Новгород, 2010 г.

004618891

Работа выполнена на кафедре физики полупроводников и оптоэлектроники Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор Карпович Игорь Алексеевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Болдыревский Павел Борисович

доктор физико-математических наук, профессор Тетельбаум Давид Исаакович

Ведущая организация:

Институт физики микроструктур РАН

Защита состоится 19 января 2011 года в 14 - 00 на заседании диссертационного совета Д 212.166.01 при Нижегородском государственном университете им. Н.И. Лобачевского по адресу: 603950, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23/3, НИФТИ.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского.

Автореферат разослан 15 декабря 2010 года.

Отзывы на автореферат направлять по адресу: 603950, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23/3, НИФТИ.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.166.01 доктор физико-математических наук, профессор

А.И. Машин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В последние годы не ослабевает интерес исследователей к изучению свойств квантово-размерных гетеронанострукгур (КРС) на основе прямозонных полупроводников АЗВ5, в частности КРС типа InGaAs/GaAs с квантовыми ямами (КЯ) и самоорганизованными квантовыми точками (KT). Помимо интереса к фундаментальным свойствам этих КРС, ведутся и прикладные исследования, связанные с применением КРС в приборах опто- и наноэлекгроники [1, 2], элементов памяти [3,4], приборах спинтроники [5].

Одной из важнейших характеристик КРС является их энергетический спектр, причем не только спектр размерного квантования, но и спектр примесно-дефектных центров в структуре, которые могут существенно влиять на оптоэлек-тронные свойства КРС. Такие центры могут возникать при выращивании КРС, встраивании квантово-размерных слоев в матрицу, селективном легировании, создании контактов из химически активных металлов и при некоторых других технологических операциях. В связи с этим развитие методов диагностики энергетического спектра КРС и изучение их энергетического спектра в связи с технологией выращивания КРС было и остается актуальной задачей.

Цель и основные задачи работы

Основной целью данной работы является изучение энергетического спектра собственных и примесно-дефектных состояний и некоторых оптоэлектронных характеристик КРС с КЯ и KT типа In(Ga)As/GaAs методами фотоэлектрической спектроскопии и динамического эффекта поля (ДЭП). Последний метод разработан и применен для исследования КРС впервые. Объектом исследования были КРС, выращенные методом газофазной эпитаксии из металлорганических соединений (МОС) при атмосферном давлении водорода - газа-носителя паров МОС (метод ГФЭ МОС АДВ).

В работе решались следующие основные задачи:

1. Выяснение на ряде модельных КРС с KT и КЯ особенностей применения и диагностических возможностей разных методик фотоэлектрической спектроскопии: спектроскопии планарной фотопроводимости (ФП), спектроскопии фотоэдс (фототока) на барьере КРС/металл - барьере Шоттки (ФБШ), фотоэдс (фототока) на барьере КРС/электролит (ФПЭ), фотоэдс на барьере КРС/диэлектрик (конденсаторной фотоэдс, КФЭ).

2. Исследование методами фотоэлектрической спектроскопии генерации дефектов при выращивании КРС методом ГФЭ МОС АДВ, нанесении ферромагнитного Со контакта на поверхность КРС и встраивании 5-слоя Мп в КРС с КЯ и KT ln(Ga)As/GaAs. Полупроводниковые структуры с ферромагниты-ми слоями представляют интерес для спинтроники.

3. Разработка методики исследования динамического эффекта поля (ДЭП) в КРС и изучение основных закономерностей ДЭП в КРС с KT и КЯ, в частности влияния на характеристики эффекта поля типа и места расположения квантово-размерных слоев, дельта-легирования КРС марганцем.

Научная новнзна работы

1. На ряде модельных КРС с разным типом и местом расположения квантово-размерных слоев проведено комплексное исследование диагностических возможностей и особенностей применения разных методик фотоэлектрической спектроскопии: фотовольтаического эффекта на барьерах КРС с металлом, жидким электролитом и диэлектриком, планарной фотопроводимости.

2. Впервые методами фотоэлектрической спектроскопии исследовано низкотемпературное дефекгообразование при нанесении на КРС ферромагнитного металла Со.

3. Впервые исследован эффект поля в КРС с КЯ и KT In(Ga)As/GaAs, Разработана новая методика исследования динамического эффекта поля. С применением методик ДЭП и спектроскопии малосигнального эффекта поля установлены закономерности влияния квантово-размерных слоев и дельта-слоя Мп на характеристики эффекта поля. Выяснены возможности определения из характеристик эффекта поля ряда параметров КРС.

Практическая ценность работы

Результаты работы могут быть использованы для экспресс-анализа качества выращенных КРС и усовершенствования технологии ГФЭ МОС при создании приборных структур. Метод ДЭП может быть использован для диагностики процессов медленного захвата носителей на ловушки и определения высоты эмиссионного барьера в KT, а также для определения дрейфовой подвижности носителей в одиночных КЯ. Частично эти методики применяются в ННГУ при выращивании КРС.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Комплексное применение методик фотоэлектрической спектроскопии квантово-размерных структур (фотовольтаического эффекта на барьерах КРС с металлом, жидким электролитом, диэлектриком и планарной фотопроводимости) позволяет определять собственный и примесно-дефектный энергетический спектр сложных структур со слоями квантовых точек и квантовых ям, расположенными практически в любом месте структуры от поверхности до внутренней границы КРС/подложка. При анализе спектров планарной фотопроводимости необходимо учитывать барьерный механизм фотопроводимости как на поверхностном, так и на внутреннем барьере КРС/подложка.

2. Динамический эффект поля является эффективным методом изучения про-

цессов захвата неравновесных основных носителей в квантово-размерные слои и дефектные состояния в квантово-размерных структурах. Метод позволяет определять концентрацию центров захвата и высоту эмиссионного барьера в квантовых точках, дрейфовую подвижность основных носителей в одиночных квантовых ямах и некоторые другие характеристики квантово-размерных структур.

3. При газофазной МОС-гидридной эпитаксии, нанесении ферромагнитного Со контакта, встраивании дельта-слоя Мп в квантово-размерные структуры In(Ga) As/GaAs генерируются дефекты с глубокими уровнями, существенно влияющие на оптоэлектронные характеристики структур. Определены некоторые электронные параметры этих дефектов.

Лнчный вклад автора

Автором внесен определяющий вклад в получение основных экспериментальных результатов. Планирование экспериментов, обсуждение и анализ результатов проводились совместно с научным руководителем работы проф. И.А. Карповичем. Часть результатов по ДЭП получена совместно с доц. C.B. Тиховым. Исследованные в работе структуры выращены в группе эпитаксиальной технологии НИФТИ ННГУ Б.Н. Звонковым.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на 9 всероссийской конференции GaAs - 2006 «Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы 11I-V» (г. Томск, 2006 г.), 7 Российской конференции по физике полупроводников «Полупроводники 2007» (г. Екатеринбург, 2007 г.), Всероссийских молодежных конференциях по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэ-лектронике (г. С. Петербург, 2006, 2007 г.), 12 и 14 международных симпозиумах «Нанофизика и наноэлектроника» (г. Нижний Новгород, 2008, 2010 г.), 6 всероссийской молодежной научной школы (г. Саранск, 2007 г.), нижегородских сессиях молодых ученых (г. Н. Новгород, 2006, 2007, 2008 г.г.), 8 конференции «Высокочистые вещества и материалы. Получение, анализ, применение» (г. Нижний Новгород, 2007 г.).

Публикации

По материалам диссертационной работы опубликованы 17 научных работ: 5 статей, входящих в перечень ВАК, и 12 публикаций в материалах конференций.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения. Общий объем диссертации составляет 137 страниц, включая 53 рисунка. Список цитируемой литературы содержит 106 наименований, список работ автора по теме диссертации 17 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, обозначены цель и задачи данной работы. Показаны её научная новизна, практическая значимость и сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе содержится обзор литературы по фотоэлектрическим явлениям в КРС, и их применению для диагностики энергетического спектра КРС. Отмечается, что ранее не проводилось сравнительного исследования диагностических возможностей разных фотоэлектрических методик на одних и тех же структурах. Приведены литературные данные по исследованию дефектообразова-ния при нанесении химически активных металлов на поверхность КРС и анодном окислении структур с применением методик фотоэлектрической спектроскопии. Также рассмотрены данные о методах диагностики параметров глубоких состояний в структурах с KT InAs/GaAs методами емкостной спектроскопии, а так же о транспортных свойствах структур с одиночными слоями КЯ InGaAs/GaAs.

Во второй главе описаны основные типы исследованных модельных КРС с квантовыми ямами, квантовыми точками и комбинированными слоями КЯ/КТ In(Ga)As/GaAs и условия их выращивания методом ГФЭ МОС АДВ. Структуры с дельта-слоем Мп выращивались этим методом в комбинации с выращиванием части структуры (дельта-слоя Мп и покровного слоя GaAs) лазерным распылением соответствующих мишеней.

Описаны использованные в работе фотоэлектрические методики диагностики энергетического спектра КРС: ФП, ФБШ, ФПЭ, КФЭ. В методике ФПЭ в качестве электролита использовался двухмолярный раствор KCl в смеси с глицерином в соотношении 1:1. В методике КФЭ наряду с разборным МДП-конденсатором с пластинкой слюды в качестве диэлектрика использовался ЭДП конденсатор с полуизолирующей подложкой (s-GaAs) в качестве диэлектрика и электролитическим контактом к ней.

В работе использовались две методики исследования эффекта поля: разработанная нами методика нестационарного динамического эффекта поля (ДЭП), описанная ниже, и методика спектроскопии малосигнального эффекта поля (МЭП) Монтгомери-Эгрейна [6]. Эффект поля изучался в разборном МДП-конденсаторе типа полевого транзистора. Одной обкладкой конденсатора служила КРС, выращенная на полуизолирующей подложке, с двумя пленарными омическими контактами. К КРС прижималась пластинка слюды толщиной 10-30 мкм с нанесенным на ее внешнюю поверхность полупрозрачным металлическим слоем, служившим второй обкладкой конденсатора. Одно из достоинств такой системы состоит в том, что емкость разборной МДП структуры Cg практически не зависит от поверхностной емкости КРС, а определяется емкостью слюдяного конденсатора. При этом инжектированный в КРС заряд линейно зависит от напряжения на управляющем электроде V (/). Разборная структура

позволяет модифицировать поверхность КРС и исследовать влияние модификации на эффект поля.

В третьей главе приведены результаты исследования фотоэлектрических спектров ряда модельных КРС с применением разных методик фотоэлектрической спектроскопии.

В разделе 3.1 изучены спектры фотовольтаического эффекта на барьере КРС/ электролит (ФПЭ) и планарной ФП двух типов КРС. Одна КРС (5432) имела слой КЯ1 (In02JGa07JAs, 7 нм) на расстоянии 100 нм от металлургической границы внутреннего n-s-барьера (буферный слой n-GaAs/полуизолирующая s-GaAs подложка) и комбинированный слой КЯ2 (In02Gan8As, 5 нм)/КТ InAs в поверхностном барьере на расстоянии 30 нм от поверхности. Буферный слой n-GaAs с концентрацией электронов ~ 10'6 см"3' имел толщину 1 мкм. Вторая КРС (5434) отличалась от первой только отсутствием КЯ1 вблизи внутреннего барьера. Спектры структур приведены на рис. 1.

На спектрах ФПЭ обеих КРС (кривые 1, 3) на фоне слабой полосы примесной фоточувствительности с порогом ~ 0,65 эВ хорошо выявляется энергетический спектр KT в слое КЯ/КТ с энергией основного перехода о кол 9 0,9 эВ и двумя уровнями возбуждения, а также спектр так называемой гибридной КЯ в слое КЯ/КТ. Она образуется в пространстве между KT из КЯ смачивающего слоя InAs и внешней КЯ2 [7] и обозначена как КЯ2.

На спектрах ФП (кривые 2, 4) спектры встроенных практически незаметны на фоне ши-

Рис. 1. Спектры ФПЭ (1, 3, 5) и ФП (2, 4) структур 5432 (1, 2), 5434 (3, 4) и s-GaAs подложки (5).

в поверхностный барьер КТ и КЯ2 рокой полосы примесной ФП. Однако на ее фоне хорошо выявляется КЯ1 (кривая 2), встроенная вблизи п-Б-барьера. Эти особенности спектра ФП обусловлены барьерной природой фотопроводимости эпитаксиальных слоев полупроводников типа ОаАэ и КРС на их основе [8]. В них кроме объемной ФП, связанной соптической генерацией неравновесных носителей в полупроводнике, существенную роль играет барьерная ФП (БФП). Она обусловлена пространственным разделениемнеравновесных электронно-дырочных пар на поверхностном и внутреннембарьерах, приводящим к увеличению ширины квазинейтральной области. В КРС 5432 в ФП доминируют объемная фотопроводимость и БФП на внутреннем барьере, что приводит к отсутствию на спектре признаков слоя КЯ2/КТ, встроенного в поверхностный барьер и яркому проявлению КЯ1, встро-

енной во внутренний n-s - барьер. Как видно из сравнения кривых 2 и 5, примесная ФП с порогом ~ 0,75 эВ на кривой 2 обусловлена фотовозбуждением центров EL2 в полуизолирующей подложке.

Более длинноволновая примесная ФП в структуре 5434 (кривая 4) и примесная ФПЭ в обеих структурах (кривые 1 и 3) обусловлена образованием при МОС-гидридной эпитаксии дефектов с глубоким уровнем Ес-0,65 эВ в самой КРС. Об этом свидетельствует тот факт, что эта полоса наиболее ярко проявляется в свежеприготовленных структурах. Как показывает эволюция спектров (рис. 2), при хранении структур в обычных условиях она значительно уменьшается, что указывает на нестабильность

0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 Ли эВ

Рис. 2. Эволюция спектров ФПЭ (1,

2) и ФП (3, 4) структуры 5434 после , „

,, ,п этих дефектов. При этом на спектрах выращивания. 1,3- измерения через 10 т ____________„„„„„„„ „„„„„„„„,„„

дней после выращивания, 2, 4- измерения

через 20 дней.

ФП начинает отчетливо проявляться энергетический спектр от слоя КЯ/КТ (кривая 4).

В этом разделе также показано, что в ЭДП конденсаторе с подложкой s-GaAs в качестве диэлектрика на спектре КФЭ выявляется КЯ1, т.е. эта методика КФЭ может использоваться для диагностики квантово-размерных слоев, встроенных вблизи внутреннего n-s-барьера структуры.

В разделе 3.2 приведены результаты исследований методами спектроскопии ФБШ и ФПЭ низкотемпературного дефектообразования при осаждении на поверхность образца Со электрода при 100 °С. Дефекты образуются в результате химического взаимодействия Со с GaAs. При нанесении электролитического контакта заметного дефектообразования не происходит. Поэтому сравнение спектров ФБШ и ФПЭ позволяет обнаружить появление фотоэлектрически активных дефектов при нанесении металлического контакта.

Нанесение Со контакта на КРС с тремя КЯ, встроенными вблизи поверхности, приводит к появлению на спектре ФБШ полосы с порогом = 0,75 эВ (рис. 3, кривая 2). Ее анализ показал, что поверхностная концентрация этих дефектов ~ 10й см'2, усредненная объемная концентрация в слое толщиной 30 нм ~ 10" см 3 и принадлежит она центрам EL2.

Напряженные КЯ способны задерживать проникновение дефектов, которые генерируются на поверхности КРС. Как показали эксперименты на структурах с комбинированным слоем КЯ/КТ, влияние дефектов при нанесении Со на спектр

КТ пропадает уже при покровном слое толщиной 20 нм, тогда как на КРС со слоем КТ, не покрытым слоем КЯ, оно перестает проявляется только при толщине покровного слоя 300 нм.

В заключительном разделе третьей главы исследовано влияние встраивания в КРС 5-слоя Мп в зависимости от толщины спейсерного слоя между 5-слоем

и слоем КЯ (КТ). Обнаружено, что уменьшение толщины спейсера приводит к уменьшению фоточувствительности в области поглощения КЯ (КТ) вплоть до полного ее исчезновения при толщинах я 1 и к 10 нм в КРС с КЯ и КТ соответственно. Эффект подавления фоточувствительности от КЯ (КТ) при встраивании 5-слоя Мп связывается с диффузионным размытием примесно-дефектного §-слоя и проникновением или обра-

1,0 1,1

Рис. 3. Влияние нанесения Со контактари 100 "С на спектр фоточувствительности КРС с тремя КЯ. 1 - КРС с электролитическими контактом, 2 - КРС с Со контактом.

hv-30„ зованием дефектов в КЯ (КТ), уве-

личивающих скорость рекомбинации неравновесных носителей. Это приводит к уменьшению эффективности их эмиссии из квантово-размерных слоев, определяющей фоточувствительность. Более сильное проявление этого эффекта в КРС с КТ обусловлено тем, что, во-первых, величина упругих напряжений на интерфейсе КТ, способствующих дефектообразованию, больше, чем на интерфейсе КЯ, и, во-вторых, тем, что из-за большей высоты эмиссионного барьера в КТ эмиссионное время жизни фотовозбужденных носителей в КТ больше, чем в КЯ.

В четвертой главе приведены результаты исследования эффекта поля в однородных слоях п- и р-ОаАя, в КРС 1п(Оа)А5/ОаАз с КТ и КЯ, а так же в КРС, содержащих дельта-слой Мп.

В разделе 4.1 описан разработанный метод динамического эффекта поля, ДЭП. Он характеризует зависимость квазиповерхностной проводимости полупроводника о1 в эффекте поля от периодического переменного напряжения V (/) на управляющем электроде (затворе) МДП-структуры, т.е. зависимость оД К (»)). В общем случае эта зависимость имеет вид петли гистерезиса, так как она определяется не только мгновенным значением напряжения К (/), но и кинетикой эффекта поля, связанной с захватом инжектированных носителей на поверхностные и объемные ловушки и их эмиссией из этих ловушек. Особенностью разработанной методики ДЭП является использование монополярного пульсирующего напряжения V (/) (показано на вставке рис. 4), инжектирующего основные носи-

тели в полупроводник, что облегчает анализ ДЭП. Частота пульсирующего напряжения, полученного выпрямлением обычного переменного напряжения, выбиралась такой, чтобы наблюдалась петля гистерезиса (обычно 100 Гц). Для исследования ДЭП разработана установка с цифровой записью кривых ДЭП.

Захват инжектированных основных носителей в эффекте поля удобно характеризовать величиной подвижности в эффекте поля

= ¿а^, = ^СДс/ст/УК; = где = + <1<2_ - инжектированный заряд, состоящий из заряда свободных носителей и заряда связанных на любых локализованных состояниях в области пространственного заряда (ОПЗ) носителей - дрейфовая подвижность основных носителей на границе ОПЗ обедненного слоя с квазинейтральной областью (КНО), С, - удельная емкость МДП-структуры, 0 = / <1(2- так называемый фактор захвата.

На рис. 4 приведены типичные кривые ДЭП в разборной МДП-структуре. В отсутствие захвата на ловушки (9=1) имеет место квазистационарный линейный ДЭП (кривая 1), Дал ~ V (/) и наклон этой зависимости определяется значением ц0. Захват носителей на поверхностные и объемные ловушки, а также в дискретные

квантово-размерные состояния в ОПЗ приводит к уменьшению наклона динамической зависимости Дстг(К(/)) и появлению на ней петли гистерезиса на частотах измерения / ~ (2лт) ', где т - время релаксации процесса захвата (кривая 2). Верхняя ветвь петли гистерезиса До определяет изменение а при инжекции, нижняя ветвь - при экстракции инжектированных основных носителей. Вертикальный участок петли описывает релаксацию Дст<е(0 в полупериоды, когда Г(/) = 0. Захват носителей на кривой ДЭП характеризуют значения подвижности на начальном участке кривой инжекции ц/0) (относительно быстрый захват) и при амплитудном значении напряжения ц/У^ (захват за весь период инжекции), величина До .(0) - изменение начального значения проводимости при V =0 и ДКЛ - ширина петли гистерезиса между значениями проводимости на кривой инжекции Д(Тя.(0) и на кривой экстракции Дсгю(Д К А). Величина Дая(0) характеризует эффект накопления заряда на поверхностных состояниях (ПС) при периодическом действии монополярного напряжения. Величина ДV к

/ Щ/Щ ЖТ 2

/ ^/у

щ, / у А А А

И 1 1

200

400

600

800

Рис. 4. Типичные кривые ДЭП:

1 - при отсутствии захвата на ловушки (квазистационарный ДЭП),

2 - при наличии захвата на ловушки (нестационарный ДЭП).

определяет поверхностный заряд Д(2И захваченных за время инжекции носителей, которые не успевают перейти в зону проводимости при уменьшении напряжения до значения Д V

Д£, = СЛГ^Дя,, где Дяи -поверхностная концентрация связанных инжектированных носителей.

В разделе 4.2 описаны исследования ДЭП и спектров МЭП в однородных слоях п- и р-ОаАэ. Рис. 5 показывает ДЭП в однородном слое п-ваАз и влияние на ДЭП освещения слоя.

На кривых ДЭП однородных слоев п - ваАв (кривая 1) гистерезис очень мал 10 В). Подвижность ¡л/0) близка к значениям холловской подвижности

основных носителей и высокочастотной подвижности ^ в МЭП. Это означает, что захвата инжектированных электронов на ПС почти не происходит, что объясняется большой высотой поверхностного барьера в БаАя 0,6 эВ), препятствующего захвату. Это подтверждает и влияние на ДЭП освещения структуры. Освещение уменьшает высоту этого барьера на величину поверхностной фотоэдс Уф, зависимость которой от интенсивности освещения Ь имеет вид V =(кТ/ц)1п(1+ВЬ). При макси-Рис. 5. Влияние освещения на ДЭП в одно- мальн^'й и„теНсивности освещения родном слое п-СаА* (№ 4878). Интенсив- (кривая 3) „ достигает 0 4 _ 0 5 в

теть освещения: 1 - в темноте, 2-10%, в резу^/уменьшения высоты ба-3 100 /о. рьера цДО) уменьшается на порядок,

а ширина петли гистерезиса увеличивается почти до 300 В (Д V н ~ 1пV). Таким образом, в однородных слоях захват инжектированных носителей на ПС происходит в результате их термического заброса через поверхностный барьер.

В разделе 4.3 приведены результаты исследования ДЭП в КРС п-типа с КТ (рис. б). ДЭП в структурах с КТ характеризуется значительно меньшим, чем в однородном слое, значением цДО) я 1500 см2/В-с<< ця= 4800 см2/В-с и большим значением ширины петли гистерезиса. Это свидетельствует о появлении быстрого захвата электронов в слой КТ. Видно, что увеличение с/, т.е. удаление слоя КТ от поверхности, приводит к закономерному уменьшению наклона кривой инжекции и к увеличению ширины петли гистерезиса. Оба эффекта обусловлены снижением высоты поверхностного барьера, препятствующего захвату электронов на локализованные состояния в слое КТ. Наиболее ярко эти эффекты проявляются при толщине

покровного слоя 300 нм (кривая 5), когда слой КТ встроен вблизи границы ОПЗ с КНО структуры. Оценка поверхностной концентрации захваченных электронов

в слое КТ Дп^ по ширине петли гистерезиса ДКЛ и по фактору захвата при амплитудном значении напряжения на полевом электроде дают значения соответственно 1x10" см2 и 3x10" см'2. Они на порядок превышают поверхностную концентрацию КТ в структурах (« 3x1010 см2) по данным атомно-силовой микроскопии на вскрытых селективным травлением слоях КТ [7]. Это расхождение мы связываем с образованием вблизи слоя Рис. 6. Влияние на ДЭП в КРС с АТкТ атмосферы дефектов-ловушек для толщины покровного слоя. 1-однородный электронов. Одной из причин образо-слой СаА$. 2 - 5 - КРС с КТ. Голщинаваиия ловушек может быть наличие покровного слоя с1г нм: 2-5,3-20,4 -упругих напряжений на интерфейсе 100,5- 300. ТпАБАЗаАБ. Наличие подобных лову-

шек отмечалось в ряде работ и в частности в [9].

В разделе 4.4 рассматриваются температурные зависимости ДЭП и МЭП в КРС. На рис. 7 приведены температурные зависимости ширины петли гистерезиса для однородного слоя ОаАэ (кривая 1) и двух КРС с КТ с крайними значениями толщины покровного слоя 20 и 300 нм (кривые 2, 3). При достаточ- ш но низких температурах (< 170 К) все зависимости сливаются практически в одну слабую температурную зависимость. Влияние квантово-размерного слоя на ширину петли гистерезиса при таких температурах не проявляется. При более высоких температурах наблюдается участок экспоненциального роста ширины петли гистерезиса вида: А К А ~ ехр(-£7&7), где Ед - энергия активации процесса, определяющего возникновение гистерезиса. Для структур с КТ этот участок начинается при более низких температурах (= 160 К) и энергия активации имеет значение 0,16 эВ и 0,2 эВ при толщине покровного слоя

100

Рис. 7.

3456789 10 ШК

Температурная зависимость ширины петли гистерезиса: 1 - для однородного слоя йаАв, для ГКТ с с1: 2-20 нм, 3 -300 нм.

20 и 300 нм соответственно (кривые 2, 3). Для однородного слоя СаЛэ экспоненциальный рост Л К ь наблюдается при температурах выше 300 К и энергия активации составляет 0,6 - 0,7 эВ. Это значение близко к высоте поверхностного барьера на реальной поверхности п-СаАБ. При достаточно высоких температурах в КРС происходит экспоненциальное уменьшение со значением Еа, близким к энергии активации на втором участке.

Температурная зависимость связана с температурной зависимостью времени релаксации эффекта поля, т.е. с частотной зависимостью цД/). Повышение температуры измерения смещает область дисперсии цД/) к более высоким частотам (рис. 8). На рис. 8 пунктирной линией отмечена частота измерения ДЭП.

При комнатной температуре захват инжектированных носителей на поверхностные состояния в структуре с однородным слоем СаАэ практически отсутствует (кривая 1) и гистерезис мал, но с ростом температуры область дисперсии сдвигается к более высоким частотам и при температуре 460 К захват на поверхностные состояния достигает максимального значения (кривая 2). Но при этом ширина петли гистерезиса начинает уменьшаться, так как реализуется условие / « 1/2ят.

В структурах с КТ область дисперсии, в которой происходит захват

101 10* С Гц

Рис. 8. Частотная зависимость ¡Ир(/): 1, 2 - для однородного слоя ОаАя при 315 и 460 К соответственно; 3, 4- для КРС с КТс с!с = 300 нм) при 230 и 297К.

инжектированных носителей заряда в КТ, уже при комнатной температуре смещена к более высоким частотам (рис. 8, кривая 3) по сравнению с областью дисперсии для однородного слоя (кривая 1). Поэтому для наблюдения в структурах КТ активационного участка на зависимости ЛКД7) необходимо понижать температуру.

В разделе 4.5 обсуждаются возможные модели захвата носителей в слой КТ. Этот захват характеризуется следующими основными закономерностями:

1. Основной захват происходит на низких частотах (~ 100 Гц при 300 К) инжектирующего напряжения.

2. Центры захвата явно связаны со слоем КТ. Поверхностная концентрация захваченных в этот слой носителей зависит от толщины покровного слоя и при толщине 300 нм примерно на порядок превышает концентрацию КТ.

3. Концентрация захваченных носителей сильно зависит от толщины покровного слоя. При увеличении толщины от 5 до 300 нм концентрация захваченных носителей, определенная по ширине петли гистерезиса, увеличивается в 6 раз, а

по отношению к однородному слою СаАв - почти в 30 раз.

4. В некотором интервале температур ширина петли гистерезиса экспоненциально растет при повышении температуры с энергией активации 0,2 и 0,16 эВ при с/ = 300 и 20 нм соответственно.

с

Проведенный анализ различных моделей захвата, подобных моделям захвата

на так называемые медленные поверхностные состояния [10], показал, что наиболее адекватно соответствует указанным выше закономерностям модель двухступенчатого захвата: инжектированные электроны сначала захватываются в основное состояние КТ и затем Е туннелируют на дефектные состояния • вблизи интерфейса КТ/покровный слой (рис. 9). Эта модель объясняет низкочастотную дисперсию эффекта поля в МЭП и высокую концентрацию захваченных в слой КТ носителей, позво-Рис. 9. Модель двухступенчатого захва-пяет связать энергию активации ДЭП та инжектированных в эффекте поляс высотой эмиссионного барьера в КТ носителей в КРС с КТ с последующим(£ = %).

туннельным переходом на дефектные со- " в' разделе 4.6 рассматрива-стояния вблизи КТ. ется ДЭП в КРС с одиночным

слоем КЯ в ОПЗ (рис. 10). В отличие от кривых ДЭП в структурах с КТ, в КРС с КЯ гистерезис ДЭП очень мал, а при с!с = 300 нм (кривая 4), когда КЯ находится вблизи границы ОПЗ и КНО, он практически полностью исчезает и кривая ДЭП становится линейной. Наклону кривой 4 соответствует подвижность ~ 1100 см2/Вхс, которая примерно в три раза меньше холловской подвижности электронов для данного образца. Поскольку энергетический спектр КЯ, в отличие от дискретного спектра КТ, квазинепрерывный, захват электронов в слой КТ не приводит к их локализации.

тт Iга ~ от Рис- 10. ДЭП в КРС с КЯ. Толщина

При расположении КЯ на границе ОПЗ ^ , ,

тГТГГ* покровного слоя а. нм:1 -5,.

и КНО и отсутствии захвата на какие- г ^

,2-20,

либо ловушки в самой КЯ подвижность

3-100, 4- 300.

\11, должна определяться дрейфовой подвижностью основных носителей в КЯ ц0.

Таким образом, методика ДЭП открывает уникальную возможность измерения дрейфовой подвижности носителей в одиночных К Я, встроенных на границе ОПЗ и КНО.

Раздел 4.7 посвящен изучению влияния на ДЭП встраивания дельта-слоев Мп в структуры с эпитаксиальными слоями GaAs и КРС с КЯ и КТ.

На всех структурах с дельта-слоем Мп наблюдается сильный захват инжектированных носителей, что проявляется в низких значениях подвижности основных носителей « цни большой ширине петли гистерезиса А V причем эти величины слабо зависят от наличия и типа квантово-размерного слоя (КТ, КЯ), а также от толщины спейсерного слоя между дельта-слоем Мп и слоем КЯ или КТ. Захват носителей в таких структурах определяется захватом на ловушки в самом дельта-слое Мп или дефектные состояния вблизи него.

В заключении сформулированы основные выводы работы:

1. На модельных КРС с разным типом и расположением квантово-размерных слоев (КЯ, КТ, КЯ/КТ) установлены особенности спектров ФПЭ и планарной ФП и их связь с энергетическим спектром КРС. Показано, что спектры планарной ФП могут существенно отличаться от спектров ФПЭ. Они более сложны в интерпретации в связи с необходимостью учета вклада в ФП барьерной ФП на поверхностном и внутреннем барьерах и объемной примесной ФП.

2. Методами спектроскопии ФП и ФПЭ обнаружено образование в GaAs при МОС-гидридной эпитаксии метастабильных дефектных центров с глубоким уровнем Ес- 0,65 эВ, которые самопроизвольно распадаются при комнатной температуре с временем релаксации порядка 10-20 дней.

3. Показана возможность определения энергетического спектра квантово-размерных слоев, расположенных вблизи внутреннего барьера КРС на границе с полуизолирующей подложкой, с помощью спектроскопии КФЭ в системе ЭДП или МДП-структуре с полуизолирующей подложкой в качестве диэлектрика.

4. Показано, что сравнительное изучение спектров ФБШ и ФПЭ является эффективным методом обнаружения низкотемпературного образования дефектов с глубокими уровнями при нанесении химически активных металлов на КРС. С применением этой методики установлено, что нанесение ферромагнитного Со выпрямляющего контакта при 100 °С приводит к образованию вблизи него собственного дефектного комплекса EL2. В комбинированных слоях КЯ/КТ квантовая яма эффективно защищает КТ от проникновения в них дефектов при поверхностном дефектообразовании.

5. Установлено сильное влияние встраивания 8-слоя Мп на фоточувствительность в области поглощения КЯ или КТ, зависящее от толщины спейсерного слоя между ними. При толщине спейсера около 1 нм в КРС с КЯ и около 10 нм в КРС с КТ фоточувствительность от квантово-размерных слоев практически исчезает. Эффект подавления фоточувствительности связан с проникновением дефектов, генерированных встраиванием дельта-слоя Мп, в квантово-размерные слои,

которое приводит к увеличению скорости рекомбинации неравновесных носителей в них и, следовательно, к уменьшению эффективности их эмиссии из КЯ и КТ.

6. Развит новый метод исследования эффекта поля - динамический эффект поля, основанный на измерении нестационарного изменения квазиповерхностной проводимости под действием монополярного пульсирующего напряжения, инжектирующего основные носители в полупроводник. Метод позволяет определять дрейфовую подвижность носителей в одиночных КЯ, концентрацию центров захвата и высоту эмиссионного барьера в слоях КТ и некоторые другие параметры КРС.

7. ДЭП в однородных слоях п- и р-СаАв характеризуется высоким значением подвижности в эффекте поля, близким к значению холловской подвижности основных носителей, и малой шириной петли гистерезиса, отсутствует дисперсия подвижности в МЭП в диапазоне 10 - 106 Гц при комнатной температуре. Дисперсия МЭП при повышенных температурах описывается частотной зависимостью с одним временем релаксации, которое экспоненциально уменьшается при повышении температуры. Относительно слабый захват инжектированных носителей в темноте сильно увеличивается при освещении слоев. Закономерности эффекта поля в однородных слоях ОаАэ описываются моделью захвата инжектированных носителей через поверхностный барьер высотой 0,5 - 0,6 эВ на поверхностные состояния с квазинепрерывным распределением по энергии.

8. Встраивание слоя КТ ¡пАв в поверхностный барьер ваАя приводит к уменьшению наклона кривой ДЭП и значительному уширению петли гистерезиса, смещению в область высоких частот и сильному уширению области дисперсии МЭП, что обусловлено захватом инжектированных носителей в слой КТ. Захват наиболее сильно проявляется, когда слой КТ встроен вблизи границы ОПЗ с квазинейтральной областью.

9. Определенная из ДЭП поверхностная концентрация захваченных электронов в слой КТ примерно на порядок превышает поверхностную концентрацию КТ, а энергия активации процесса захвата близка к высоте эмиссионного барьера в КТ (к 0,2 эВ). В однородных слоях п-ОаАв она близка к высоте поверхностного барьера (« 0,6 эВ). Предложена модель двухступенчатого захвата инжектированных в эффекте поля электронов в слой КТ, согласно которой первичный захват на основной уровень размерного квантования в КТ сопровождается последующим туннельным переходом их на дефектные состояния вблизи КТ.

10. Показана возможность определения методом ДЭП дрейфовой подвижности электронов в одиночных КЯ, встроенных на границе ОПЗ с квазинейтральной областью. В исследованных КРС п-типа она примерно в три раза меньше подвижности электронов в квазинейтральной области.

11. Встраивание дельта-слоя Мп в приповерхностную область однородного слоя СэАб, в КРС с КЯ и КТ приводит к сильному захвату основных носителей на ловушки, связанные с дельта-слоем Мп. Концентрация захваченных на

ловушки носителей практически не зависит от наличия и типа квантово-размерного слоя (КЯ, КТ).

Список цитированной литературы

1 Гетероструктуры с квантовыми точками: получение, свойства, лазеры / Н.Н. Леденцов [и др.] // ФТП. - 1998. Т. 32, вып. 4. - С. 385-410.

2 Bimberg, D. Quantum dot heterostructures / D. Bimberg, M. Grundmann, N.N. Ledentsov. // N.Y. USA: John Wiley & Sons. - 1999 - 338 p.

3 Sze, S.M. Evolution of Nonvolatile Semiconductor Memory: From Floating-Gate to Single-Electron Memory Cell / S.M. Sze //Future Trends in Microelectronics. John Wiley & Sons, Inc. - 1999 -P. 291-303.

4 Balocco, C. Room-temperature operations of memory devices based on self-assembled InAs quantum dot structures / C. Balocco, A.M. Song, M. Missous // Appl.Phys. Lett.-2004-Vol. 85, n. 24.-P. 5911 -5913.

5 Matsukura, F. III-V Ferromagnetic Semiconductors / F. Matsukura, H. Ohno, T. Dietl // Handb. Magn. Mater. - 2002 - Vol. 14 - P. 1-87.

6 Montgomery, H.C. Field Effect in Germanium at High Frequencies /

H.C. Montgomery // Phys. Rev. - 1957 - Vol. 106, n. 3 - P. 441 —445.

7 Tuning the energy spectrum of the InAs/GaAs quantum dots structures by varying the thickness an d composition of a thin double GaAs/InGaAs cladding layer /

I. A. Kaipovich [et al.] // Trends in nanotechnology research, Nova Science Publishers, Inc. - P. 197-208.

8 Барьерная фотопроводимость в эпитаксиальных пленках GaAs и InP / И.А. Карпович [и др.] // ФТП. - 1989 - Т. 23, № 6. - С. 2164 - 2169.

9 Нестационарная спектроскопия глубоких уровней в лазерных структурах InAs/GaAs с вертикально связанными квантовыми точками / М.М. Соболев [и др.]//ФТП- 1997-Т. 31, вып. 10-С. 1249- 1254.

10 Овсюк, В.Н. Электронные процессы в полупроводниках с областями пространственного заряда / В.Н. Овсюк. - СО. Новосибирск.: Наука, 1984 - 255 с.

Основные публикации по теме диссертации, опубликованные в изданиях перечня ВАК

А1. Влияние модификации покровного слоя на свойства водородочувстви-тельных диодных гетероструктур с квантвой ямой Pd/GaAs/InGaAs / С.В.Тихов,И.А.Карпович,Ю.Ю.Гущина, Л.А.Истомин//ПЖТФ-2007-Т.ЗЗ, вып. 15-С. 69-74.

А2. Влияние квантово-размерных слоев In(Ga)As на эффект поля в слоях GaAs / И.А. Карпович, С.В. Тихов, Л.А. Истомин, О.Е. Хапугин // Вестник Нижегородского университета, серия физическая - 2008 - №1 - С. 25 - 29. A3. О применении фотоэлектрической спектроскопии для исследования энерге-

тического спектра квантово-размерных гетеронаноструктур InGaAs/GaAs, выращенных газофазной эпитаксией // JI.A. Истомин, И.А. Карпович, А.П. Горшков, Б.Н. Звонков, А.П. Павлов // Вестник Нижегородского университета, серия физическая - 2008 -№ 4 - С. 43 - 48.

A4. Горшков, А.П. Влияние встраивания дельта-слоя Мп на фотоэлектрические спектры гетеронаноструктур с квантовыми ямами и точками In(Ga)As/GaAs / А.П. Горшков, ДА. Истомин, O.E. Хапугин // Вестник Нижегородского университета, серия физическая - 2010 - № 5, ч. 2 - С.

А5. Карпович, И.А. Динамический эффект поля в легированных дельта-слоем Мп гетеронаноструктурах с квантовой ямой и квантовыми точками In(Ga)As/GaAs // И.А. Карпович, JI.A. Истомин // Известия РАН. Серия физическая - 2011 - Т. 75, № 1 - С. 27 - 30.

Публикации в сборниках тезисов конференций по теме диссертации

Аб. Истомин, JI.A. Влияние модификации покровного слоя на фотоэлектронные спектры квантово-размерных диодных структур In(Ga)As/GaAs / JI.A. Истомин, И.А. KápnoBH4, П.Б. Демина // Материалы нано-, микро-, и оптоэ-лектроники: физические свойства и применение. Сборник трудов 5-й межрегиональной молодежной научной школы, Саранск, 3-6 октября 2006 г. -Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2006 - С. 114.

А7. Эффект поля в гетеронаноструктурах с квантовыми точками InAs/GaAs / И.А. Карпович, C.B. Тихов, JI.A. Истомин, A.B. Кутузов // Девятая конференция «Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы III-V» (3-5 октября 2006 г., Томск, Россия) «GaAs-2006»: Материалы конференции. - Томск: Томский госуниверситет, 2006 - С. 345 - 348.

А8. Исследование процесса захвата неравновесных носителей в слои квантовых точек и ям In(Ga)As/GaAs методом нестационарного эффекта поля / И.А. Карпович, C.B. Тихов, Л.А. Истомин, O.E. Хапугин, П.Н. Мишин // Тезисы докладов VIII Российской конференции по физике полупроводников. Екатеринбург, 30 сентября - 5 октября, 2007 г. - Екатеринбург: Институт физики металлов УрО РАН, 2007 - С. 263.

А9. Истомин, Л.А. Эффект поля в квантово-размерных гетеронаноструктурах GaAs/In(Ga)As / Л.А. Истомин, И.А. Карпович, C.B. Тихов, O.E. Хапугин, П.Н. Мишин // Материалы нано-, микро-, и оптоэлектроники: физические свойства и применение. Сборник трудов 6-й всероссийской молодежной научной школы. Саранск, 2-5 октября 2007 г. - Саранск; Изд-во Мордов. ун-та, 2007-С. 37.

А10. Эффект поля в гетеронаноструктурах с квантовыми точками InAs/GaAs / Л.А. Истомин, И.А. Карпович, C.B. Тихов // Восьмая всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и полупроводни-

ковой опто- и наноэлектронике. Тезисы докладов. 4-8 декабря 2006 г. С. Петербург. - Санкт-Петербург: Изд-во Политехи, ун-та, 2006 - С. 35.

All. Влияние нанесения ферромагнитных контактов (Со) на фотоэлектронные спектры квантово-размерных структур InGaAs/GaAs / И.А. Карпович, А.П. Павлов, JI.A. Истомин // XII Нижегородская сессия молодых ученых. Естественнонаучные дисциплины г. Нижний Новгород, 16-21 апреля 2007 г. -Н. Новгород: Изд-во «Издательский салон» ИП Гладкова О.В., 2007 - С. 67.

А12. Влияние квантово-размерных слоев и создаваемых ими примесно-дефектных центров на эффект поля в гетеронаноструктурах In(Ga)As/ GaAs / JI.A. Истомин, И.А. Карпович, C.B. Тихов, Б.Н. Звонков // Тезисы докладов XIII конференции «Высокочистые вещества и материалы. Получение, анализ, применение» Нижний Новгород, 28-31 мая 2007 года - Изд. Ю.А. Николаев, 2007 - С. 262- 263.

А13. Истомин, JI.A. Динамический эффект поля в гетероструктурах с квантовыми точками InAs/GaAs / JI.A. Истомин, C.B. Тихов, И.А. Карпович // Девятая всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и наноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике 3-7 декабря 2007 г. С. Петербург - Санкт-Петербург: Изд-во Политехи, унта, 2007 -С. 39.

А14. Карпович, И.А. Динамический эффект поля в гетеростртурктурах с квантовыми точками InAs/GaAs / И.А. Карпович, C.B. Тихов, JI.A. Истомин // Нанофизика и наноэлектроника XII Международный Симпозиум 10 - 14 марта 2008 г. - Н. Новгород: ИФМ РАН, 2008 - Т. 2, С. 319 - 320.

А15. Павлов, А.П. Применение методов фотоэлектрической спектроскопии для исследования энергетического спектра гетеронаноструктур In(Ga)As/GaAs / А.П. Павлов, Л.А. Истомин, И.А. Карпович // XIII Нижегородская сессия молодых ученых. Естественнонаучные дисциплины г. Нижний Новгород, 20 - 25 апреля 2008 г. - Н. Новгород: Изд-во «Издательский салон» ИП Гладкова О.В., 2008 - С. 71.

А16. Карпович, И.А. Влияние встраивания слоя квантовых точек InAs в приповерхностную область GaAs на характеристике барьеров Шоттки Au/GaAs // И.А. Карпович, C.B. Тихов, Л.А. Истомин // XXVII научные чтения имени академика Н.В. Белова. Тезисы докладов конференции 16-17 декабря 2008 г. - Н. Новгород: ННГУ им. Н.И. Лобачевского, 2008. - С. 125 - 127.

А17. Истомин, Л.А. Динамический эффект поля в гетеронаноструктурах с квантовой ямой и квантовыми точками In(Ga)As/GaAs, легированных 5-слоем Мп / Л.А. Истомин, И.А. Карпович // Нанофизика и наноэлектроника XIV Международный Симпозиум 15-19 марта 2010 г. - Н. Новгород: ИФМ РАН,2010-Т.2,С. 553-554.

Подписано в печать 11.11.2010г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура «Тайме». Усл. п. л. 1. Заказ № 684. Тираж 100 экз.

Отпечатано с готового оригинал-макета В типографии Нижегородского госуниверситета им. Н.И. Лобачевского. 603000, г. Н. Новгород, ул. Б. Покровская, 37

Введение.:.

1'. 1. Фотоэлектрические явления в КРС и методики исследования фотоэлектрических спектров.

1.2. Фотоэлектрическая спектроскопия КРС, выращенных газофазной эпитаксией.!.

1.3. Исследование дефектообразования в КРС методами фотоэлектрической спектроскопии.

1.4 Свойства-дефектных комплексов ЕЬ2.

1.5. Методы исследования параметров глубоких уровней в КРС.

1.5.1. Метод вольт-емкостного (С-У) профилирования.

1.5.2. Метод нестационарной спектроскопии глубоких уровней (БЬТБ).

1.6. Метод эффекта поля.

1.7. Планарный электронный транспорт в гетероструктурах с КЯ.

2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Типы исследованных КРС и методика'их получения.

2.2. Методики фотоэлектрической спектроскопии.

2.3. Методики исследования,эффекта поля.

2.3.1. Методика динамического эффекта поля.

2.3.2. Методика спектроскопии малосигнального эффекта поля.

2.4. Другие методики исследования.

3. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В КВАНТОВО-РАЗМЕРНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ Ь(<За)Аз/СаА8.

3.1. Особенности диагностики КРС 1п(Са)АзЛлаА8 методами спектроскопии

ФПЭ, ФБШ и ФП.

3.1.1. Спектроскопия ФПЭ и ФП4.

3.2. Исследование методами фотоэлектрической спектроскопии дефектообразования при нанесении кобальта на поверхность квантоворазмерных структур In(Ga)As/GaAs.

3.3. Влияние толщины спейсерного слоя на спектры фоточувствительности

КРС с КТ и КЯ In(Ga)As/GaAs и 5-слоем Мп.

4. ЭФФЕКТ ПОЛЯ В КВАНТОВО-РАЗМЕРНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ GaAstfn(Ga)As.

4.1. Разработка методики динамического эффекта поля.

4.2. Эффект поля в однородном слое GaAs.

4.3. Эффект поля в гетеронаноструктурах с КТ.

4.4. Температурная зависимость эффекта поля в структурах с КТ.

4.5. О механизме ДЭП в КРС с КТ.

4.6. Эффект поля в структурах с КЯ.

4.7 Динамический эффект поля в КРС, содержащих дельта- слои Мп.

Актуальность темы

В последние годы не ослабевает интерес исследователей к изучению свойств квантово-размерных структура (КРС) на основе прямозонных полупроводников АЗВ5, в частности КРС типа 1пОаАз/СаАз с квантовыми ямами (КЯ) и самоорганизованными квантовыми точками (КТ). Помимо интереса к фундаментальным свойствам этих КРС, ведутся- и прикладные исследования, связанные с применением КРС в приборах опто- и наноэлектроники [1,2], элементов памяти [3, 4], приборов спинтроники [5].

Одной из важнейших характеристик КРС является их энергетический спектр, причем не только спектр размерного квантования, но и спектр примесно-дефектных центров в структуре, которые могут существенно влиять на электронные и оптоэлектронные свойства КРС. Такие центры могут возникать при» встраивании квантово-размерных слоев в- матрицу, селективном легировании КРС, создании контактов из химически активных металлов'И^ при некоторых других технологических операциях. В?связи с этим-развитие методов! диагностики-энергетического* спектра КРС и изучение их энергетического спектра в связи с технологией* выращивания КРС было« и остается актуальной задачей.

Цели и основные задачи работы

Основной целью данной работы является изучение энергетического спектра собственных и примесно-дефектных состояний и некоторых оптоэлектронных характеристик КРС с КЯ и КТ типа 1п(Оа)Аз/ОаАз методами фотоэлектрической спектроскопии и динамического эффекта поля (ДЭП). Последний метод разработан и применен для исследования КРС впервые. Объектом исследования были КРС, выращенные методом газофазной эпитаксии из металлорганических соединений (МОС) при атмосферном давлении водорода — газа-носителя паров МОС (метод ГФЭ МОС АДВ).

В работе решались следующие основные задачи:

1. Выяснение на ряде модельных КРС с КТ и КЯ особенностей применения и диагностических возможностей» разных методик фотоэлектрической спектроскопии: спектроскопии планарной, фотопроводимости (ФП), спектроскопии, фотоэдс (фототока) на барьере КРС/металл - барьере Шоттки (ФБШ), фотоэдс (фототока) на барьере КРС/электролит (ФПЭ), фотоэдс на барьере КРС/диэлектрик (конденсаторной фотоэдс, КФЭ).

2. Исследование методами фотоэлектрической спектроскопии дефектообразования при' выращивании КРС методом ГФЭ М0С АДВ, нанесении, ферромагнитного Со контакта на поверхность »КРС и« встраивании 5-слоя Мп в КРС с КЯ и КТ 1п(Оа)АзЛлаА8. Полупроводниковые структуры с ферромагнитыми слоями представляют интерес для спинтроники.

3. Разработка методики исследования- динамического эффекта поля (ДЭП) в КРС и изучение основных закономерностей ДЭП в КРС с КТ и КЯ, в частности влияния на. характеристики эффекта поля типа и> места-расположения; квантово-размерных слоев," дельта-легирования КРС марганцем.

Научная новизна работы1

1. На ряде модельных. КРС с разным типом и местом расположения квантово-размерных слоев проведено комплексное исследование диагностических возможностей и особенностей применения нескольких методик фотоэлектрической спектроскопии: фотовольтаического эффекта на барьерах КРС с металлом, жидким электролитом и диэлектриком, планарной фотопроводимости.

2. Впервые методами фотоэлектрической спектроскопии исследованио низкотемпературное дефектообразование при нанесении на КРС ферромагнитного металла Со.

3. Впервые исследован эффект поля в КРС с КЯ и КТ 1п(Оа)Аз/ОаА8, Разработана новая методика исследованиям динамического эффекта поля. С применением методик ДЭП и спектроскопии малосигнального эффекта поля установлены закономерности влияния« квантово-размерных слоев < и дельта-слоя- Мп на характеристики эффекта поля. Выяснены ' возможности^ определения из характеристик эффекта поля-ряда параметров КРС.

Практическая ценность работы а

Результаты работы могут быть использованы для экспресс-анализа, качества выращенных КРС и усовершенствования технологии ГФЭ'МОС при создании' приборных структур. Метод ДЭП может быть использован для диагностики процессов медленного захвата носителей на ловушки и определения высоты эмиссионного барьера в КТ,. а также для определения дрейфовой подвижности носителей в. одиночных КЯ. Частично эти методики применяются в ННГУ при выращивании КРС.

На*защиту выносятся следующие основные положения:

1. Комплексное применение методик. фотоэлектрической» спектроскопии квантово-размерных структур (фотовольтаического эффекта на' барьерах КРС с металлом, жидким электролитом, диэлектриком и планарной фотопроводимости)- позволяет определять собственный и примесно-дефектный энергетический спектра сложных структур со слоями квантовых точек и квантовых ям, расположенными практически- в. любом месте структуры от поверхности до внутренней границы КРС/подложка. При анализе спектров планарной фотопроводимости необходимо учитывать барьерный механизм фотопроводимости как на поверхностном, так и на внутреннем барьере КРС/подложка.

2. Динамический эффект поля является эффективным методом изучения процессов захвата неравновесных основных носителей в квантово-размерные слои и дефектные состояния в квантово-размерных структурах.

Метод позволяет определять концентрацию центров захвата и высоту эмиссионного барьера в квантовых точках, дрейфовую подвижность ■ основных носителей в одиночных квантовых ямах и некоторые другие характеристики квантово-размерных структур.

3. При газофазной МОС-гидридной эпитаксии, нанесении ферромагнитного Со контакта, встраивании дельта-слоя' Мп в квантово-размерные структуры In(Ga)As/GaAs генерируются дефекты с глубокими уровнями, существенно влияющие на оптоэлектронные характеристики структур. Определены некоторые электронные параметры этих дефектов.

Личный вклад автора?

Автором внесен определяющий вклад в, получение основных экспериментальных результатов. Планирование экспериментов, обсуждение и анализ результатов проводились совместно с научным руководителем'работы проф. И.А. Карповичем. Часть результатов по ДЭП» получена совместно с доц. C.B. Тиховым. Исследованные в работе структуры выращены! в группе эпитаксиальной технологии НИФТИННРУ Б.Н.- Звонковым.

Апробация работы«

Основные результаты работы докладывались на 9 всероссийской конференции GaAs - 2006 «Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы III-V» (г. Томск, 2006 г.), 7 Российской конференции по физике полупроводников^ «Полупроводники 2007» (г. Екатеринбург, 2007 г.), Всероссийских молодежных конференциях по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (г. С. Петербург, 2006, 2007 г.), 12 и 14 международных симпозиумах «Нанофизика и наноэлектроника» (г. Нижний Новгород, 2008, 2010 г.), 6 всероссийской молодежной научной школы (г. Саранск, 2007 г.), нижегородских сессиях молодых ученых (г. Н. Новгород, 2006, 2007, 2008 г.г.), 8 конференции «Высокочистые вещества и материалы. Получение, анализ, применение» (г. Нижний Новгород, 2007 г.).

Публикации

По материалам диссертационной работы опубликованы 17 научных работ: 5 статей, входящих в перечень ВАК, и 12 публикаций в материалах конференций.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения. Общий объем диссертации составляет 137 страниц, включая 53 рисунка. Список цитируемой литературы содержит 106 наименований, список работ автора по теме диссертации 17 наименований.

Заключение

1. На модельных КРС с разным типом и расположением квантово-размерных слоев (КЯ, КТ, КЯ/КТ) установлены особенности спектров ФПЭ и планарной ФП и их связь с энергетическим спектром КРС. Показано, что спектры планарной ФП могут существенно отличаться от спектров ФПЭ. Они более сложны в «интерпретации в связи с необходимостью учета вклада в ФП барьерной ФП на поверхностном и внутреннем барьерах и объемной примесной ФП.

2. Методами спектроскопии ФП и ФПЭ обнаружено образование в ваАБ при МОС-гидридной эпитаксии метастабильных дефектных центров с глубоким, уровнем Ес - 0,65 эВ, которые самопроизвольно1 распадаются при комнатной температуре с временем релаксации порядка 10-20 дней.

3. Показана возможность определения энергетического спектра квантово-размерных слоев, расположенных вблизи внутреннего барьера КРС на границе с полуизолирующей подложкой, с помощью спектроскопии КФЭ в; системе ЭДП или? МДП-структуре с полуизолирующей подложкой в качестве диэлектрика.

4. Показано, что сравнительное изучение спектров ФБШ и ФПЭ" является эффективным методом обнаружения низкотемпературного образования дефектов с глубокими» уровнями при нанесении химически активных металлов на КРС. С применением этой методики установлено, что нанесение ферромагнитного Со выпрямляющего контакта при 100 °С приводит к образованию вблизи него собственного дефектного комплекса ЕЬ2. В комбинированных слоях КЯ/КТ квантовая яма эффективно защищает КТ от проникновения в них дефектов при поверхностном дефектообразовании.

5. Установлено сильное влияние встраивания 8-слоя Мп на фоточувствительность в области поглощения КЯ или КТ, зависящее от толщины спейсерного слоя между ними. При толщине спейсера около 1 нм в

КРС с КЯ и около 10 нм в КРС с КТ фоточувствительность от квантово-размерных слоев практически исчезает. Эффект подавления фоточувствительности связан с проникновением дефектов, генерированных встраиванием дельта-слоя Мп, в квантово-размерные слои, которое приводит к увеличению скорости рекомбинации неравновесных носителей в них и, следовательно, к уменьшению эффективности их эмиссии из КЯ и КТ.

6. Развит новый метод исследования эффекта поля« — динамический эффект поля, основанный^ на измерении нестационарного изменения квазиповерхностной проводимости под действием монополярного пульсирующего напряжения, инжектирующего основные носители в полупроводник. Метод позволяет определять дрейфовую подвижность носителей в одиночных КЯ, концентрацию центров захвата и высоту эмиссионного барьера в слоях КТ и некоторые другие параметры КРС.

7. ДЭП в однородных слоях п- и р-ваАБ характеризуется высоким значением подвижности в эффекте поля, близким к значению холловской подвижности основных носителей, и малой шириной* петли гистерезиса, отсутствует дисперсия подвижности в МЭП в- диапазоне 10 — 106 Гц при комнатной температуре. Дисперсия МЭП при повышенных температурах описывается частотной зависимостью с одним временем релаксации, которое экспоненциально уменьшается при повышении температуры. Относительно слабый захват инжектированных носителей в темноте сильно увеличивается при освещении слоев. Закономерности эффекта поля в однородных слоях ваАБ описываются моделью захвата инжектированных носителей через поверхностный барьер высотой 0,5 — 0,6 эВ на поверхностные состояния с квазинепрерывным распределением по энергии.

8. Встраивание слоя КТ 1пАз в поверхностный барьер ОаАэ приводит к уменьшению наклона кривой ДЭП и значительному уширению петли гистерезиса, смещению в область высоких частот и сильному уширению области дисперсии МЭП, что обусловлено захватом инжектированных носителей в слой КТ. Захват наиболее сильно проявляется, когда слой КТ встроен вблизи границы ОПЗ с квазинейтральной, областью.

9. Определенная из ДЭП поверхностная концентрация захваченных электронов в слой КТ примерно на порядок превышает поверхностную концентрацию КТ, а энергия активации процесса захвата близка к высоте-эмиссионного барьера в КТ (« 0,2 эВ). В однородных слоях п-ОаАэ она близка к высоте поверхностного барьера (« 0,6 эВ). Предложена модель двухступенчатого захвата инжектированных в эффекте поля электронов в слой КТ, согласно которой первичный захват на основной уровень размерного квантования в КТ сопровождается последующим туннельным переходом их на дефектные состояния вблизи КТ.

10. Показана возможность определения методом ДЭП дрейфовой подвижности электронов в одиночных КЯ, встроенных на границе ОПЗ с квазинейтральной областью. В исследованных КРС п-типа она примерно в три раза меньше подвижности электронов в квазинейтральной области.

11. Встраивание дельта-слоя Мл в приповерхностную область однородного слоя ваАБ, в КРС с КЯ и КТ приводит к сильному захвату основных носителей на ловушки, связанные с дельта-слоем Мш Концентрация захваченных на ловушки носителей практически не зависит от наличия и типа-квантово-размерного слоя (КЯ, КТ).

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю Игорю Алексеевичу Карповичу за предложенную тему исследования постоянное внимание к работе, помощь в планировании, подготовке экспериментов и обсуждении результатов. Автор благодарен Б.Н. Звонкову за изготовление гетероструктур, необходимых для исследований, П.Б. Деминой и М.В. Дорохину за измерения спектров фотолюминесценции, С В. Тихову за помощь в разработке метода динамического эффекта поля и создание диодов Шоттки, O.E. Хапугину и A.B. Здоровейщеву за техническое содействие при разработке метода динамического эффекта поля, О.В. Вихровой за измерения эффекта Холла, а так же доценту А.П. Горшкову за помощь в проведении некоторых экспериментов.

Основные публикации по теме диссертации, опубликованные в изданиях перечня ВАК

AI. Влияние модификации* покровного слоя на свойства, водородочувствительных диодных гетероструктур- с квантвой ямой Pd/GaAs/InGaAs / С.В. Тихов, ША. Карпович, Ю.Ю: Гущина, JI.A. Истомин // ПЖТФ - 2007 - Т. 33, вып. 15 - С. 69 - 74.

А2. Влияние квантово-размерных слоев!In(Ga)As на эффект поля в слоях GaAs / И.А. Карпович,, C.B. Тихов, JliA. Истомин; O.E. Хапугин // Вестник Нижегородского университета, серия физическая - 2008 — №1 — С. 25-29:

A3. О< применении-фотоэлектрической спектроскопии для исследования энергетического спектра квантово-размерных гетеронаноструктур InGaAs/GaAs, выращенных газофазной эпитаксией- // JI.A. Истомин, И.А. Карпович, А.П. Горшков, Б.Н. Звонков, А.П. Павлов // Вестник Нижегородского университета, серия физическая — 2008 —№ 4 — С. 43 — 48.

A4. Горшков, А.П. Влияние встраивания дельта-слоя Мл на фотоэлектрические спектры- гетеронаноструктур с квантовыми ямами- и точками In(Ga)As/GaAs / А.П: Горшков, JLA. Истомин, OiE. Хапугин // Вестник Нижегородского университета, серия физическая/- 2010 — № 5, ч. 2-С. 243-246.

А5. Карпович, И.А. Динамический эффект поля* в»легированных дельта-слоем Мп гетеронаноструктурах с квантовой ямой и квантовыми-точками In(Ga)As/GaAs> // И.А. Карпович, JI'.A. Истомин // Известия РАН: Серия физическая.- 2011 - Т. 75; № 1 - С. 27 - 30:

Публикации в »сборниках тезисов конференций по/геме диссертации

А6. Истомин, Л.А. Влияние модификации1 покровного слоя на фотоэлектронные спектры квантово-размерных диодных структур In(Ga)As/GaAs / Л.А. Истомин, И.А. Карпович, П1Б. Демина // Материалы нано-, микро-, и оптоэлектроники: физические свойства.и применение. Сборник трудов 5-й межрегиональной молодежной научной школы, Саранск, 3-6 октября 2006 г. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2006 - С. 114.

А7. Эффект поля в гетеронаноструктурах с квантовыми точками InAs/GaAs / И.А. Карпович, С.В1. Тихов, Л.А. Истомин, А.В: Кутузов // Девятая конференция «Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы III-V» (3-5 октября 2006 г., Томск, Россия) «GaAs-2006»: Материалы конференции. — Томск: Томский госуниверситет, 2006 — С. 345-348.

А8. Исследование процесса захвата, неравновесных носителей Вз слои квантовых точек и ям In(Ga)As/GaAs методом нестационарного эффекта поля / И;А. Карпович, G.B. Тихов, Л;А. Истомин,. G.E. Хапугин, П.Н. Мишин // Тезисы докладов VIII Российской конференции по физике полупроводников; Екатеринбург, 30< сентября - 5 октября* 2007 г. — Екатеринбург: Институт физикишеталлов Ур©ФАН, 2007 —G. 263;.

А9. Истомин; Л. А." Эффект поля- в квантово-размерных гетеронаноструктурах GaAs/In(Ga)As / Л:А. Истомин; И!А. Карпович, С.В; Тихов; 0;Е. Хапугин,, П:Н. Мишин // Материалы, нано-, микро-, и оптоэлектроники: физические свойства-и применение. Сборник трудов 6-й всероссийской молодежной научной школы. Саранск, 2-5 октября 2007 г. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2007 - С. 37.

А10. Эффект поля в гетеронаноструктурах с квантовыми точками InAs/GaAs / Л А. Истомин, И.А. Карпович, С.В. Тихов, // Восьмая; всероссийская молодежная конференция? по физике полупроводников и полупроводниковой опто-. и наноэлектронике. Тезисы докладов. 4-8 декабря^ 2006 г. С. Петербург. — Санкт-Петербург: Изд-во Политехи, унта, 2006-С. 35.

All. Влияние нанесения ферромагнитных контактов1, (Со) на фотоэлектронные спектры квантово-размерных структур InGaAs/GaAs / И.А. Ккрпович, А;П: Павлов;. Л.А. Истомин // XII Нижегородская5 сессия? молодых ученых. Естественнонаучные дисциплины-г. Нижний Новгород, 16 — 21 апреляс2007 г. — Н. Новгород: Изд-во «Издательский салон» ИП Гладкова О.В., 2007 - С.' 67. '

А12'. Истомин* Л1А\, Влияние квантово-размерных слоев и создаваемых ими примесно-дефектных центров» на эффект поля- в гетеронаноструктурах In(Ga)A*s/GaAs / Л^А. Истомин, И!А. Карпович; С.В. Тихов, Б.Н. Звонков // Тезисы* докладов? XIII; конференции «Высокочистые вещества и материалы. Получение, анализ, применение» Нижний Новгород, 28-31 мая 2007 года - Изд. Ю.А. Николаев;, 2007 - С. '262-263;: ' !■.'.'

А13. Динамический эффект поля в гетероструктурах с квантовыми точками InAs/GaAs / Л.А. Истомин, С.В! Тихов, И;А. Карпович// Девятая? всероссийская? молодежная- конференция» по физике полупроводников и наноструктур* полупроводниковой; опто- и наноэлектронике 3-7 декабря 2007 г. С. Петербург - Санкт-Петербург: Изд-во Политехи, ун-та, 2007 -С. 39.

Al 4. Карпович, И.А. Динамический эффект поля в гетеростртурктурах с квантовыми точками InAs/GaAs / И.А. Карпович, С.В. Тихов, Л.А. Истомин // Нанофизика и наноэлектроника XII Международный Симпозиум 10 - 14 марта 2008 г. - Н. Новгород: ИФМ РАН, 2008 - Т. 2, С. 319 - 320:

Al 5. Павлов* А.П. Применение методов. фотоэлектрической спектроскопии для исследования энергетического спектра гетеронаноструктур In(Ga)As/GaAs / А.П. Павлов, Л.А. Истомин, И.А.

Карпович // XIII Нижегородская сессия молодых ученых. Естественнонаучные дисциплины г. Нижний Новгород, 20 — 25 апреля 2008 г. - Н. Новгород: Изд-во «Издательский салон» ИП Гладкова О.В., 2008-С. 71.

А16. Влияние встраивания слоя квантовых точек In As в приповерхностную область GaAs на характеристике барьеров Шоттки Au/GaAs / И.А. Карпович, C.B. Тихов, JI.A. Истомин // XXVII научные чтения имени академика Н.В. Белова. Тезисы докладов конференции 16 — 17 декабря 2008 г. - Н. Новгород: ННГУ им. Н.И. Лобачевского, 2008. -С. 125-127.

А17. Истомин, Л.А. Динамический эффект поля в гетеронаноструктурах с квантовой ямой и квантовыми точками In(Ga)As/GaAs, легированных 8-слоем Мп / Л.А. Истомин, И.А. Карпович // Нанофизика и наноэлектроника XIV Международный Симпозиум 15 — 19 марта 2010 г. - Н. Новгород: ИФМ РАН, 2010 - Т. 2, С. 553 - 554.

1.H.' Леденцов и др.. // ФТП. - 1998. Т. 32, вып. 4. - С. 385^10.

2. Bimberg, D. Quantum dot heterostructures / D. Bimberg, M. Grundmann, N.N. Ledentsov. // N.Y. USA : John Wiley & Sons. 1999 - 338 p.

3. Sze, S.M. Evolution of Nonvolatile Semiconductor Memory: From Floating-Gate to Single-Electron-Memory Cell / S.M. Sze //Future Trends in Microelectronics. John Wiley & Sons, Inc. 1999 - P. 291-303.

4. Balocco, C. Room-temperature operations of memory devices based on self-assembled InAs quantum dot structures / C. Balocco, A.M. Song, M. Missous // Appl. Phys. Lett. -2004 Vol. 85, n. 24. - P. 5911 - 5913.

5. Matsukura, F. III-V Ferromagnetic Semiconductors / F. Matsukura, H. Ohno, T. DietlV/ Handb. Magn. Mater. 2002 - Vol-. 14 - P. 1-87.

6. Effect of an electric field' on the luminescence of GaAs quantum wells / E.E. Mendes et al. // Phys. Rev. В 1986 - Vol. 26, n. 12 - P. 7101' - 7104.

7. Carrier relaxation and electronic structure in InAs self-assembled quantum dots / К. H. Schmidt et al. // Phys. Rev. В 1996 - Vol. 54; n. 16 - P. 11346 - 11353.

8. Reflectance line shapes from GaAs/Ga^Al.As quantum well structures / X.L. Zheng et al'. // Appl. Phys. Lett. 1988 - Vol. 52, n. 4 - P. 287-289.

9. Photovoltage and photoreflectance spectroscopy of InAs/GaAs self-organized quantum dots / B.Q. Sun et al. // Appl. Phys. Lett. 1998 - Vol. 73, n.18 - P. 2657-2659.

10. Electron-filling modulation reflectance in charged self-assembled InxGai.xAs quantum dots / T.M. Hsu et al. // Phys. Rev. В 1999 - Vol. 60, n. 4 - P. R2189 -R2192.

11. Электроотражение и отражение структуры GaAs/AlGaAs с одиночной квантовой ямой при комнатной температуре / А.А. Герасимович и др. // ФТП 2005 - Т. 39, вып. 6. - С. 729 - 734.

12. Kronik, L. Surface photovoltage phenomena: theory, experiment, and applications / L. Kronik, Y. Shapira // Surface Science Reports 1999 - Vol. 37, n. 1-P. 1-206.

13. Зи, С. Физика полупроводниковых приборов / С. Зи. — М.: Мир, 1984. — 842 с.

14. Lang, D.V. Deep-level transient spectroscopy: A new method to characterize in semiconductors / D.V. Lang // J. Appl. Phys. 1974 -Vol. 45, n. 7 - P. 3023 -3032.

15. Фотоэлектронные явления в слоях GaAs с встроенноей на поверхности квантвой гетероямой / И.А. Карпович и др. // ФТП 1992 - Т. 26, вып. 11.-С. 1886-1893.

16. Photovoltage and photocurrent spectroscopy ofp+ i- n GaAs/AlGaAs quantum well heterostructures / L. Tarricone et al. // J. Appl. Phys. - 1992 - Vol. 72, n. 8 -P. 3578-3583.

17. Determination of transition energies and oscillator strengths in GaAs-AlxGai.xAs multiple quantum wells using photovoltage-induced photocurrent spectroscopy / P.W. Yu et al. // Phys. Rev. В 1987 - Vol. 35, n. 17 - P. 9250 - 9258.

18. Excitonic transitions and optically excited transport in GaAs/AlxGaixAs quantum wells in an electric field / R. T. Collins et al.// Superlattices and microstructures 1987 - Vol. 3, n. 3. - P. 291 - 293.

19. Фотоэлектрические свойства* гетероструктур GaAs/InAs с квантовыми точками / Б.Н.Звонков и др. // ФТП 1997 - Т. 31, вып. 9. - С. 1100 - 1105.

20. Евдокимов, А.В. Микроэлектронные датчики химического состава газов / А.В. Евдокимов, М.Н: Мушурудли, А.В. Ржанов // Зарубеж. электрон, техника -1988-вып. 2-С. 231.

21. Циркулярно-поляризованная электролюминесценция квантово-размерных гетероструктур InGaAs/GaAs с контактом Шоттки «ферромагнитный металл»/ЧЗаА8 / М.В. Дорохин и др.// Письма в ЖТФ 2006 - Т. 32, вып. 24. -С. 46-52.

22. Образование дефектов в GaAs и Si при осаждении-Pd на поверхность. / И.А. Карпович и др.// ФТП 2006 - Т. 40, вып. 3. - С. 319 - 323:

23. Барьерная фотопроводимость в эпитаксиальных пленках GaAs и InP / И.А. Карпович и др. // ФТП—1989 Т. 23, вып. 12 - С. 2164 - 2170.

24. Зенгуил, Э. Физика поверхности / Э: Зенгуил. М.: Мир, 1990: - 536 с.

25. Steady-state carrier escape from single quantum wells / J.Nelson et al. // IEEE J. Quantum Electron 1993 - Vol. 29, n. 6 - P. 1460 - 1468.

26. Photocurrent studies of the carrier escape process from InAs self-assembled quantum dots / W.H. Chang et al.'// Phys. Rev. B. 2000 - Vol. 62, nt 11 - P. 6959 - 6962.

27. Grundmann, M. InAs/GaAs pyramidal quantum dots: Strain distribution, optical phonons, and- electronic structure / M.Grundmann, O. Stier, D.Bimberg // Phys. Rev. В.-1995-Vol. 52, n. 16-P: 11969- 11981.

28. Marzin, J-Y. Calculation of the energy levels in- InAs/GaAs quantum dots / J-Y.Marzin, G.Bastard // Solid State Commun 1994 - Vol. 92, n. 5 - P. 437 - 442'.

29. Medeiros — Ribeiro, G. Electron and hole energy levels in InAs self-assembled quantum dots / G. Medeiros Ribeiro; D. Leonard; P.M. Petroff // Appl. Phys. Lett. -1995 -Vol. - 66, n. 14 - P: - 1767 - 1769:

30. Electric-field-dependent'carrier capture and'escape in self-assembled InAs/GaAs quantum dots / P.W. Fry.et al.// Appl- Phys. Lett. 2000— Vol:.77, n. 26 - P. 43444346.

31. Photocurrent and capacitance spectroscopy of Schottky barrier structures incorporating InAs/GaAs quantum dots / P.N. Brunkov et al. // Phys. Rev. В -2002 Vol. 65, n: 8 - P. 085326 - 085326.

32. Emission of electrons from the ground and first excited states of self-organized InAs/GaAs quantum dot structures / P.N. Brunkov et al. // Journal of electronic materials 1999 - Vol. 28, n.5 - P. 486 - 490.

33. Quantum-confined Stark shift in electroreflectance of InAs/Ir^Ga^As self-assembled quantum dots / Т. M. Hsu et al. // Appl. Phys. Lett. 2001 - Vol. 78, n. 12 - P. 1760 - 1762.

34. Полупроводниковые лазеры на длину волны 980 нм с широкими туннельно-связанными волноводами; / Н.Б. Звонков и др. // Квантовая электроника 1999. - Т. 26, № 3 - С. 217 - 218.

35. Saito, N. Influence of GaAs capping on the optical properties of InGaAs/GaAs surface quantmn dots with 1.5 //m emission /N. Saito, K. Nishi- S; Sugou7/ Appl. Phys. Lett. 1998 - Vol. 73, n. 19 - P. 2742 - 2744.

36. Управление энергетическим спектром квантовых точек InAs/GaAs изменением толщины и состава тонкого; двойного) покровного слоя GaAs/InGaAs / И.А.Карпович и др. 7/ ФТП 2004 - Т. 38, вып: 4 - С. 448 -454., • ■■";'■

37. Влияние1 легирования слоя квантовых точек InAs висмутом на морфологию! и фотоэлектронные свойства гетерострукгур GaAs/InAs, полученных газофазнощэпитаксией / БМЗвонков и // ФТП 200В - Т. 35, вып. 1-С. 92 -97.

38. Применение размерно-квантовых структур для исследования дефектообразованияша поверхности полупроводников / И.А. Карпович, А.В. Аншон,Н.В. Байдусьи^др. //ФТП— 1994-т. 28, № Г -С. 104-112.

39. Chen, Y.C. Suppression of defect propagation in> semiconductors by pseudomorphic layers / Y.C. Chen, J. Singh' E.K. Bhattacharya // J. Appl. Phys. -1993 Vol.' 74, n. 6 - P. 3800 - 3804.

40. Перестройки дефектов структуры полупроводников, стимулированные химическими реакциями' на поверхности кристалла / А.Ф. Вяткин и др. // Поверхность 1986 - Т. 11 - С. 67 - 72.

41. Optical investigation of highly strained InGaAs-GaAs .-multiple quantum wells / G. Huang et al. //. J. Appl. Phys. 1987 - Vol. 62; n. 8 - P. 3366 - 3373.

42. Влияние водорода на свойства» диодных структур, с квантовыми1 ямами Pd/GaAs/InGaAs / И.А. Карпович, и др. // ФТП 2002. - Т. 36, вып. 5 - С. 582-586.

43. Баграев, Н.Т. ЕЬ2-центр в GaAs: симметрия, и метастабильность / Н.Т. Баграев // ЖЭТФ 1991 - Т. 100, выт 4 - С. 1378 -1391.

44. Martin, G. М: The Mid-gap donor level EL2 in,gallium arsenide / G. M. Martin, • S. Makram-Ebeid // Deep Centers in Semiconductors — Gordon and Breach, New York-1986-P. 457-546.

45. Figielski, T. Symmetry of the EL2 defect in GaAs / T. Figielski, T. Wosinski // Phys. Rev. В 1987 - Vol. 36, n. 2 - P. 1269 - 1272.

46. Wager, J. F. Atomic model for the EL2 defect in GaAs / J. F. Wager, J. A. Van Vechten // Phys. Rev. В 1987 - Vol: ,35, n: 5 - P. 2330 - 2339:

47. Baraff, G. A. Bistability and Metastability of the Gallium Vacancy in GaAs: The Actuator of EL 2? / G. A. Baraff, M. Schluter // Phys. Rev. Lett. 1985 - Vol. 55, n. 21-P. 2340-2343.

48. Bardeleben, H. J. Identification of EL2 in GaAs / H. J. von Bardeleben, D. Stievenard; J. C. Bourgoin // Appl. Phys. Lett. 1985 - VoL 47, n. 9 - P. 970 - 971.

49. Identification of a defect in a semiconductor: EL2 in GaAs / H. J. von Bardeleben et al. // Phys. Rev. В 1986 - Vol. 34, n. 10 - P. 7192 - 7202.

50. Bourgoin, J. C. Native defects in gallium arsenide / J. C. Bourgoin, H. J. von Bardeleben // J. Appl. Phys. 1988 - Vol. 64, n. 9 - P: R 65.

51. Arsenic antisite defect AsGa and'EL2 in GaAs / В. K. Meyer et al. // Phys. Rev. В 1987 - Vol. 36, n. 2 - P. 1332 - 1335.

52. Metastable state of EL2 in GaAs / C. Delerue et al. // Phys. Rev. Lett. 1987 -Vol. 59, n. 25 - P. 2875 - 2878.

53. Baraff, G. A. Electronic structure and binding energy of the AsGa As, pair in GaAs: EL2 and the mobility of interstitial arsenic / G. A. Baraff, M. Schluter // Phys. Rev. В - 1987 - Vol. 35, n. 12 - P. 6154 - 6164.

54. Kaminska, M. Identification of the 0.82-eV Electron Trap, EL2 in« GaAs, as an Isolated Antisite Arsenic Defect / M. Kaminska, M: Skowronski, W. Kuszko // Phys. Rev. Lett. 1985 - Vol: 55, n. 20 - P. 2204 - 2207.

55. Losee, D.L. Admittance spectroscopy of impurity levels in Schottky barriers / D.L. Losee // J. Appl. Phys. 1975 - Vol. 46, n. 5 - P. 2204 - 22141.

56. Measurement of isotype heterojunction barriers by C-V profiling / H. Kroemer et al. // Appl. Phys. Lett. 1980 - Vol. 36, n. 4 - P. - 295 - 296.

57. Measurement of the conduction-band discontinuity of molecular beam epitaxial grown In0.52Alo .isAs/Ino.53Gao 47As, N-n heterojunction by С- V profiling / R. People et al. // Appl. Phys. Lett. 1983 -Vol. 43, n. 1 -P: 118 — 119.

58. Исследование квантовых ям C-V-методом / В.Я. Алешкин и др. 7/ ФТП -1991 Т. 25, вып. 6 - С. 1047 - 1052.

59. Spatial resolution of the capacitance-voltage profiling technique on semiconductors with quantum confinement / E.F. Schubert et al. // Appl. Phys. Lett. 1990 - Vol. 57, n. 5 - P. 497 - 499.

60. Brunkov, P.N. Simulation of the capacitance-voltage characteristics of a single-quantum-well structure based on the self-consistent solution of the Schrodinger and

61. Poisson equations / P.N. Brunkov, T. Benyattou, G. Guillot // J. Appl. Phys. 1996 -Vol. 80, n. 2 — P. 864-871.

62. Electronic structure of self-assembled InAs quantum dots in GaAs matrix / P.N. Brunkov et al. // Appl. Phys. Lett. 1998 -Vol. 73, n. 8 - P. 1092 - 1094.

63. Kim, J. Comparison of the electronic structure of InAs/GaAs pyramidal quantum dots with different facet orientations / J: Kim, L.-W. Wang, A. Zunger // Phys. Rev В 1998-Vol. 57, n. 16-P. R9408 -R94011.

64. Deep level transient spectroscopy of InP quantum dots / A. Anand et al. // Appl. Phys. Lett. 1995 - Vol. 67, n. 20 - P. 3016 - 3018.

65. Hole and5 electron emission «from InAs quantum dots / C.M.A. Kapteyn, M. Lion, R. Heitz et al. // Appl. Phys. Lett. 2000 - Vol. 76, n. 12 - Pf 1573 - 1575.

66. Electron escape from lnAs quantum dots / C.M.A. Kapteyn et al.i// Phys. Rev. В 1999 - Vol. 60, n. 20 - P. 14265 - 14268.

67. Нестационарная спектроскопия глубоких уровней в лазерных структурах InAs/GaAs с вертикально связанными квантовыми точками / М.М. Соболев и др.//ФТП-1997-Т. 31, вып. 10-С. 1249-1254.

68. Room-temperature operation of a memory-effect AlGaAs/GaAs heterojunction field-effect transistor with self-assembled InAs nanodots / K. Koike et al.' // Appl. Phys. Lett. 2000 - Vol. 76, n. 11 - P. 1464 - 1466.

69. Емкостная спектроскопия глубоких состояний в- InAs/GaAs-гетероструктурах с квантовыми точками / М.М. Соболев и др. // ФТП — 1999 -Т. 33; вып. 2 С. 184 -192.

70. Ржанов, Ф.В. Электронные процессы на поверхности полупроводников / Ф.В. Ржанов. М.: Наука - 1971. - 480 с.

71. Павлов, Л.П. Методы определения основных параметров полупроводниковых материалов / Л.П. Павлов. — М.: Высшая школа; 1985. — 240 с.

72. Пека, Г.П. Физика поверхности полупроводников / Г.П. Пека. — Киев.: Издательство Киевского университета, 1967.— с. 190.

73. Schockley, W. Modulation of Conductance of Thin Films of Semi-Conductors by Surface Charges / W. Schockley, G.L. Pearson // Phys. Rev. 1948 - Vol. 74, n. 2-P. 232-233.

74. Schrieffer, J.R. Effective Carrier Mobility in Surface-Space Charge Layers / J.R. Schrieffer // Phys. Rev. 1955 - Vol. 97, n. 3 - P. 641 - 646.

75. Appl. Phys. Lett. 1991 - Vol. 75, n. X-P. 1075.

76. Parallel conduction in GaAs/AlxGaixAs modulation doped heterojunctions / M. J>. Kane, N. Apsley, D. A. Anderson et al. // J. Phys. С 1985 - Vol. 18, n. 29 - P. 5629-5636.

77. Electrical transport of holes in GaAs/InGaAs/GaAs single strained quantum wells /1 J. Fritz et al. // Appl. Phys. Lett. 1986 - Vol. 48, n. 24 - P. 1678 - 1680.

78. Magnetotransport and luminescence mesurements in an n-type selectively doped InGaAs/GaAs strained quantum well structure /1 J. Fritz et al. // Appl. Phys. Lett. 1987 - Vol. 50, n. 19 - P. 1370 - 1372.

79. Room-temperature determination of two-dimensional electron gas concentration and mobolity in heterostructures / S. E. Schacham et al. // Appl. Phys. Lett. 1993 -Vol. 62, n. 11-P. 1283-1285.

80. Fritz, I J. Electron Mobilities in In0.2Ga0.sAs/GaAs strained-layer superlattices / I J. Fritz L.R. Dawson, Т.Е. Zipperian // Appl* Phys. Lett. 1983 - Vol. 43, n. 9 -P. 846 - 848.

81. Гетероэпитаксиальная пассивация поверхности GaAs / И.А. Карпович, Б.И. Бедный, Н.В. Байдусь и др. // ФТП 1993 - т. 27, № 10. - С. 1736 - 1742.

82. Surfactant effect of bismuth in MOVPE growth of the InAs quantum dots on GaAs/ B.N.Zvonkov et al. // Nanotechnology 2000. - Vol. 11, n. 4 - P. 221 -226.

83. Montgomery, Н.С. Field, Effect in Germanium at High • Frequencies / H.C. Montgomery // Phys. Rev. 1957 - Vol. 106, n. 3 - P. 441-445.

84. Карпович, Hi А. Эффект поля в монокристаллических пленках GdSe / И. А. Карпович, C.B. Тихов, А.И. Калинин // Изв. вузов, Физика — 1971 — № 3 С. 43-47.

85. Овсюк, В.Н. Электронные' процессы в полупроводниках с областями пространственного заряда / В.Н. Овсюк. СО. Новосибирск.: Наука, 1984 -255 с.

86. G. Lucovsky // Sol. st. Commun. 1965 - Vol. 3 - Pi 299.

87. Electrical study of Schottky barriers on atomically clean GaAs (100) surfaces-/ N. Newman et al. // Phys. Rev. B. 1986. - V.33, n. 2. - P.l 146-1159.

88. Effect of carrier emission and retrapping on luminescence time decays in InAs/GaAs quantum dots / W. Yang et al. // Phys. Rev. В 1997 - Vol. 56, n. 20 -P. 13314-13320.

89. Near-surface GaAsZGao.7Alo.3As quantum wells: Interaction with the surface states / J.M. Moison et al. // Phys. Rev. B 1990 - Vol. 41, n. 18 - P. 12945 -12948.

90. Warburton, RJ. Charged excitons in self-assembled quantum dots / R.J. Warburton et. al. // Phys. Rev. Lett. 1997 - Vol. 79, n. 26 - P. 5282 - 5285.

91. Miller, B.T. Few-electron ground states of charge-tunable self-assembled quantum dots / B.T. Miller et. al. // Phys. Rev. B 1997 - Vol. 59, n. 11 - P. 6764 -6769.

92. Photocurrent studies of the carrier escape process from InAs self-assembled quantum dots / W.-H. Chang et al. // Phys. Rev. B 2001 - Vol. 62, n. 11 - P. 6959-6962.