Гетеропереходы II типа на основе узкозонных полупроводников A3B5 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. А.Ф.ИОФФЕ

на правах рукописи

Гетеропереходы II типа на основе узкозонных

полупроводников А3В5 (оптические и магнитотранспортные свойства)

01.04.10 - физика полупроводников

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Санкт-Петербург 2005 г.

Работа выполнена в Физико-Техническом институте им. А.Ф.Иоффе РАН

Официальные оппоненты: Доктор физико-математических наук,

Профессор Каган Мирон Соломонович

Доктор физико-математических наук,

Профессор Константинов Олег Владиславович

Доктор физико-математических наук,

Профессор Пихтин Александр Николаевич

Ведущая организация:

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический университет

Защита состоится « 2005 г. в ££ часов на заседании

диссертационного совета Д. '002. 20# 02 Физико-Технического института им. А.Ф.Иоффе РАН, 194021, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 26

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФТИ им. А.Ф.Иоффе РАН Автореферат разослан « кХ)ЛМ£2005 г.

Отзывы об автореферате в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба высылать по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Ученый секретарь Диссертационного совета, Доктор физико-математических наук

Сорокин Л.М.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В последние годы гетеропереходы II типа привлекают пристальное внимание исследователей не только своими уникальными физическими свойствами, но и перспективой использования их для создания целого ряда новых оптоэлектронных приборов (инфракрасные лазеры, светодиоды и фотодиоды). До недавнего времени основное внимание исследователей было обращено на гетеропереходы I типа (ОаА8-ОаА1Аз). Такие гетеропереходы были широко исследованы в работах Ж.И.Алферова с сотрудниками и привели к созданию первого полупроводникового лазера [1].

В гетеропереходе II типа край одной из энергетических зон узкозонного материала лежит вне запрещенной зоны широкозонного, образуя ступенчатый переход. При этом может реализоваться случай, когда зона проводимости узкозонного полупроводника лежит по энергии ниже валентной зоны широкозонного, образуя так называемый разъединенный гетеропереход II типа. Отличительным свойством гетероперехода II типа является пространственное разделение электронов и дырок и их локализация в самосогласованных квантовых ямах по разные стороны гетерограницы. Это приводит к новым физическим явлениям в структурах на основе гетеропереходов II типа, которые не могут наблюдаться в гетеропереходах I типа. Пространственное разделение носителей в гетеропереходах II типа дает возможность получать излучение с энергией фотона, много меньшей ширины запрещенной зоны каждого из полупроводников, образующих гетеропереход, как было показано впервые Г. Кремером и Г. Грифитсом [2]. Физические явления, обусловленные пространственным разделением носителей и их локализацией в самосогласованных квантовых ямах на одиночной разъединенной гетерогранице II типа, представляют большой интерес для создания светоизлучающих приборов на основе гетеропереходов II типа в системе ваБЬ-1пАз для среднего инфракрасного диапазона (2-5 мкм), который важен для решения задач экологического мониторинга, диодно-лазерной спектроскопии высокого разрешения, медицинских и военных применений, телекоммуникаций и связи [3]. Первая реализация квантово-размерного лазера на основе гетероперехода II типа в системе Оа^АвЗЬ/ОаБЬ была продемонстрирована в ФТИ им. А.Ф. Иоффе в 1986 г. [4]. Это открыло широкие перспективы для создания эффективных когерентных источников света в среднем инфракрасном оптическом диапазоне. Однако широкое практическое использование

гетероструктур II типа на основе узкозонных полупроводников А3В5 до сих пор лимитируется недостаточным пониманием их фундаментальных свойств и ограниченным числом экспериментально исследованных систем [1].

К моменту начала настоящей работы основные физические свойства ступенчатых гетеропереходов II типа Са8Ь/Са1пАз8Ь на основе твердых растворов, обогащенных ваБЬ, были достаточно хорошо изучены [5]. Оптические и электрические свойства разъединенных гетеропереходов II типа исследовались только на одиночных изопериодных гетероструктурах Са8Ь/1пА8о.91$Ьо.о9 [6] или неизопериодных гетероструктурах Оа(А1)8Ь/1пА8 [7], а изучение магнитотранспортных свойств было возможно только на квантово-размерных структурах с двумя и более границами раздела на основе напряженных гетеропереходов Оа(А1)8Ь/1пАз [8]. В то же время физические свойства (оптические, люминесцентные и магнитотранспортные) разъединенных изопериодных гетероструктур II типа ОаЫАвЗЬЛпАз практически не исследовались. Настоящая диссертационная работа в значительной степени восполняет этот пробел.

Целью работы является исследование фундаментальных свойств (оптических, люминесцентных и магнитотраспортных) разъединенных гетеропереходов II типа, обусловленных особенностями гетерограницы, на примере системы Са1пА$8Ь/1пА8(Са8Ь) и создание лазеров для среднего инфракрасного диапазона.

Объекты и методы исследования. Объектом исследования является система твердых растворов Оа8Ь-1пАв, которая позволяет создавать как ступенчатые, так и разъединенные гетеропереходы в зависимости от состава твердого раствора. Выбор для исследования одиночной гетерограницы обусловлен тем, что в такой системе можно наблюдать квантовые эффекты, обусловленные только взаимодействием электронов и дырок с гетерограницей и неискаженные влиянием других гетерограниц.

Научная новизна работы состоит в обнаружении и исследовании целого ряда новых физических эффектов, оптических и магнитотранспортных, в том числе в сильных магнитных полях, обусловленных особенностями разъединенной гетерограницы II типа. В работе предлагается новый физический подход к созданию лазеров для среднего инфраркасного диапазона 3-4 мкм, а именно туннелыю-инжекционных лазеров на основе разъединенных гетеропереходов II

типа, где излучательная рекомбинация обусловлена главным образом непрямыми (туннельными) оптическими переходами на гетерогранице II типа.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

ПОЛОЖЕНИЕ 1. Резкая планарная гетерограница с переходным слоем d=12 Â в системе термодинамически устойчивых твердых растворов Gai.xInxAsySbi.y может быть получена методом жидкофазной эпитаксии. При этом если широкозонный слой наращивается на узкозонную подложку, то интерфейс обогащен тяжелыми ростовыми компонентами (In и Sb), а тип связи на границе раздела подобен InSb (InSb-like).

ПОЛОЖЕНИЕ 2. Гетеропереход Gai_xInxAsySb|_y/InAs на основе твердых растворов в интервале составов 0.03<х<0.25 (у=0.922х+0.076) является разъединенным гетеропереходом II типа, при этом потолок валентной зоны широкозонного материала GalnAsSb находится по энергии выше дна зоны проводимости узкозонного полупроводника InAs на величину ДЕ=40-80 мэВ в зависимости от состава твердого раствора. В гетероструктурах II типа Gai. xInxAsySb|.y/GaSb при изменении состава твердого раствора наблюдается переход от ступенчатого к разъединенному гетеропереходу, при этом гетерограница является ступенчатой при х<0.85, а при х>0.85 — разъединенной.

ПОЛОЖЕНИЕ 3. В одиночных разъединенных гетероструктурах II типа p-Ga|. xInxAsySb|_y/p-InAs в интервале составов 0.03<х<0.25 (у=0.922х+0.076) на гетерогранице существует электронный канал на стороне узкозонного полупроводника с высокой подвижностью электронов 40000-70000 см2/(Вс), шириной d=l 50-400 Â и двумерной концентрацией электронов в канале на уровне Ферми ns=3-9xl0n см"3 при Т=77 К.

ПОЛОЖЕНИЕ 4. В одиночных разъединенных гетероструктурах II типа p-Gai. JnxAsySb|.y/p-InAs:Mn с электронным каналом на гетерогранице в слабых магнитных полях (до 3 Т) наблюдается аномальный характер зависимости коэффициента Холла от температуры и магнитного поля и отрицательное магнитосопротивление, обусловленные обменным s-p взаимодействием локализованных в электроном канале электронов с магнитными примесями Мл в подложке при концентрации марганца р>5*1018 см"3.

ПОЛОЖЕНИЕ 5. В одиночных разъединенных гетероструктурах II типа p-Gau xInxAsySb|.y/p-InAs с самосогласованными квантовыми ямами на гетерогранице,

содержащими две электронные (Е1 и Е2) и одну дырочную подзоны, в сильных магнитных полях (В>9 Т) при низких температурах (Т<2 К) существуют плато целочисленного квантового эффекта Холла с факторами заполнения у=2, 3 и 6 в ультраквантовом пределе для подзоны Е|, при этом квантовый эффект Холла наблюдается в присутствии дырочной подсистемы.

ПОЛОЖЕНИЕ 6. В спектре электролюминесценции изотипной разъединенной гетероструктуры II типа р-Оа1пхА8у8Ь/р-1пАз в интервале температур 4-100 К при приложении внешнего обратного смещения возникают одна или более полос излучения, сильно смещенные по энергии в длинноволновую сторону относительно ширины запрещенной зоны узкозонного полупроводника и обусловленные туннельной излучателыюй рекомбинацией через гетерограницу электронов, локализованных в квантовой яме на стороне р-1пАз, с дырками, локализованными вблизи гетерогранице на стороне широкозонного твердого раствора р-СаШАвБЬ.

ПОЛОЖЕНИЕ 7. В туннелыю-инжекционном лазере на основе гетероперехода II типа р-Са1пхА8у8Ь/р-1п(Са)А8(8Ь) в активной области при приложении внешнего смещения генерация когерентного излучения происходит за счет заполнения пространственно-разделенных самосогласованных квантовых ям для электронов и дырок на гетерогранице с последующей излучателыюй рекомбинацией за счет туннелирования электронов через гетеробарьер II типа в р-область.

ПОЛОЖЕНИЕ 8. В асимметричной лазерной структуре, в которой узкозонная активная область заключена между двумя широкозонными ограничительными слоями, образующими между собой гетеропереход II типа с высотами гетеробарьеров на границе раздела больше ширины запрещенной зоны активной области (ДЕс,ЛЕу»Ес), обеспечивается хорошее удержание (ограничение) электронов и дырок, а излучательная рекомбинация происходит в узкозонной активной области как в гетеропереходе I типа.

Научная и практическая значимость. Все полученные автором научные результаты, вынесенные на защиту, являются новыми. Совокупность решенных в работе проблем сформулирована как решение важной научной и практической задачи — исследование фундаментальных свойств

-1 с

гетеропереходов II типа на основе узкозонных полупроводников А В ,

обусловленных особенностью их гетерограницы, а также и перспективность их использования для создания электронных и оптоэлектронных приборов нового поколения. Разработка технологии создания гетероструктур II типа с совершенной гетерограницей и иследование широкого класса оптических и магнито-транспортных явлений на примере системе GaSb-InAs позволили получить убедительные доказательства локализации носителей на гетерогранице II типа и определить параметры энергетического спектра двумерных носителей в самосогласованных квантовых ямах. Детальное исследование электронного канала с высокой подвижностью носителей в дырочной системе p-GalnAsSb/p-InAs и изучение его свойств в зависимости от уровня легирования и состава твердого раствора GalnAsSb определили условия перехода от полуметаллической к полупроводниковой проводимости. Наблюдение интенсивной интерфейсной электролюминесценции, обусловленной непрямыми (туннельными) излучательными переходами через гетерограницу II типа, позволило предложить и реализовать туннелыю-инжекционный лазер на разъединенной гетерогранице II типа в активной области, работающий в спектральном диапазоне 3-4 мкм. Результаты исследований квантового магнитотранспорта в сильных магнитных полях и обнаружение квантового эффекта Холла в одиночных изопериодных гетероструктурах GalnAsSb/InAs открывают возможность создания инфракрасного лазера, управляемого магнитным полем.

Результаты исследований, выполненных в диссертационной работе, представляют фундаментальный интерес и могут быть использованы при разработке новых приборов оптоэлектроники, а также при фундаментальных исследованиях других гетероструктур II типа, в том числе наноструктур с квантовыми ямами и квантовыми точками. Результаты исследований могут быть использованы в различных организациях Российской Академии наук (ФТИ им.А.Ф.Иоффе, Санкт-Петербург; ФИАН им.Лебедева, Москва; ИФТТ, Черноголовка; ИПП, Новосибирск; Институт физики микросструктур, Нижний Новгород; Институт общей физики, Москва; ИРЭ, Москва), в ГОИ им. С.В.Вавилова, Санкт-Петербург, в Санкт-Петербургском Техническом университете, в Санкт-Петербургском Техническом университете и др. Апробация работы. Результаты исследований, вошедшие в диссертацию, докладывались на Всероссийских и международных конференциях и симпозиумах: 2-13 Международные Симпозиумы "Наноструктуры: Физика и

Технология" (Санкт-Петербург, 1994-2005); 7 Международная конференция по полупроводниковым модуляционным материалам (Банф-Альберта, 1994); 6 Международная конференция по модуляционным полупроводниковым структурам (Льеж, 1995); Международный симпозиум по исследованию полупроводниковых приборов (Шарлотсвилль, 1995, 1997); 2,3,6 Российские конференции по физике полупроводников (Санкт-Петербург, 1996, 2003, Москва 1997); 23 Международный симпозиум по полупроводниковым соединениям (Санкт-Петербург, 1996); конференции Международного Оптического Инженерного общества (SPIE) (Сан-Хосе, 1995-1997, 2000, 2002, 2003); Международный конгресс Общества по исследованию материалов (MRS) (Бостон, 1997); 2-7 Международные конференции по оптоэлектронным материалам и приборам для среднего ИК-диапазона (MIOMD) (Прага, 1998; Аахен, 1999; Монпелье, 2001; Аннаполис, 2002; Санкт-Петербург, 2004; Ланкастер, 2005); 9 Международная конференция по изучению пленок и поверхностей (Копенгаген, 1998); 32 Всероссийское совещание по физике низких температур (Казань, 2000); конференция по лазерам и электро-оптике (CLEO) (Ницца, 2000); конференция Королевского Общества по физике (Лондон, 2000); 19 Европейская конференция по изучению поверхности (Мадрид, 2000); Международный симпозиум по коррелированным эффектам в двухмерных электронных системах (Ланкастер, 2001); 11 Международная конференция Американского Электро-Оптического общества (LEOS) (Сан-Диего, 2001); Международная конференция по инфракрасным когерентным источникам (Санкт-Петербург, 2001); 14 Международная конференция по электрическим свойствам двумерных систем (Прага, 2001); 12 Международная конференция по технологии молекулярно-пучковой эпитаксии (Сан-Франциско, 2002); 11-12 Международная конференция по узкозонным полупроводникам (NGS) (Буффало, 2003; Тулуза, 2005); симпозиум Американского Физического общества (Торонто, 2004); 26 Международная конференция по физике полупроводников (Флагстаф, 2004); Международная конференция «Дни Российской науки в Польше» (Варшава, 2004); 14 Международная конференция по динамике неравновесных носителей в полупроводниках (Урбана-Шампань, 2005). Основное содержание диссертации отражено в 38 научных статьях, список публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации составляет 310 страниц, включая 88 рисунков и 12 таблиц. Список литературы содержит 220 наименований.

Содержание диссертации

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и научная новизна работы, перечислены научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены основные фундаментальные свойства гетеропереходов II типа, в ней дается введение в проблемы, рассматриваемые в работе. Приводится ряд исследований фото- и электролюминесценции на ступенчатых гетеропереходах II типа Са1пАв8Ь/Са8Ь. Коротко обсуждаются данные по оптическим свойствам и особенностям квантового магнитотранспорта на примере гетероструктур II типа со сверхрешетками в системе бинарных соединений ваЗЬ-ТпАв.

Известно, что гетероструктуры II типа в системе твердых растворов Са-

Ы-Аз-БЬ могут образовывать

гетеропереходы со ступенчатым и разъединенным расположением зон на границе раздела в зависимости от состава твердого раствора (рис.1) [9]. Если в гетеропереходе I типа узкозонный полупроводник как бы «вставлен» в широкозонный, и при этом скачки потенциала на гетерогранице направлены в разные стороны, то в ступенчатом гетеропереходе II типа скачки потенциала в зоне проводимости и валентной зоне на границе раздела направлены в одну сторону, и гетероструктура образует «ступеньку». При этом реализуется такая зонная структура, в которой дно зоны проводимости одного полупроводника расположено с одной стороны от границы раздела перехода, а потолок валентной зоны другого полупроводника — с другой [10]. Энергетический зазор между ними, эффективная запрещенная зона, оказывается меньше, чем наименьшая из двух запрещенных зон в исходных полупроводниках, образующих гетеропереход.

Е,

Кг

IV

Е,

ЛКЬ/СаБЬ <(уре I)

Л15Ь/1пЛв «уре II

(51а{^тсгс(1)

С.аЯЬ/|пЛ5

Гуре И (Ьгоксп-£ар)

Рис. 1. Типы гетеропереходов в семействе полупроводников 6.1 А [10].

Излучение в гетероструктурах II типа возникает за счет непрямых (туннельных) рекомбинационных переходов через гетерограницу электронов и дырок, локализованных в самосогласованных квантовых ямах по разные стороны границы раздела [11].

Фундаментальное отличие разъединенного гетероперехода II типа от ступенчатого выражается в таком расположении энергетических зон на гетерогранице, при котором потолок валентной зоны одного полупроводника расположен по энергии выше дна зоны проводимости другого благодаря большой разнице в величинах электронного сродства этих материалов. В данном случае эта разница превышает ширину запрещенной зоны широкозонного полупроводника, как это было обнаружено впервые на примере системы бинарных соединений СаБЬ-ТпАв, где энергетический зазор на гетерогранице составил А=150 мэВ [12]. На разъединенной гетерогранице II типа по обе стороны от гетероперехода формируются самосогласованные потенциальные ямы для электронов и дырок, соответственно.

Спектры фото- и электролюминесценции в ступенчатых гетеропереходах II типа были изучены на примере одиночных гетероструктур в системе СаЫАвБЬ/СаЗЬ [5]. Туннельный характер переходов через гетерограницу II типа, ответственных за возникновение интерфейсной полосы излучения, был непосредственно подтвержден при изучении поляризационных характеристик спектров электролюминесценции и фотолюминесценции.

В литературе не сообщалось об измерениях транспортных и оптических свойств в разъединенных гетеропереходах II типа в системе твердых растворов ва^п-Ав-БЬ, обусловленных существованием одиночной гетерограницей II типа. Более того, до настоящего времени, не существует работ, где были бы описаны методы получения слоев четверных твердых растворов ОаЫАвБЬ, обогащенных ваБЬ и изопериодных с 1пАв подложкой.

Во второй главе рассмотрены особенности технологии создания разъединенных гетеропереходов II типа ОаЫАзЗЬЛпАв. Одиночные изопериодные гетероструктуры Gai.xInxAsySbi.yZIn Аз с зеркальной поверхностью эпитаксиального слоя были получены методом жидкофазной эпитаксии в диапазоне составов 0.03<х<0.23 и у=0.922х+0.076 путем наращивания слоев твердого раствора ОаЫАзБЬ на подложке 1пАз с ориентацией (100). Новый метод термодинамического расчета был предложен для более точного описания фазового равновесия расплав-твердое тело в

системах твердых растворов А3В5, преимуществом которого является то, что от набора абстрактных математических величин можно перейти к набору величин, имеющих реальный физический смысл для соединений, составляющих четырехкомпонентную систему Оа-1п-Аз-8Ь. [А1]1.

Эпитаксиальные слои Са^АвБЬ были выращены в условиях планарного двумерного роста с резкими по составу и планарными интерфейсами [А23]. На рис.2 представлено характерное изображение интерфейса слой-подложка в дифракционном контрасте, полученное методом просвечивающей электронной микроскопии. Изображение снято в режиме поперечного сечения с действующим отражением (200). Видимая темная полоса на светлом фоне соответствует положению интерфейса. В таких структурах планарность нижнего интерфейса определяется шероховатостью поверхности 1пАз (001). Толщина переходного слоя на границе раздела Gao.83Ino.17Aso.22Sbo.78/InAs, обогащенного тяжелыми компонентами (ЫБЬ-подобный тип связи), составляла 10-12 А. Шероховатость верхней границы целиком определялась условиями эпитаксиалыюго роста и не превышала 500 А для структур с толщинами слоев порядка 1.5-2.0 мкм.

Были впервые получены и исследованы спектры комбинационного рассеяния для четверных твердых растворов Оа1пхА8у8Ь в интервале составов 0.06<х<0.22, изопериодных с 1пАз [А29]. Полученные спектры демонстрировали смешанный модовый характер: СаАв-подобная (250 см"1), ваБЬ-подобная (230 см"1) и ГпАв-подобная (242 см"1) моды продольного оптического фонона. Наблюдаемые полосы комбинационного рассеяния указывали на преобладание вкладов от ваБЬ-подобиой и 1пА8-подобной мод, которые будут определять основные электрофизические характеристики четверных твердых растворов Оа1пхА8у8Ь, обогащенных СаБЬ и изопериодных с 1пАз.

Впервые была исследована фотолюминесценция в эпитаксиальных слоях Са1.х1пхА8у5Ь|_у в интервале составов 0.03<х<0.23, изопериодных с подложкой

1 Здесь и ниже ссылки вида [А**] даны на работы автора

Рис.2. Граница раздела в одиночной

гетероструктуре Са1п(, 1 тАво.ггЗЬЛпАз.

InAs, в диапазоне температур Т=4-300 К [А25,А26,А30]. Экспериментально была изучена зависимость ширины запрещенной зоны (Ес) от температуры и от состава твердого раствора для изопериодного с InAs разреза фазовой диаграммы четверной системы Ga-In-As-Sb.

Ширина запрещенной зоны твердых растворов GaInxAsySb с содержанием индия 0.03<х<0.23, изопериодных с InAs, была оценена при изучении спектров фотолюминесценции при 80 К [А22]. Огибающая кривая, построенная по экспериментальным точкам, используя результат аппроксимации, полученный по методу наименьших квадратов, может быть представлена в виде параболической зависимости

Ес(77 К) = 0.775 - 0.94х + 0.573х2. (1)

где х — содержание индия в твердой фазе эпитаксиального слоя. Было показано, что для нелегированых слоев p-GalnAsSb интенсивность межзонной излучателыюй рекомбинации зависит от состава четверного твердого раствора и определяется концентрацией структурных дефектов.

Температурная зависимость ширины запрещенной зоны была изучена на примере твердого раствора Ga0.96ln0.04As0.nSb0.89

Ес(Т) = Ес(0) - aT2/(T+ß), (2)

где значения для Ео(0), а и ß равные 0.737 эВ, 3.4Х10"4 эВ/К и 115 К. Следует отметить, что экспериментально полученные значения а и ß для четверного твердого раствора отражают промежуточные значения между этими параметрами для бинарных соединений InAs и GaSb [А37], т.е. увеличение содержания арсенида индия в кристаллической подрешетке антимонида галлия приводит к проявлению свойств четверного твердого раствора GalnAsSb, типичных для InAs. Таким образом, следует ожидать двойственного поведения примесей и уровней, связанных с дефектами кристаллической решетки, для твердых растворов GaIno.i6Aso.22Sb.

Оба полученных значения энергии активации для двухзарядного природного акцептора (Eai=34 мэ и Еа2=Ю4 мэВ) в твердых растворах, полученных из раствора-расплава на основе атомарного галлия, были близки к величинам типичным для антимонида галлия [13]. Для легированных донорной примесью слоев n-GaIn0.i6Aso.22Sb:Te, полученных из раствора-расплава на основе атомарного индия, наряду с межзонной рекомбинацией в спектрах фотолюминесценции наблюдалась полоса излучения, связанная с излучательными рекомбинационными переходами через глубокий акцепторный

уровень, образованный природным комплексом УоаТе с энергий активации Еоа=122 мэВ. Было также установлено, что олово может выступать как амфотерная примесь в четверных твердых растворах ОаГпАвЗЬ при содержании индия в твердой фазе более 15% [А25].

Особое внимание в главе 3 было уделено определению зонной энергетической диаграммы разъединенных гетеропереходов II типа ОаЫАзЗЬЛпАэ [А20]. Экспериментальные данные были получены при исследовании вольт-амперных и вольт-фарадных характеристик и спектров фототока [А2]. Было установлено, что энергетическая зонная диаграмма одиночной гетерострктуры GaIno.i6Aso.22Sb/InAs представляет собой типичный разъединенный гетеропереход II типа, подобно системе ШАв-ваБЬ, с энергетическим зазором на гетерогранице Д=0.08±0.02 эВ между дном зоны проводимости 1пАз и вышележащим по энергии потолком валентной зоны Са1пА88Ь в зависимости от состава твердого раствора.

Резкое изменение внутреннего электрического потенциала гетероперехода, обусловленного контактной разницей потенциалов на границе раздела заставляет электроны из валентной зоны Р-СаГпАзБЬ перетекать в

расположенную ниже по энергии зону проводимости р-1пАз. Электроны

«чувствуют» электрическое поле кулоновского

притяжения дырок,

оставленных позади, на другой стороне

гетерограницы. Это поле подтягивает электроны к границе раздела, создавая при этом в треугольной потенциальной яме условия для образования двумерного электронного газа, в котором существует ограничение по движению электронов в направлении, перпендикулярном плоскости гетероперехода. Дырки, оставшиеся по другую сторону гетерограницы, под действием поля притяжения электронов также локализуются в треугольной потенциальной яме на стороне твердого раствора р-ОаТпАвБЬ (рис.3). Важно отметить, что пространственно разделенные

Ее

р-ГаАя

в,

Еу Ее

р-СЫпАяБЪ в.

Ее

Еу

Еу

р-Оа1пАв£П>

Рис.3. Разъединенный гетеропереход II типа р-Оа1пАз8Ь/р-

1пАз до контакта двух полупроводников, образующих гетеропереход, и в термодиначеском равновесии.

самосогласованные потенциальные ямы для электронов и дырок расположены близко друг от друга благодаря взаимному перераспределению носителей заряда через границу раздела. Таким образом, возникают условия формирования полуметаллического канала на одиночной разъединенной гетерогранице II типа P-GaIno.i6Aso.22Sb/p-InAs.

В гетеропереходах II типа Ы-п, Ы-р, Р-р в зависимости от типа легирования контактирующих полупроводников наблюдается существенное перекрытие энергетических зон на гетерогранице за счет областей пространственного заряда, что ведет к сильному удержанию носителей в самосогласованных потенциальных ямах вблизи границы раздела. Отсутствие такого перекрытия в Р-п структуре приводит к неограниченному движению носителей по обе стороны перехода, а значит, электрические свойства всей структуры определяются исключительно полуметаллическим каналом на

Рис.4. Топография скола поверхности посвящена исследованию свойств

Са1пА88Ь/р-1пАз в слабых магнитных полях (В<2 Т) в широком интервале температур от 4 К до 300 К.

Первым поразительным результатом проведенных исследований было наблюдение электронного типа холловской проводимости в изотипной гетероструктуре II типа P-Gao.84Ino.i6Aso.22Sbo.78/p-InAs на основе нелегированного слоя четверного твердого раствора, выращенного на подложке р-1пАз [А6,А10,А16,А21,А31]. В одиночных разъединенных гетероструктурах II типа P-Gao.84Ino.i6Aso.22Sbo.78/p-InAs, полученных методом жидкофазной эпитаксии, электронный канал с высокой подвижностью носителей (цн=50000— 70000 см2В"'с"' при Т=77 К) был обнаружен впервые, и первое сообщение об этом наблюдении было опубликовано в работе [А6].

Существование электронного канала на одиночной гетерогранице II типа p-GaIno.i6Aso.22Sb/p-InAs было визуально продемонстрировано при исследовании поверхности скола эпитаксиальной гетероструктуры методом сканирующей туннельной микроскопии при комнатной температуре [А5]. На

гетерогранице, что проявляется в омической проводимости в широком интервале температур 4.2-300 К.

Третья_глава диссертации

одиночной гетероструктуры II типа Сао.841по. i6Aso.22Sbo.7s/p-InAs

магнитотранспорта на одиночной разъединенной гетерогранице II типа

рис.4 представлена топография, полученная методом токового изображения в туннельной спектроскопии (СШБ метод) на свежем сколе с помощью комнатной модели сканирующего туннельного микроскопа, работающего в атмосфере сухого азота. Как видно из рисунка, величины туннельного тока вблизи поверхностей твердого раствора р-Оа1пАз8Ь и подложки р-1пА5 были примерно равны, тогда как в месте локализации электронного канала на границе раздела двух полупроводников наблюдалась полоса существенно большего изменения туннельного тока (до 10 пА). Резкое увеличение туннельного тока вдоль границы раздела p-Gao.84Ino.i6Aso.22Sbo.78/p-InAs указывает на наличие достаточно узкого (<100 нм при Т=300 К) высокопроводящего слоя, обусловленного локализацией носителей заряда с п-типом проводимости (электронов в канале на гетерогранице).

Холловская подвижность в разъединенной гетероструктуре II типа р-Са1пА88Ь/р-1пАз остается практически постоянной в интервале температур Т=77-200 К и определяется в основном электронами в канале на гетерогранице. Из температурной зависимости осцилляций продольного магнитосопротивления была оценена эффективная масса носителей в канале на уровне Ферми, равная ш*==0.026шо что подтверждает тот факт, что, электронный канал расположен на гетерогранице со стороны арсенида индия. Ширина электронного канала на уровне Ферми составляла порядка 150-400 А. [А16] Было установлено, что при выращивании широкозонных твердых растворов СаЫАвЗЬ, близких по составу к ваБЬ (0.03<х<0.22), иа гетерогранице, со стороны подложки рЛпАв, электронный канал сохраняется в широком диапазоне уровней легирования эпитаксиального слоя как донорной (Те), так и акцепторной (2,п) примесями [А10,А34].

Показано, что в одиночной разъединенной гетероструктуре GaIno.i6Aso.22Sb/p-InAs при высоком уровне легирования твердого раствора донорной примесью гальваномагнитные эффекты обусловлены суммарным вкладом от электронного канала на гетерогранице и от эпитаксиального слоя. Резкое падение подвижности, наблюдаемое при сильном легировании акцепторной примесью, обусловлено истощением электронного канала на гетерогранице (рис.5). Если твердый раствор нелегирован или слабо легирован акцепторными примесями, р<1017 см"3, уровень Ферми расположен в запрещенной зоне твердого раствора. При сильном уровне легирования эпитаксиального слоя р>1018 см"3, уровень Ферми по энергии опускается в

10'

I

I 1 10'

р-6а1пАв5Ь/р<|пАа

р-ЗДпАяБЬ/р-СЗаЗЬ

10*

10'

2п <1ор1пд (а| %)

валентную зону твердого раствора как в случае вырожденного материала. Следовательно, уменьшается заполнение электронного канала на гетерогранице вслед за движением уровня Ферми в твердом растворе. При этом электронный канал становится более мелким, проводимость в канале существует только на уровне протекания и происходит истощение электронного канала и переход от

полуметаллической к полупроводниковой проводимости [А14,А27]. Экспериментально найденная зависимость между шириной электронного канала на уровне Ферми и величиной холловской подвижности

удовлетворяет соотношению |лн ~ с1 . Полученный результат находиться в хорошем согласии с данными, полученными в работе [14], в которой экспериментальная зависимость для сверхрешеток II типа ЫАз/ОаЫБЬ различной ширины с разъединенным расположением

энергетических зон выражалась через

соотношение Цн ~ 5-

Установлено, что в гетероструктурах р-Са1_х1пхА8|_у8Ьу/р-1пА8:Мп с нелегированными слоями твердых растворов, близких по составу к ваБЬ (0.03<х<0.22), при концентрации марганца в подложке р>5х10|8см"3 наблюдалось отрицательное магнитосопротивление при более высоких температурах (Т=77 К), чем в объемных образцах арсенида индия (Т=4.2 К). Большая величина магнитного момента 11=200цб и магнитной восприимчивости Х=10"2 свидетельствуют о высокой степени намагниченности, которая может быть связана со специфическими особенностями обменного взаимодействия магнитных моментов электронов в электронном канале с магнитными моментами примеси марганца в р-1пАз [АЗ 1].

В четвертой главе основное внимание было уделено особенностям квантового магнетотранспорта в электронном канале на одиночной разъединенной гетерогранице II типа р(п)-Оа1пА88Ь/р-1пА8 в сильных магнитных полях (6<В<35 Т) при низких температурах (Т<4.2 К). Это первое наблюдение квантового эффекта Холла на одиночной разъединенной гетерогранице II типа. Ранее квантовый эффект Холла в двухмерном

Рис.5. Зависимость холловской подвижности в одиночной гетероструктуре II типа от уровня легирования твердого раствора акцепторной примесью (гп) при Т=77 К.

электронном канале был обнаружен X. Штермером и Д. Тсуи в гетеропереходе I типа п-ОаАБ/п-АЮаАв с электронным типом проводимости [15,16].

В одиночной разъединенной гетероструктуре II типа p-GaIno.i6Aso.22Sb/p-1пАз в интервале магнитных полей 2 Т<В<12 Т, в котором реализуется квантовый режим для электронов сосХ|»1, где сое - циклотронная частота, а ъ — время релаксации по импульсу, продольная магниопроводимость показывает периодичность осцилляций Шубникова-де Газа на шкале обратных магнитных полей (В1). Были обнаружены три группы осцилляций, каждой из которых соответствовал определенный период. Эти осцилляции можно сопоставить с тремя различными энергетическими размерно-квантованными подзонами в полуметаллическом канале на гетерогранице II типа p-GaIno.i6Aso.22Sb/p-InAs с

II") || *у

концентрациями двумерных носителей П2=1.82x10 см" , П|=5.22x10 см" и пь~1х1012см"2 (Рис.6).

Наиболее впечатляющим результатом явилось наблюдение на кривых холловского сопротивления рху плато целочисленного квантового эффекта Холла, соответствующие величинам 8 кОм, 12 кОм и т.д., что кратно мировой константе сопротивления (11/е2=25812.8 Ом) [17]. На рис.7 пунктирными линиями на кривой холловской магнитопроводимости

обозначены плато, соответствующие некоторым значениям фактора заполнения у=2,3 и 6 для магнитных полей 6-14 Т.

Более того, существует еще одна уникальная особенность, присущая двумерной полуметаллической системе, локализованной на разъединенной гетерогранице II типа. Переход от плато у=3 к плато у=2 в <тхх проходит через максимум в стху. Измерения холловского напряжения в сильных магнитных полях в Биттеровском соленоиде показали, что существует не один максимум, а серия максимумов с периодом, приписанным нами третьей, дырочной, подзоне Е3. В сильных магнитных полях (В>13 Т) холловское напряжение резко падает по абсолютной величине до нулевого значения, а затем меняет знак на противоположный. Это указывает на то, что дырки вносят существенный вклад в возникновение параллельной проводимости.

Рис.6. Энергетическая диаграмма полуметаллического канала на разъединенной гетерогранице II типа Р-Са1пА58Ь/р-1пАз

Поскольку изначально (до включения магнитного поля) электроны в канале на стороне р-ГпАэ появились резонансным образом при перетекании из валентной зоны твердого раствора за счет контактной разности потенциала гетероперехода, то магнитным полем мы переводим эти электроны с уровня О" подзоны Ег обратно в валентную зону СаШАвБЬ дискретно по уровням Ландау

двухмерных дырок. В этом интервале полей мы наблюдаем плато на зависимости сгху для одной электронной подзоны Е) и минимум в стхх, близкий к 0. Нулевое значение стхх может быть достигнуто только при сверхнизких температурах до Т=500 мК, иначе существует тепловой заброс носителей равный кТ, или отсутствует вклад от дырок.

Наличие небольшого максимума под номером 0.5 между номерами Ландау 2.51 и 7.5Ь на кривой стХх от обратного магнитного поля на рис.7 связано со спиновым расщеплением нулевого уровня Ландау электронной подзоны Ег, т.е. выше В>12 Т данная электронная подзона полностью выходит из-под уровня Ферми. Таким образом, в сильных магнитных полях (В>16 Т) может быть реализована квантово-размерная система, содержащая одну электронную и одну дырочную подзоны. Тогда квантовый эффект Холла для электронной подзоны Е1 будет наблюдаться в присутствие дырочной подсистемы.

Наличие высокопроводящего канала с большой концентрацией носителей определяет также ряд особенностей поведения циклотронного резонанса для межподзонных переходов локализованных носителей при участии оптического фонола. Создание высокопроводящих каналов с сильным спинорбитальным взаимодействием открывает возможности для исследования эффектов слабой локализации и перехода металл-диэлектрик. Из изучения спектров поглощения было установлено положение и количество электронных подзон в канале и оценены значения эффективных масс для каждой из них.

Экперименталыю и теоретически показано, что из-за гибридизации состояний валентной зоны широкозонного полупроводника и зоны проводимости узкозонного на разъединенной гетерогранице II типа происходит

Рис.7. Поперечная и продольная компоненты тензора магнитопроводимости в одиночной разъединенной гетероструктуре Р-Са1пА85Ь/р-1пА8

антипресечения уровней Ландау, которые приводят к возникновению квазищелей в плотности состояний в ненулевом магнитном поле [А36]. Эти исследования открывают возможности создания нового класса лазеров, использующих в активной области излучательные переходы между уровнями Ландау и управляемые магнитным полем [18].

Эксперименты по магнитофотолюминесценции и циклотронному резонансу позволили оценить эффективные массы носителей заряда для трех размерно-квантовых подзон в электронном канале и подтвердить интерфейсную природу излучательных переходов на гетерогранице II типа

[АЗ 8]. Зависимости спектрального положения пиков магнито-

фотолюминесценции при Т=4.2 К отражают разницу в эффективных массах для каждой подзоны в двухмерном электронном канале на гетерогранице. Видно, что наиболее глубокая электронная подзона обладает более тяжелой эффективной массой (Щ;1=0.042то), чем верхняя подзона, величина эффективной массы для которой (т~0.027т0).

Интригующее поведение двумерной электронной системы в присутствии дырок и наблюдение целочисленного квантового эффекта Холла на одиночной разъединенной гетерогранице II типа СаЫАзБЬЛпАз были изучены в интервале полей до 18 Т на постоянном токе и до 35 Т на переменном. При исследовании магнитотранспорта, магнито-фотолюминесценции и электронного резонансного поглощения удалось убедительно доказать существование двумерной электронно-дырочной системы на одиночной разъединенной гетерогранице II типа р(п)-Оа1пА85Ь/р-1пА8.

В пятой главе рассмотрена интерфейсная электролюминесценция на одиночной гетерогранице II типа р(п)-Са1пА88Ь/р-1пА8, обусловленная непрямыми (туннельными) излучательными переходами через гетерограницу

0.5

I

¿V 0.5

0.5

0.5

<1)

хЮ

хЮ

ь)

а)

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 РЬШоп епегцу (еV)

Рис.8. Спектры электролюминесценции при обратном смещении на разъединенном гетеропереходе II типа р-Са1пА58Ь/р-1пАз при разных токах накачки; а) 20 мА, Ь) 50 мА, с) 100 мА, с!) 120 мА.

[АЗ,А8,А9,А11,А15,А28,АЗЗ] Показано преобладание туннельных оптических переходов электронов через гетерограницу и их последующей рекомбинацией с дырками на стороне твердого раствора.

Спектры электролюминесценции при Т=77 К содержали две интенсивные и узкие (с полушириной ~10-12 мэВ) полосы излучения с энергиями фотона в максимуме hvA—0.314 эВ и hvB=0.378 эВ. При увеличении тока через структуру наблюдалось перераспределение интенсивности между полосами. При малом уровне инжекции сначала возгоралась полоса А при hvA=0.310 эВ, по мере увеличения тока, проходящего через структуру, появлялась полоса В при hvB=0.367 эВ, которая становилась доминирующей (рис.8). При этом, для уровней накачки до 100 мА интегральная интенсивность излучении возрастала сверхлинейно, а при высоком уровне накачки (i>150 мА) интенсивность доминирующей полосы hvB зависела линейно от ток инжекции. Энергетическое расстояние между полосами А и В при высоком уровне инжекции составляло 68 мэВ. Наблюдался «голубой» сдвиг обоих полос в область больших энергий фотона, но с разной скоростью. Третья, высокоэнергетическая полоса hvc=0.633 эВ, более широкая с полушириной порядка 60 мэВ и менее интенсивная, наблюдалась только при сильном уровне инжекции. Она появлялась в спектре электролюминесценции при увеличении интенсивности полосы В. Спектральное положение полосы С по энергии совпадает с шириной запрещенной зоны четверного твердого раствора Gao.84Ino.i6Aso.22Sbo.78 (Ес=0.635 эВ [А22]).

Для объяснения полученных экспериментальных результатов, была рассмотрена зонная энергетическая диаграмма одиночной разъединенной гетероструктуры II типа р-

Gao.84ln0.16As0.22Sb0.78/p-InAs при

приложении внешнего смещения обратной полярности, т.е таким образом, что отрицательный потенциал прикладывался к эпитаксиальному слою p-InGaAsSb, а положительный — к p-InAs (рис.9). При этом возникает уникальная ситуация, когда электроны и дырки оказываются прижаты к

E,eV

1.0

0.J

-» 1 В* > ---- в с в.

P-Gmbv»Av»Sb

p-InAj

Рис.9. Зонная энергетическая диаграмма разъединенного гетероперехода р-Са1пА5БЬ/р-1пАз при обратном смещении

гетерогранице с разных сторон внешним электрическим полем. На пути инжектируемых носителей возникают потенциальные барьеры, образованные разрывами зон на границе раздела. Увеличение смещения ведет к аккумулированию электронов и дырок в самосогласованных потенциальных ямах и возрастанию их неравновесной концентрации по разные стороны гетерограницы за счет увеличения изгиба зон на границе раздела. Увеличение концентрации электронов в двумерном канале на гетерогранице на стороне р-1пАз приводит к заполнению уровней размерного квантования Е| и Е2.

Однако увеличение концентрации электронов может служить причиной проявления безызлучателыюго Оже-процесса, такого как СНСС с переходом электрона в зону проводимости [АЗ]. В этом случае электрон может принять часть излучаемой на гетерогранице энергии и происходит заброс горячего электрона из квантовой ямы в р-1пАз через потенциальный барьер в эпитаксиальный слой Р-Са1пАз8Ь. Это указывает на то, что высота эффективного потенциального барьера для электронов в р-Са1пА88Ь/р-1пАз гетероструктуре (Ус<0.4 эВ) значительно меньше разрыва зоны проводимости

ограничения носителей на гетерогранице за счет увеличения потенциальных барьеров как для электронов, так и для дырок была создана модельная одиночная гетероструктура p-GaIno.i6Aso.22Sb/n-Ino.83GaAso.80Sb на основе нелегированных слоев четверного твердого раствора ОаЫАвЗЬ, широкозонного GaIno.i6Aso.22Sb (Ес=0.635 эВ) с концентрацией дырок р=2><1016 см"3 и узкозонного Ino.83GaAso.80Sb (Еа=0.395 эВ) с концентрацией электронов п=2х1016 см"3. При приложении внешнего смещения таким образом, что отрицательный потенциал прикладывался к эпитаксиалыюму слою р-ТпСаАзБЬ,

Рис.10. Зонная энергетическая диаграмма разъединенного гетероперехода р-Са^АзБЬ/п-ЬСаАвЗЬ при обратном смещении

+

на гетерогранице (ДЕс~0.6 эВ) и что, в свою очередь, ответственно за утечку электронов из активной области структуры. Более того, дальнейшее увеличение изгибов зон на гетерогранице уменьшает ограничение для дырок, которые могут туннелировать из Р-СаГпАзБЬ в р-ГпАв сквозь потенциальный барьер, образованный разрывом в валентной зоне на границе раздела.

Для повышения эффективности

а положительный — к п-ШАв, наблюдалось интенсивное спонтанное излучение в спектральном диапазоне 0.24-0.45 эВ в широком интервале температур вплоть до 300 К. Спектры электролюминесценции при Т=77 К содержали две ярко выраженные полосы излучения с энергиями фотона в максимуме Ьуа=0.280 эВ и Ьув=0.383 эВ. Следует отметить, что спектральное положение наблюдаемых на эксперименте полос близко к спектральному положению полос электролюминесценции для р-ОаШАзБЬ/рЛпАз гетероструктуры, что позволяет предположить общую природу рекомбинационных переходов, обусловленную влиянием гетерограницы II типа. Обе полосы (А и В) имели асимметричную форму пика: резкий край со стороны высоких энергий и экспоненциально спадающий край в области низких энергий фотона. Если представить зависимость интенсивности излучения в виде выражения Фт~1п, где Фт -интенсивность электролюминесценции, I - ток, протекающий через структуру, то для полосы А на зависимости интенсивности электролюминесценции от тока

'У

можно выделить два участка: Фт~1 для малых токов 1<20 мА, которая трансформируется в линейную Фт~1 для токов 1>30 мА. Интенсивность излучения в максимуме полосы В во всем интервале токов, при которых наблюдалась спонтанная люминесценция, возрастала супсрлинсино с

параметром г)>1. Такой сложный характер зависимости интенсивности от роста тока может быть объяснен вкладом сразу нескольких механизмов протекания тока через структуру вблизи гетерограницы. Отсутствие в спектрах электролюминесценции для р-п структуры высокоэнергетической

полосы типа Ьус-0.633 эВ, наблюдаемой ранее в р-р структуре и связанной с рекомбинацией Оже-электронов в объеме широкозонного Оа1пА88Ь твердого раствора, подтверждает наше предположение об улучшении удержания электронов в активной области.

Важным результатом было наблюдение интенсивной люминесценции при комнатной температуре (рис.11). Спектры электролюминесценции также содержали две полосы излучения, однако в отличие от случая низких

Д. 0.4

г-

СО, «Ьяогриоп

0.30 0.35 0.40

ИхЯоп епвгду (вУ)

Рис.11. Спектры электролюминесценции в гетероструктуре II типа Р-Са^АвБЬ/п-¡пСавАэЗЬ при разных температурах

температур было очевидно противоположное перераспределение интенсивности между пиками А и В. При Т=300 К доминирующей в спектре становиться полоса А с энергией фотона в максимуме Ьуа=0.320 эВ и полушириной 26 мэВ по сравнению с пиком В (Ьув=0.355 эВ с полушириной 68 мэВ). Демонстрация электролюминесценции при Т=300 К для полосы А показала перспективность создания эффективных излучающих приборов на основе разъединенных гетеропереходов II типа, работающих при температурах, близких к комнатной.

В шестой главе рассмотрены свойства лазера для среднего инфракрасного диапазона, использующий в активной области непрямые (туннельные) излучательные переходы через разъединенную гетерограницу II типа p-GaIno.17Aso.22Sb/p-InAs [А7,А12,А18,А28,А32,А35]. Нами впервые был предложен и реализован новый тип лазерной структуры, туннелыю-

инжекционный лазер, в активной области которого был помещен изотипный гетеропереход II типа Р-Са1п0.1 бАзо.22$Ь/р-1по.8зСгаА8о.8о8Ь [А4,А7]. Структуры содержали дополнительно в качестве первого накрывающего слоя твердый раствор р-ЫАвЗЬолгРо.гб^п. В качестве инжектора электронов был использован р-п переход в широкозонном эпитаксиалыюм слое GaIno.i6Aso.22Sb. Р-п переход был преднамеренно помещен вне активной области лазерной структуры. Выбор узкозонного четверного твердого раствора 1пОаАз8Ь в активной области, был обусловлен требованиями изопериодности гетероструктуры. На рис.12 пунктирным кругом обозначен рабочий р-р гетеропереход активной области. Вольт-амперные характеристики данной лазерной структуры, как правило, демонстрируют большие значения напряжений отсечки в прямой ветви (порядка 0.8 эВ при Т=77 К).

Спектры спонтанного излучения содержали две четко выраженные полосы излучения в интервале длин волн 3-4 мкм. Энергии фотона в максимуме излучения этих полос были близки по величине с энергиями фотона,

Оа1п01(А50228Ь

Оа1п„мА8„,5Ь

Рис.12. Схематическая энергетическая диаграмма лазерной структуры на основе разъединенного р-р гетероперехода II типа в активной области

наблюдаемыми ранее в спектрах электролюминесценции для изотипного разъедининенного одниночного гетероперехода II типа р-Оа1пА85Ь/р-1пАз: Ьуа=0.315 эВ и Ьув=0.369 эВ (см. главу 5).

Стимулированное излучение возникало на высоко-энергетическом краю полосы излучения В с длиной волны А,=3.26 мкм и плотностью порогового тока 3^-2 кА/см2 при Т=77 К (рис.13). Одномодовая генерация была получена в интервале температур Т=77-125 К. Важным результатом оказалась более слабая зависимость пороговой характеристики от температуры для исследуемых лазеров. В области температур 80-110 К было достигнуто высокое значение характеристической температуры То=60 К, что указывало на перспективность улучшения рабочих характеристик инфракрасного лазера на основе разъединенного гетероперехода II типа.

Для улучшения параметров туннельно-инжекционного лазера была предложена структура с разъединенным гетеропереходом II типа р-Са1по.17А88Ь/п-1п0.8зОаА58Ь в активной области. В такой структуре в отличие от р-р гетероперехода была значительно уменьшена утечка электронов через гетерограницу при эффективном увеличении разрывов зон, обеспечивающих хорошее электронное ограничение. Была изготовлена лазерная структура с раздельным электронным и оптическим ограничением: активная область была помещена между р и п слоями четверного твердого раствора InAsSb0.15P0.30-Ожидалось, что эти факторы позволят уменьшить пороговый ток и повысить рабочую температуру лазера. Идея и первая реализация такого лазера были впервые описаны в работе [А 12]. Благодаря асимметричной структуре и большой величине отсечек в зоне проводимости и валентной зоне на гетерогранице (ДЕс~640 мэВ и ДЕу~420 мэВ), в такой структуре обеспечивается одновременно хорошее ограничение для электронов и дырок. Кроме того, значительное оптическое ограничение было реализовано за счет большой разности в показателях преломления между накрывающими слоя и слоями активной области лазерной структуры.

Спектры электролюминесценции в спонтанном режиме излучения содержали одну четко выраженную полосу излучения Ьув=0.384 эВ с полушириной 18—19 мэВ. Вторая, менее интенсивная полоса излучения Ьуд=0.334 эВ была обнаружена в виде немонотонного изменения низкоэнергетического края полосы В. Одномодовая генерация была получена на длине волны А,=3.18 мкм (Ьув=0.39 мэВ), не намного превышая максимум

излучения полосы В, при плотности порогового тока J,h=400 А/см при Т=77 К. Полученное значение пороговой плотности тока было в 5 раз ниже, чем для ранее описанной лазерной структуре с разъединенным р-р гетеропереходом II типа в активной области [А7].

Как видно из рис.13, в новом лазере нам удалось продлить участок слабой

температурной зависимости

порогового тока вплоть до Т= 140-150 К по сравнению с Т=110 К, полученной для лазера с р-р переходом. Лазер на основе GalnAsSb/InGaAsSb работал в импульсном режиме (т=200-500 не) вплоть до 200 К. Значение характеристической температуры Т0=53 К был получено для интервала температур 80-150 К, при этом на при низких температурах 80-110 наблюдался участок температурной зависимости с величиной То=100 К. При увеличении температуры свыше 150 К пороговый ток заметно возрастал (Т0=26 К). При низких температурах, когда процесс излучателыюй рекомбинации доминирует над оже-процессом, пороговый ток J,h ~ Т. При высоких температурах, когда R « Ga, где R и Ga -скорости излучателыюй и Оже-рекомбинации, пороговая плотность тока является квадратичной функцией температуры J,h ~ Т2. Для р-р лазерной структуры линейная зависимость J,h от температуры переходит в квадратичную примерно при Т~100 К, а для р-n структуры - при Т=150 К. Данный факт может быть обусловлен как с вкладом в пороговый ток Оже-процесса, связанного с переходом горячей дырки в спин-орбиталыю отщепленную зону (CHHS), так и с поглощением излучения на свободных носителях внутри валентной зоны [А18].

Поляризационная зависимость излучения лазерной структуры на основе разъединенного р-n гетероперехода II типа была исследована как для непрерывного, так и для импульсного режима инжекции. Максимальная интенсивность излучения была получена, когда направление вектора поляризатора было перпендикулярно плоскости гетероперехода (режим ТМ-

60 Ю 100 120 140 160 1в0 200

Temperature (К)

Рис.13 Температурные зависимости плотности

порогового тока для лазерных гетероструктур на основе разъединенных р-р н р-п гетеротпереходов II типа в активной области

поляризации — вектор Е перпендикулярен плоскости р-п перехода). При повороте поляризатора на 90 градусов излучение почти не наблюдалось. Степень поляризации а определялась по известному соотношению:

<х=(Ртм-Рте)/(Ртм+Рте), (3)

где Ртм и Рте - интенсивности излучения для ТМ и ТЕ поляризованного света,

соответственно. Максимальная величина а составила 80 % при токе 1—1.51^.

Согласно теоретическим оценкам [19] важно сравнить скорость Оже-рекомбинации в гетероструктурах II типа (С,гп) со скоростью Оже-рекомбинации в гетероструктуре I типа (С[):

тк-вво#в

Т=80 К

_ч/

"Те ! 35 ас 145

МЧ^фщгм)

-О1

-30"

... во"

3.12 3.13 3.14 3.15 3.1в 3.17 3.18 3.1» УУауе1впд№1 (цт)

С™ Т т„ , Уг

--(---)3—« 1

С, К Уст/ £

(4)

Рис.14. Спектр когерентного излучения для лазерной структуры на основе разъединенного р-п гетероперехода 11 типа в активной области при различных углах поворота поляризатора.

Таким образом, в гетероструктурах II типа по сравнению с гетероструктурами I типа возможно существенное подавление процесса Оже-рекомбинации. В то же время скорости излучательной рекомбинации для гетеропереходов I и II типа сравнимы: Ип/Яг-1.

Нами были проведены оценки коэффициентов Оже-рекомбинации для лазерных гетероструктур на основе гетеропереходов I типа ЫАзЗЬРЛпАбБЬ и II типа Са1пА58Ь/1п(Са)А88Ь из сравнения теоретических расчеров с экспериментальными данными. При высоких температурах (Т>150К), где основной вклад в ток вносит Оже-рекомбинация, пороговый ток равен .Гц, ~ 1А=еСА(п,ь)3, где Сд - коэффициент Оже-рекомбинации, п(Ь - двумерная концентрация на пороге генерации. Используя экспериментально полученные значения пороговых токов в гетероструктурах I и II типа, были оценены значения двумерных коэффициентов Оже-рекомбинации при Т=160 К как Сд' ~ 2*10"15 см4/с и СА" ~ 4.6* 10"16 см4/с. Таким образом, в гетероструктурах II типа Оже-рекомбинация подавлена в Са'/Са" ~ 4.4 раза.

Это подтверждается также увеличением квантовой эффективности и уменьшением порогового тока примерно в таком же соотношении. Другой важный вывод, который следует из наших оценок, состоит в том, что внутренний квантовый выход излучения такого лазера, г\ =К/(К+Оа), при

высоких температурах убывает по степенному закону r| ~ 1/Т, а не по экспоненциальному, как в объемных ДГС-лазерах [А 18].

В седьмой главе рассмотрены некоторые аспекты создания

3 5

асимметричных лазерных структур, в том числе на основе соединений А В и в комбинации с соединениями с А4В6 [А13,А17,А19]. В работе [20] была предложена модель лазерной структуры с асимметричными разрывами зон на гетерограницах активной области, сочетающей в себе преимущества гетеропереходов I и II типа, и были реализованы лазерные структуры, полученные с использованием комбинированной технологии выращивания ЖФЭ, МПЭ и МОГФЭ. Детально также обсуждается механизм излучателыюй рекомбинации на гетерогранице II типа с асимметричными разрывами зон, на примере гетеропереходов p-GalnAsSb/n-InGaAsSb и p-AlGaAsSb/p-InGaAsSb, при увеличении высоты барьеров в зоне проводимости.

В заключении отмечается, что в настоящей диссертации проведены детальные экспериментальные и теоретические исследования фундаментальных (оптических, электрических и магнитотраспортных) свойств разъединенных гетеропереходов II типа, обусловленные особенностями гетерограницы, на примере одиночных изопериодных гетероструктур GaInAsSb/InAs(GaSb).

Впервые обнаружен электронный канал с высокой подвижностью носителей на одиночной разъединенной гетерогранице II типа p-GalnAsSb/p-InAs и определены параметры двухмерных электронов и дырок, локализованных в самосогласованных квантовых ямах. Исследованы особенности квантового магнитотранспорта на одиночной разъединенной гетерогранице II типа GalnAsSb/p-InAs в сильных магнитных полях.

Обнаружена интенсивная интерфейсная электролюминесценция в разъединенном гетеропереходе II типа p-GalnAsSb/p-InAs в спектральном диапазоне 0.3-0.4 эВ в интервале температур 77-100 К, обусловленная туннельными излучательными переходами электронов через гетерограницу и их последующей рекомбинацией с дырками, локализованными на стороне твердого раствора. Был предложен новый физический подход к созданию полупроводникового диодного лазера для среднего ИК-диапазона и реализована лазерная структура, в которой используется туннельная инжекция носителей через границу II типа в одиночном разъединенном гетеропереходе р-GalnAsSb/p-InAs.

В заключении также сформулированы основные результаты работы:

1. Предложена технология выращивания, позволяющая получать ненапряженные изопериодные эпитаксиальные слои в системе твердых растворов ва-Ш-Ав-БЬ, и впервые созданы гетероструктуры II типа ОаЫАвБЬЛпАз с резкой планарной границей раздела с переходным слоем в 12 А методом жидкофазной эпитаксии. При этом, если широкозонный слой наращивается на узкозонную подложку, то интерфейс обогащен тяжелыми ростовыми компонентами (1п и 8Ь), а тип связи на границе раздела подобен ЫБЬ (1п8Ь-Ике).

2. Показано, что гетеропереход Оа1.х1пхА8у8Ь|_у/1пА8 в интервале составов твердых растворов 0.03<х<0.22 и у=0.922х+0.076 является разъединенным гетеропереходом II типа, при этом потолок валентной зоны широкозонного твердого раствора ваШАвБЬ находится по энергии выше дна зоны проводимости 1пА8 на величину ДЕ=40-80 мэВ.

3. Установлено, что в гетероструктурах II типа Оа|_х1пхА5у8Ь|_у/Оа8Ь при изменении состава твердого раствора наблюдается переход от ступенчатого гетероперехода к разъединенному, при этом гетерограница является ступенчатой при х<0.85, а при х>0.85 - разъединенной.

4. При исследовании магнитотранспорта в слабых магнитных полях (В<2 Т) в одиночных разъединенных гетероструктурах II типа р-Оа1.х1пхАзу8Ь|_у /р-1пАз был обнаружен электронный канал с высокой подвижностью носителей (5-7х104 см2В"'с"1 при Т=4-100 К) на гетерогранице со стороны узкозонного полупроводника. Продемонстрирована возможность управления свойствами электронного канала путем изменения типа и уровня легирования и состава четверного твердого раствора.

5. Установлено, что наличие электронного канала с высокой подвижностью носителей на одиночной разъединенной гетерогранице II типа р-Оа1пАз8Ь/р-1пАб:Мп при концентрации магнитной примеси в 1пАб до р>5х1018 см"3 вызвало проявление в слабых магнитных полях (до 3 Т) аномального характера зависимости коэффициента Холла от температуры и магнитного поля и появление большого отрицательного магнитосопротивления, обусловленное обменным в-р взаимодействием. Полученное значение магнитного момента в электронном канале ц=200цБ позволило оценить величину магнитной восприимчивости х=Ю~2, что на три порядка выше, чем в объемном р-1пАз.

6. При изучении квантового магнитотранспорта и циклотронного резонанса в сильных магнитных полях (до 18 Т) при низких температурах (Т<2 К) установлен энергетический спектр двумерных носителей в самосогласованных ямах на гетерогранице с двумя электронными подзонами E| and Е2 и одной дырочной подзоной. Были оценены эффективные массы для каждой электронной подзоны mi=0.041mo и ni2=0.027mo, соответственно

II "У

и определены двумерные концентрации электронов и дырок ns=3-9><10 см" и ps~l*1012 см"2.

7. Установлено, что для одиночных разъединенных гетероструктур II типа p(n)-GaInAsSb/p-InAs в сильных магнитных полях (В>9 Т) при низких температурах (Т<2 К) на кривых холловского сопротивления существуют плато целочисленного квантового эффекта Холла с факторами заполнения v=2, 3 и 6 в ультраквантовом пределе для подзоны Е|, при этом квантовый эффект Холла наблюдается в присутствии дырочной подсистемы.

8. Обнаружена интерфейсная электролюминесценция на одиночной разъединенной гетерогранице II типа p-GalnAsSb/p-InAs, обусловленая непрямыми (туннельными) излучательными переходами через гстерограпицу электронов, локализованных в квантовой яме на стороне узкозонного полупроводника, с дырками, локализованными вблизи гстерограшшы на стороне широкозонного твердого раствора. Спектры электролюминесценции при Т=4-100 К содержали две четко выраженные полосы излучения с энергиями фотона в максимуме 1iva=0.314 эВ и 1ivb=0.378 эВ, и при увеличении тока через структуру наблюдался «голубой» сдвиг второй полосы в область больших энергий фотона. При сильном уровне инжекции появлялась третья, высокоэнергетическая полоса hvc=0.633 эВ, которая была обусловлена рекомбинацией Оже-электронов из квантовой ямы с объемными дырками твердого раствора GalnAsSb.

9. Экспериментально обнаружена бистабилыюсть электролюминесценции в ступенчатом гетеропереходе II типа P-AlGaAsSb/p-InGaAsSb и показано, что при приложении малого внешнего смещения электролюминесценция определяется туннельной инжекцией носителей и непрямой (интерфейсной) излучателыюй рекомбинацией через гетерограницу электронов из квантовой ямы на стороне узкозонного слоя твердого раствора InGaAsSb с дырками, локализованными в широкозонном твердом растворе AlGaAsSb, тогда как

при больших значениях напряжения на структуре основной вклад начинают вносить излучательные переходы в объеме активной области. Ю.Предложен и реализован туннелыю-инжекционной лазер на основе гетероперехода II типа р-Оа1пА88Ь/р-1пА8 в активной области, при этом генерация когерентного излучения происходит за счет заполнения пространственно-разделенных самосогласованных квантовых ям для электронов и дырок на гетерогранице с последующей излучательной рекомбинацией за счет туннелирования носителей через гетеробарьер II типа. Такой лазер излучал в одномодовом режиме на длине волны Х=3.2 мкм с пороговой плотностью тока ^ь^ОО А/см2 при Т=77 К и демонстрировал слабую температурную зависимость порогового тока с характеристической температурой То=53 К в интервале рабочих температур до 160 К, при этом максимальная рабочая температура Ттах=195 К была достигнута в импульсном режиме. 11.Предложена модель асимметричной лазерной структуры, в которой узкозонная активная область заключена между двумя широкозонными ограничительными слоями, образующими между собой гетеропереход II типа с высотой гетеробарьера на границе раздела ЛЕс,АЕу»Ес(активпой области). При этом обеспечивается хорошее удержание (ограничение) электронов и дырок, а излучательная рекомбинация происходит в узкозонной активной области как в гетеропереходе I типа. ^.Экспериментально рассмотрены некоторые аспекты создания асимметричных лазерных структур II типа АЮаАзЗЬЛпОаАзЗЬЛпАзБЬР, в том числе полученные с использованием комбинированной технологией выращивания методами ЖФЭ, МПЭ и МОГФЭ.

Список публикаций по теме диссертации

А1. А.Н.Баранов, А.МЛитвак, К.Д.Моисеев, В.В.Шерстнев, Ю.ПЛковлев, Получение твердых растворов Ш-Оа-Аз-БЬ/СаБЬ и Ы-Оа-АБ-БЬЛпАз в области составов, прилегающих к 1пАз // ЖПХ, 1994, т. 67, с. 1951-1956 А2. М.П.Михайлова, И.А.Андреев, К.Д.Моисеев, Т.И.Воронина,

Т.С.Лагунова, Ю.П.Яковлев, Гетеропереходы II типа СаГпАзБЬЛпАз // ФТП, 1995, т.29, с. 678-686 АЗ. М.П.Михайлова, К.Д.Моисеев, Г.Г.Зегря, И.Н.Тимченко, Ю.ПЛковлев, Обнаружение электролюминесценции локализованных носителей в одиночных гетеропереходах II типа р-Са1пАз8Ь/р-1пА8 // ФТП, 1995, т.29, с. 687-696

А4. К.Д.Моисеев, М.П.Михайлова, О.Г.Ершов, Ю.П.Яковлев,

Длинноволновый лазер (Х=3.26 мкм) с разъединенным одиночным гетеропереходом II типа p-GalnAsSb/p-InAs в активной области // Письма в ЖТФ, 1995, т.21, с. 83-87 А5. T.I. Voronina, T.S. Lagunova, М.Р. Mikhailova, K.D. Moiseev, S.A. Obukhov, A.V. Ankudinov, A.N. Titkov, Yu.P. Yakovlev, Electron channel with high electron mobility at the interface of type II p-GalnAsSb/p-InAs single heterojunction with broken-gap band alignment // Abstracts of the 3nd Int. Symp. Nanostructures: Physics and Technology, Saint Petersburg, June 26-30 1995, p.49-51

A6. Т.И.Воронина, Т.С.Лагунова, М.П.Михайлова, К.Д.Моисеев,

Ю.ПЛковлев, Высокая подвижность в гетероструктурах p-GalnAsSb/p-InAs // ФТП, 1996, т.ЗО, с. 985-991 А7. К.Д.Моисеев, М.П.Михайлова, О.Г.Ершов, Ю.ПЛковлев, Туннелыю-инжекционный лазер на основе разъединенного одиночного гетероперехода II типа p-GalnAsSb/p-InAs // ФТП, 1996, т.ЗО, с. 399-404 А8. M.P.Mikhailova, K.D.Moiseev, G.G.Zegrya, Yu.P.Yakovlev, Interface

electroluminescence of confined carriers in type II broken-gap p-GalnAsSb/p-InAs single heterojunction // Sol. State Electron., 1996, v.40, pp. 673-677 A9. НЛ.Баженов, Г.Г.Зергя, М.П.Михайлова, К.Д.Моисеев, В.А.Смирнов, О.Ю.Соловьева, Ю.ПЛковлев, Излучательная рекомбинация на гетерогранице II типа в разъединенной гетероструктуре p-GalnAsSb/p-InAs при импульсном возбуждении // ФТП, 1997, т.31, с. 658-661 А10. Т.И.Воронина, Т.С.Лагунова, М.П.Михайлова, К.Д.Моисеев, М.А.Сиповская, Ю.ПЛковлев, Электронный транспорт в гетероструктурах II типа GalnAsSb/p-InAs с различным уровнем легирования твердого раствора // ФТП, 1997, т.31, с. 897-901 All. Н.Л.Баженов, Г.Г.Зегря, В.И.Иванов-Омский, М.П.Михайлова, М.Ю.Михайлов, К.Д.Моисеев В.А.Смирнов, Ю.ПЛковлев, Электролюминесценция в разъединенной гетероструктуре p-GalnAsSb/p-InAs при гелиевых температурах // ФТП, 1997, т.31, с. 1216-1219 А12. М.П.Михайлова, К.Д.Моисеев, О.Г.Ершов, Ю.ПЛковлев, Инфракрасный лазер (А,=3.2 мкм) на основе разъединенной р-n гетероструктуры II типа с улучшенной температурной характеристикой // Письма в ЖТФ, 1997, т.23, с. 55-60

А13. К.Д.Моисеев, М.П.Михайлова, О.В.Андрейчук, Б.Е.Саморуков, Ю.ПЛковлев, Суперлюминесценция в двойной гетероструктуре AlGaAsSb/InGaAsSb/AlGaAsSb // Письма в ЖТФ, 1997, т.23, с. 68-74 А14. Т.И.Воронина, Т.С.Лагунова, М.П.Михайлова, К.Д.Моисеев, А.Е.Розов, Ю.ПЛковлев, Истощение инверсного электронного канала на гетерогранице II типа в системе p-GalnAsSb/p-InAs // ФТП, 1998, т.32, с. 212-220

Al5. К.Д.Моисеев, Б.Я.Мельцер, В.А.Соловьев, С.В.Иванов, М.П.Михайлова, Ю.ПЛковлев, П.С.Копьев, Электролюминесценция квантово-размерных структур на основе гетеропереходов II типа InAs/GaSb // Письма в ЖТФ, 1998, т.24, с. 50-56

А16. M.P.Mikhailova, K.D.Moiseev, R.V.Parfeniev, N.L.Bazhenov, V.A.Smimov, Yu.P.Yakovlev, Interface-induced phenomena in type II antimonide-arsenide heterostructures // IEE Proc.-Optoelectron., 1998, v.145, pp. 268-274 A17. K.D.Moiseev, M.P.Mikhailova, B.I.Zhurtanov, T.I.Voronina,

O.V.Andreychuk, N.D.Stoyanov, Yu.P.Yakovlev, Electroluminescence and lasing in type II Ga(Al)Sb/InGaAsSb heterostructures in the spectral range 3-5 цт// Appl. Surf. Sci., 1998, v.252, pp. 257-261 A18. Г.Г.Зегря, М.П.Михайлова, Т.И.Данилова, А.Н.Именков, К.Д.Моисеев, В.В.Шерстнев, Ю.П.Яковлев, Подавление Оже-рекомбинации в диодных лазерах'на основе гетеропереходов II типа InAsSb/InAsSbP и InAs/GalnAsSb // ФТП, 1999, т.ЗЗ, с. 351-356 А19. Б.Е.Журтанов, К.Д.Моисеев, М.П.Михайлова, Т.И.Воронина,

Н.Д.Стоянов, Ю.П.Яковлев, Бистабильность электролюминесценции в двойной гетероструктуре II типа AlGaAsSb/InGaAsSb // ФТП, 1999, т.ЗЗ, с. 357-361

А20. K.D.Moiseev, M.P.Mikhailova, N.D.Stoyanov, Yu.P.Yakovlev, E.Hulicius, T.Simecek, J.Oswald, J.Pangrâc, Electroluminescence and photoelectric properties of type II broken-gap n-In(Ga)As(Sb)/N-GaSb heterostructures // J. Appl. Phys., 1999, v.86, pp. 6264-6268 A21. Т.И.Воронина, T.CЛагунова, М.П.Михайлова, К.Д.Моисеев, А.Е.Розов, Ю.ПЛковлев, Магнитотранспорт в полуметаллическом канале в гетероструктурах p-Gai_xInxAsySb|.y/p-InAs с различным составом твердого раствора // ФТП, 2000, т.34, с. 189-194 А22. К.Д.Моисеев, А.А.Торопов, Я.В.Терентьев, М.П.Михайлова,

Ю.ПЛковлев, Фотолюминесценция твердых растворов Ga(|.X)InxAsySb(|.y) (0.08<х<0.22), изопериодных с InAs // ФТП, 2000, т.34, с. 1432-1437 А23. К.Д.Моисеев, А.А.Ситникова, Н.Н.Фалеев, Ю.ПЛковлев, Разъединенные гетероструктуры II типа InAs/Galno.nAso^Sb с резкой планарной границей раздела // ФТП, 2000, т.34, с. 1438-1442 А24. K.D.Moiseev, V.A.Berezovets, M.P.Mikhailova, V.I.Nizhankovskii,

R.V.Parfeniev, Yu.P.Yakovlev, Quantum magnetotransport at a type II broken-gap single heterointerface // Surf. Sci., 2001, v.482-485, pp. 1083-1089 A25. K.D.Moiseev, M.P.Mikhailova, Yu.P.Yakovlev, T.Simecek, E.Hulicius,

J.Oswald, Low temperature photoluminescence of Gao.84Ino.i6Aso.22Sbo.78 solid solutions lattice matched to InAs // J. Appl. Phys., 2001, v.90, pp. 2813-2817 A26. K.D.Moiseev, A.Krier, Yu.P.Yakovlev, Interface photoluminescence in type II broken-gap P-Gao.84Ino.i6Aso.22Sbo.78/p-InAs single heterostructures // J. Appl. Phys., 2001, v.90, pp. 3988-3992

All. Т.И.Воронина, Б.Е.Журтанов, Т.С.Лагунова, М.П.Михайлова,

К.Д.Моисеев, А.Е.Розов, Ю.ПЛковлев, Гетеропереходы II типа в системе InGaAsSb/GaSb: магнитотранспортные свойства // ФТП, 2001, т.35, с. 331337

А28. K.D.Moiseev, A.Krier, M.P.Mikhailova, Yu.P.Yakovlev, Interface-induced electroluminescence in the type II P-Gao.84Ino.i6Aso.22Sbo.78/n-Ino.83Gao.17Aso.82Sbo.i8 single heterojunction // J. Phys. D: Appl. Phys., 2002, v.35, pp. 631-636

A29. V.Vorlicek, K.D.Moiseev, M.P.Mikhailova, Yu.P.Yakovlev, T.Simecek,

E.Hulicius, Raman scattering study of type II GalnAsSb/InAs heterostructures // Cryst. Res. Technol., 2002, v.37, pp. 259-267 A30. K.D.Moiseev, M.P.Mikhailova, Yu.P.Yakovlev, T.Simecek, E.Hulicius,

J.Oswald, Photoluminescence of Gao.94Ino.06Aso.13Sbo.87 solid solutions lattice matched to InAs // Opt. Materials, 2002, v. 19, pp. 455-459 A31. Т.С.Лагунова, Т.И.Воронина, М.П.Михайлова, К.Д.Моисеев, Е.Самохин, Ю.П.Яковлев, Взаимодействие носителей заряда с локализованными магнитными моментами марганца в гетероструктурах p-GalnAsSb/p-InAs:Mn // ФТП, 2003, т.37, с. 905-911 А32. М.П.Михайлова, К.Д.Моисеев, Ю.ПЛковлев, Особенности спонтанного и когерентного инфракрасного излучения лазеров, изготовленных на основе одиночного разъединенного гетероперехода II типа // ФТП, 2003, т.37, с. 1010-1016

АЗЗ. К.Д.Моисеев, М.П.Михайлова, Ю.П.Яковлев, И.Освальд, Э.Гулициус, И.Панграц, Т.Шимечек, Электролюминесценция в полуметаллическом канале на одиночной разъединенной гетерогранице II типа // ФТП, 2003, т.37, с. 1214-1219 А34. V.A.Berezovets, M.P.Mikhailova, K.D.Moiseev, R.V.Parfeniev,

Yu.P.Yakovlev, V.I.Nizhankovski, Two-dimensional semimetal channel in a type II broken-gap GalnAsSb/InAs single heterojunction // Phys. Stat. Sol. (a), 2003, v. 195, pp. 194-198 A35. K.D.Moiseev, M.P.Mikhailova, Yu.P.Yakovlev, Mid-infrared lasing from self-consistent quantum wells at a type II single broken-gap heterointerface // Physica E, 2003, v.20, pp. 491-495 A36. Н.С.Аверкиев, В.А.Березовец, М.П.Михайлова, К.Д.Моисеев, В.И.Нижанковский, Р.В.Парфеньев, К.С.Романов, Особенности энергетического спектра и квантового магнетотранспорта в гетеропереходах II типа // ФТТ, 2004, т.46, с. 2083-2091 A37. K.D.Moiseev, A.Krier, Yu.P.Yakovlev, Room-temperature photoluminescence of Gao.96lno.04Aso.nSbo.89 lattice-matched to InAs // J. Electron. Mat., 2004, v.33, pp. 867-872

A38. M.P.Mikhailova, K.D.Moiseev, Yu.P.Yakovlev, Interface-induced optical and transport phenomena in type II broken-gap single heterostructures // Semicond. Sci. Technol., 2004, v.19, pp. R109-R128

Цитируемая литература

1. Ж.И. Алферов, Нобелевская лекция по физике 2000 // Успехи Физ. Наук, 2002, т. 172,

с.1068-1086

2. Н. Kroemer, G. Griffiths, Staggered-lineup heterojunctions as sources of tunable below-gap

radiation: operating principle and semiconductor selection // IEEE Electr. Dev. Lett. 1983, v.EDL-4, pp. 20-26

3. A.I. Nadezhdinsky, A.M. Prokhorov, Modern Trends in Diode Laser Spectroscopy // Proc. SPIE,

1992, v. 1724, p.2-24

4. A.H. Баранов, Б.Е. Джуртанов, A.H. Именков, A.A. Рогачев, Ю.М. Шерняков, Ю.П.

Яковлев, Генерация когерентного излучения в квантово-размерной структуре на одном гетеропереходе // ФТП, 1986, т.20, с.2217-2221

5. М.Р. Mikhailova, A.N. Titkov, Type II heterojunctions in the GalnAsSb/GaSb system //

Semicond. Sci. Technol., 1994, v.9, p. 1279-1295

6. Y. Mao, A. Krier, Energy-band offsets and electroluminescence in n-InAsi.xSbx/N-GaSb

heterojunctions grown by liquid phase epitaxy// J. Cryst. Growth, 1994, v.23, pp.503-507

7. Ж.И. Алферов, М.З. Жингарев, В.И. Корольков, Н.И. Мурсакулов, Л.Д. Праматарова, Д.Н.

Третьяков, Электрические и фотоэлектрические свойства гетеропереходов InAs-AlxGai_ xSb//OTn, 1978, т. 12, с.312-318

8. Н. Munekata, Т.Р. Smith, L. Esaki, L.L. Chang, Electrons and holes in InAs-Ga(Al)Sb(As)

quantum wells//J de Phys Coll. C5 Suppl., 1987, v.C5, pp. 151-154

9. M. Nakao, S. Yoshida, S. Gonda, Heterojunction band discontinuities of quaternary

semiconductors alloys // Sol. St. Commun., 1984, v.49, pp. 663-666

10. Г. Крёмер, Нобелевская лекция по физике 2000 // Успехи Физ. Наук, 2002, т. 172, с. 10911101

11. В. Wilson, Carrier dynamics and recombination mechanisms in staggered-alignment heterostructures // IEEE J. Quant. Electron., 1988, v.QE-24, pp. 1763-1777

12. G.A. Sai-Halasz, R. Tsu, L. Esaki, A new semiconductor superlattice // Appl. Phys. Lett., 1977, v.30, pp. 651-653

13. Landolt-Bornstein, Handbook // Numerical Data, Ser. Ill, Springer, Berlin, Heidelberg, 1982, v. 17a, (O. Madelung, ed.) p.264; 1987, v.22a (K.-H. Hellwege, ed.) p.305

14. H.L. Stormer, R. Dingle, A.C. Gossard, W. Wiegmann, M.D. Sturge, Two-dimensional electron gas at a semiconductor-semiconductor interface // Sol. St. Commun., 1979, v.29, pp.705-709

15. D.C. Tsui, R.A. Logan, Observation of two-dimensional electrons in LPE-grown GaAs-AlxGai. xAs heterojunctions // Appl. Phys. Lett., 1979, v.35, pp.99-101

16. C.A. Hoffman, J.R. Meyer, E.R. Youngdale, F.J. Bartoli, R.H. Miles, L.R. Ram-Mohan, Electron transport in InAs/Gai_xInxSb superlattices // Sol. St. Electron., 1994, v.37, pp. 12031209

17. K.v.Klitzin, The quantized Hall effect // Rev. Mod. Phys., 1986, v.58, pp.519-531

18.1. Vurgaftman, J.R. Meyer, L.R. Ram-Mohan, High-speed spin-polarized intersubband lasers // J. AppJ. Phys., 1999, v.86, pp.4734-4739

19. G.G. Zegrya, A.D. Andreev, Mechanism of suppression of Auger recombination processes in type-II heterostructures // Appl. Phys. Lett., 1995, v.67, pp.2681

20. Yu.P.Yakovlev, S.V.Ivanov, A.M.Monakhov, K.D.Moiseev, V.A.Solov'ev, I.V.Sedova, Ya.V.Terent'ev, A.A.Toropov, M.P.Mikhailova, B.Ya.Meltser, P.S.Kop'ev, Novel hybrid III-V/II-VI mid-infrared laser structures with high asymmetric band offset confinements // SPIE Proc., 2002, v.4651, pp.203-210

Лицензия ЛР №020593 от 07.08.97

Подписано в печать 10.11.2005. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 2,00. Тираж 100. Заказ 155Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.: 550-40-14 Тел./факс: 247-57-76

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Гетеропереходы II типа в полупроводниках А3В5.

1.1. Типы энергетических диаграмм гетеропереходов в полупроводниках А3В5.

1.2. Ступенчатые гетероструктуры II типа в системе AlGaAsSb-InAs.

1.3. Разъединенные гетеро структуры II типа в системе GaSb-InAs.

1.4. Ступенчатые гетеропереходы II типа GalnAsSb/GaSb.

1.5. Разъединенные гетеропереходы II типа InGaAsSb/GaSb.

ГЛАВА 2. Изготовление гетеропереходов II типа GalnAsSb/InAs и установление зонной энергетической диаграммы.

2.1. Выращивание эпитаксиальных слоев в системе четверных твердых растворов GalnAsSb, изопериодных с подложкой InAs, методом жидкофазной эпитаксии.

2.1.1. Расчет термодинамических диаграмм фазовых равновесий расплав-твердое тело для системы Ga-In-As-Sb.

2.1.2. Эпитаксиальные слои твердого раствора GalnAsSb, обогащенного GaSb, изопериодные с подложкой InAs.

2.1.3. Одиночные гетероструктуры II типа GalnAsSb/InAs с резкой планарной границей раздела.

2.2. Исследование комбинационного рассеяния в эпитаксиальных слоях четверных твердых растворов GaixInxAsSb, изопериодных с InAs, для составов х<0.22.

2.3. Фотолюминесцентные свойства четверных твердых растворов GalnAsSb, изопериодных с InAs.

2.3.1. Зависимость ширины запрещенной зоны эпитаксиального слоя GalnAsSb, изопериодного с InAs, от состава твердого раствора.

2.3.2. Температурная зависимость ширины запрещенной зоны твердого раствора GalnAsSb, изопериодного с подложкой InAs.

2.3.3. Примесные уровни в запрещенной зоне твердого раствора GalnAsSb, обогащенного GaSb.

2.3.4. Природные дефекты в твердом растворе GalnAsSb, полученном из расплава, обогащенного атомарным индием.

2.3.5.Афмфотерная примесь Sn в твердом растворе GalnAsSb, полученном из расплава, обогащенного атомарным индием.

2.4. Определение зонной энергетической диаграммы разъединенных ф гетеропереходов II типа GalnAsSb/InAs.

2.4.1. Экспериментальное определение типа гетероперехода и величины разрыва энергетических зон на гетерогранице GalnAsSb/InAs.

2.4.2. Особенности зонной энергетической диаграммы разъединенного гетероперехода II типа p-GalnAsSb/p-InAs.

ГЛАВА 3. Электронный канал на одиночной разъединенной гетерогранице II типа GalnAsSb/p-InAs и изучение его магнитотранспортных свойств в слабых магнитных полях.

3.1. Обнаружение электронного канала с высокой подвижностью на разъединенной гетерогранице II типа p-GalnAsSb/p-InAs.

3.2. Магнитотранспорт в электронном канале в одиночных гетеро-структурах II типа p(n)-GaInxAsySb/p-InAs с различным типом и уровнем легирования четверного твердого раствора.

3.3. Истощение электронного канала на разъединенной гетерогранице

II типа p-GalnAsSb/p-InAs. Роль неоднородности гетерограницы.

3.4. Магнитотранспорт в электронном канале в одиночных гетероструктурах II типа p-GaInxAsySb/p-InAs с различным составом твердого раствора 0.03<х<0.22.

3.5. Переход от ступенчатого гетероперехода II типа к разъединенному в гетероструктурах Ga(In)AsSb/InAs(GaSb) в зависимости от состава твердого раствора.

3.6. Отрицательное магнитосопротивление в разъединенных гетероструктурах GaInxAsySb/p-InAs с большим содержанием Мп в подложке InAs.

ГЛАВА 4. Квантовый магнетотранспорт электронном канале на одиночной разъединенной гетерогранице II типа ♦ p(n)-GaInAsSb/p-InAs.

4.1. Двумерный электронный канала на одиночной разъединенной гетерогранице II типа p-GalnAsSb/p-InAs.

4.2. Энергетические подзоны в полуметаллическом канале на гетерогранице p-GalnAsSb/p-InAs.

4.3. Квантовый эффект Холла в двумерном электронном канале на гетерогранице II типа p(n)-GaInAsSb/p-InAs.

4.4. Особенности энергетического спектра двумерного электронного канала в присутствии дырочной системы.

4.5. Квантовый магнитотранспорт в электронном канале на разъединенной гетерогранице II типа в зависимости от легирования твердого раствора.

4.6. Циклотронно-резонансное поглощение света в двумерном электронном канале на одиночной разъединенной гетерогранице

II типа p(n)-GaInxAsySb/p-InAs.

4.7. Магнитофотолюминесценция в двумерном электронном канале на одиночной разъединенной гетерогранице II типа n-GalnAsSb/p-InAs

ГЛАВА 5. Интерфейсная электролюминесценция на одиночной гетерогранице II типа p(n)-GaInAsSb/p-InAs.

5.1. Электролюминесценция в одиночном разъединенном гетеропереходе p-GaIno.i6Aso.22Sb/p-InAs.

5.2. Механизм излучательной рекомбинации на одиночной разъъединенной гетерогранице II типа.

5.3. Электролюминесценция в одиночном разъединенном гетеропереходе p-GaIno.i6Aso.22Sb/p-InAs в магнитном поле.

5.4. Электролюминесценция на гетерогранице II типа p-GaIno.17Aso.22Sb/n-GaIno.83Aso.80Sb.

ГЛАВА 6. Лазеры для среднего ИК-диапазона 3-4 мкм на основе гетеропереходов II типа в системе GaSb-InAs.

6.1. Туннельно-инжекционный лазер с p-GaIno.17Aso.22Sb/p-InGao.17AsSbo.20 гетеропереходом в активной области.

6.2. Туннельно-инжекционный лазер с улучшенной температурной характеристикой.

6.3. Поляризационные характеристики туннельно-инжекционных лазеров.

6.4. Температурные характеристики порогового тока лазерной структуры и подавление Оже-рекомбинации на разъединенной гетерогранице II типа.

ГЛАВА 7. Асимметричные лазерные структуры, полученные комбинированной технологией. Сравнительные исследования.

7.1. Модель асимметричной гетероструктуры.

7.2. Асимметричная лазерная структура AlGaAsSb/InGaAsSb, полученная методом жидкофазной эпитаксии.

7.3. Асимметричная гибридная лазерная структура

AlGaAsSb/InAsSb/CdMgSe, полученная комбинированным методом моллекулярно-пучковой эпитаксии.

7.4. Асимметричная гибридная лазерная структура InAsSbP/InAsSb/CdMgSe, полученная комбинированным методом моллекулярно-пучковой эпитаксии и жидкофазной эпитаксии.

В последние годы гетеропереходы II типа привлекают пристальное внимание исследователей не только своими уникальными физическими свойствами, но и широким использованием их для создания целого ряда новых электронных и оптоэлектронных приборов (малошумящие транзисторы с высокой подвижностью электронов, высокочастотные полевые транзисторы, инфракрасные лазеры, светодиоды и фотодиоды).

Фундаментальное свойство гетероперехода II типа заключается в том, что электроны и дырки пространственно разделены на гетерогранице. Это позволяет в широких пределах управлять оптическими и транспортными * свойствами таких гетероструктур и определяет в значительной степени параметры электронных и оптоэлектронных приборов, созданных на их основе. Пространственное разделение носителей в гетеропереходах II типа дает возможность получить излучение с энергией фотона, много меньшей ширины запрещенной зоны каждого из полупроводников, образующих гетеропереход, как было показано впервые Г. Кремером и Г. Грифитсом [1].

Первая реализация квантово-размерного лазера на основе гетероперехода II типа GalnAsSb/GaSb была продемонстрирована сотрудниками ФТИ им. А.Ф. Иоффе в 1986 г. [2]. Это открыло широкие перспективы для создания эффективных когерентных источников света в среднем инфракрасном оптическом диапазоне (2-5 мкм). Данный спектральный диапазон актуален для решения задач лазерной диодной спектроскопии газов и молекул, систем лазерной дальнометрии, инфракрасных волоконных линий связи, а также медицинских применений и задач экологического мониторинга [3-6]. Однако широкое практическое использование гетероструктур II типа на основе узкозонных % полупроводников А3ВЭ до сих пор лимитируется недостаточным пониманием их фундаментальных свойств и ограниченным числом экспериментально исследованных систем [7]. В настоящей диссертационной работе предпринята попытка, в определенной мере, восполнить этот пробел.

Известно, что гетероструктуры II типа в системе твердых растворов Ga-In-As-Sb могут образовывать гетеропереходы со ступенчатым и разъединенным расположением зон на границе раздела [8-10]. Если в гетеропереходе I типа узкозонный полупроводник как бы «вставлен» в широкозонный, и при этом скачки потенциала на гетерогранице направлены в разные стороны, то в ступенчатом гетеропереходе II типа скачки потенциала в зоне проводимости и валентной зоне на границе раздела направлены в одну сторону, и гетероструктура образует «ступеньку».

Фундаментальное отличие разъединенного гетероперехода II типа от * ступенчатого выражается в таком расположении энергетических зон на гетерогранице, при котором потолок валентной зоны одного полупроводника расположен по энергии выше дна зоны проводимости другого благодаря большой разнице в величинах электронного сродства этих материалов [11]. В данном случае эта разница превышает ширину запрещенной зоны широкозонного полупроводника, как это было обнаружено впервые на примере системы бинарных соединений GaSb-InAs, где энергетический зазор на гетерогранице составил А=150 мэВ [12].

К моменту начала настоящей работы основные фундаментальные свойства ступенчатых гетеропереходов II типа GaSb/GalnAsSb на основе широкозонных твердых растворов, обогащенных GaSb, были ранее достаточно хорошо изучены [10,13-15]. В то же время, физические свойства разъединенных гетеропереходов II типа GalnAsSb/InAs вообще мало исследованы. До настоящего времени оптические и электрические свойства разъединенных гетеропереходов II типа исследовались только на одиночных изопериодных гетероструктурах GaSb/InAs0.9iSb0 09 [16-19] или ф неизопериодных гетероструктур AlGaSb/InAs [20-22], а изучение магнитотранспорта было возможно только на структурах с квантовыми ямами или сверхрешетками на основе напряженных гетеропереходов Ga(Al)Sb-InAs [23-25].

В настоящей диссертации были проведены детальные экспериментальные и теоретические исследования фундаментальных (оптических, электрических и магнитотраспортных) свойств разъединенных гетеропереходов II типа, обусловленных особенностями гетерограницы, на примере одиночных изопериодных гетероструктур GalnAsSb/InAs с резкой планарной границей раздела.

Впервые обнаружен электронный канал с высокой подвижностью

2 1 1 носителей (цн~50000-70000 см В" с" при 77 К) на одиночной разъединенной гетерогранице II типа p-GalnAsSb/p-InAs, образованной двумя * полупроводниками с дырочным типом проводимости [26*]. Особенности магнитотранспорта в электронном канале в слабых и сильных магнитных полях были исследованы в широком интервале температур (2-300 К). В нашей работе было обращено внимание на тот факт, что существует переход от полуметаллического типа проводимости к полупроводниковому для одиночной гетероструктуры в зависимости от положения уровня Ферми относительно энергетического зазора на разъединенной гетерогранице II типа. Показана возможность управления свойствами электронного канала, вплоть до его истощения, в зависимости от состава и уровня легирования твердого раствора [27*,28*].

Изучение квантового магнитотранспорта и резонансного циклотронного поглощения в одиночных гетероструктурах II типа р(п)-GalnAsSb/p-InAs в сильных магнитных полях до 18 Т при низких температурах Т<2 К позволило установить параметры двумерного электронного канала на гетерогранице и определить параметры двумерных носителей в самосогласованных квантовых ямах. Это было первое ф наблюдение целочисленного квантового эффекта Холла для электронов на одиночной разъединенной гетерогранице II типа в присутствии дырочной подсистемы [29*].

Обнаружена интенсивная интерфейсная электролюминесценция в разъединенном гетеропереходе II типа p-GalnAsSb/p-InAs в спектральном диапазоне 0.3-0.4 эВ в интервале температур 77-100 К, обусловленная туннельными излучательными переходами электронов через гетерограницу и их последующей рекомбинацией с дырками, локализованными на стороне твердого раствора [30*]. Это позволило предложить и реализовать новый туннельно-инжекционный лазер с разъединенным гетеропереходом II типа в активной области [31*]. Особенностью такого лазера является слабая температурная зависимость порогового тока и значительное подавление <1 безызлучательной Оже-рекомбинации на гетерогранице II типа, предсказанное ранее Г.Г. Зегря [32].

В настоящей работе была также проанализирована важная роль высоты барьеров на гетерогранице II типа и учтено ее влияние на вероятность интерфейсных рекомбинационных процессов через границу раздела, что позволило предложить использование асимметричных гетероструктур II типа с различной высотой барьеров на гетерогранице для создания квантово-размерных лазеров на основе системы твердых растворов AlGa As S Ь/InGaAs S b/In As SbP.

Актуальность темы связана с интересом к фундаментальным свойствам гетеропереходов II типа и перспективой использования такого типа структур в электронных и оптоэлектронных приборах. Физические явления, обусловленные пространственным разделением носителей и их локализацией в самосогласованных квантовых ямах на одиночной разъединенной гетерогранице II типа, представляют большой интерес для исследователей. (Щ Средний ИК диапазон в настоящее время является предметом интенсивных исследований для решения задач экологии, медицинских и военных применений, диодно-лазерной спектроскопии высоко разрешения, в областях телекоммуникаций и связи.

Целью работы является исследование фундаментальных свойств (оптических, люминесцентных и магнитотраспортных) разъединенных гетеропереходов II типа, обусловленных особенностями гетерограницы, на примере системы GaInAsSb/InAs(GaSb) и создание лазеров для среднего инфракрасного диапазона.

Объекты и методы исследования. Объектом исследования является система твердых растворов GaSb-InAs, которая позволяет создавать как И ступенчатые, так и разъединенные гетеропереходы в зависимости от состава твердого раствора. Выбор для исследования одиночной гетерограницы обусловлен тем, что в такой системе можно наблюдать квантовые эффекты, обусловленные только взаимодействием электронов и дырок с гетерограницей и неискаженные влиянием других гетерограниц.

Научная новизна работы состоит в обнаружении и исследовании целого ряда новых физических эффектов, оптических и магнитотранспортных, в том числе в сильных магнитных полях, обусловленных особенностями разъединенной гетерограницы II типа. В работе предлагается новый физический подход к созданию лазеров для среднего инфраркасного диапазона 3-4 мкм, а именно туннельно-инжекционных лазеров на основе разъединенных гетеропереходов II типа, где излучательная рекомбинация обусловлена главным образом непрямыми (туннельными) оптическими переходами на гетерогранице II типа. ф Научная и практическая значимость. Все полученные автором научные результаты, вынесенные на защиту, являются новыми. Совокупность решенных в работе проблем сформулирована как решение важной научной и практической задачи - исследование фундаментальных свойств гетеропереходов II типа на основе узкозонных полупроводников A3BD, обусловленных особенностью их гетерограницы, а также и перспективность их использования для создания электронных и оптоэлектронных приборов нового поколения. Разработка технологии создания гетероструктур II типа с совершенной гетерограницей и иследование широкого класса оптических и магнито-транспортных явлений на примере системе GaSb-InAs позволили получить убедительные доказательства локализации носителей на гетерогранице II типа и определить параметры энергетического спектра двумерных носителей в самосогласованных квантовых ямах. Детальное I* исследование электронного канала с высокой подвижностью носителей в дырочной системе p-GalnAsSb/p-InAs и изучение его свойств в зависимости от уровня легирования и состава твердого раствора GalnAsSb определили условия перехода от полуметаллической к полупроводниковой проводимости. Наблюдение интенсивной интерфейсной электролюминесценции, обусловленной непрямыми (туннельными) излучательными переходами через гетерограницу II типа, позволило предложить и реализовать туннельно-инжекционный лазер на разъединенной гетерогранице II типа в активной области, работающий в спектральном диапазоне 3-4 мкм. Результаты исследований квантового магнитотранспорта в сильных магнитных полях и обнаружение квантового эффекта Холла в одиночных изопериодных гетероструктурах GalnAsSb/InAs открывают возможность создания инфракрасного лазера, управляемого магнитным полем.

Результаты исследований, выполненных в диссертационной работе, представляют фундаментальный интерес и могут быть использованы при ф разработке новых приборов оптоэлектроники, а также при фундаментальных исследованиях других гетероструктур II типа, в том числе наноструктур с квантовыми ямами и квантовыми точками. Результаты исследований могут быть использованы в различных организациях Российской Академии наук (ФТИ им.А.Ф.Иоффе, Санкт-Петербург; ФИАН им.Лебедева, Москва; ИФТТ, Черноголовка; ИПП, Новосибирск; Институт физики микросструктур, Нижний Новгород; Институт общей физики, Москва; ИРЭ, Москва), в ГОИ им. С.В.Вавилова, Санкт-Петербург, в Санкт-Петербургском Техническом университете, в Санкт-Петербургском Техническом университете и др.

Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения.

Выводы к главе 7

В данной главе обсуждены некоторые аспекты создания лазерных структур с асимметричными потенциальными барьерами для инжектируемых носителей заряда на границе активной области, которая сочетает в себе преимущества гетеропереходов I и II типа. В данной гетероструктуре узкозонный слой, выступающий в качестве активной области, помещен между широкозонными накрывающими слоями и образует с ними гетеропереход I типа, при этом энергетическое расположение широкозонных слоев друг относительно друга образует ступенчатый гетеропереход II типа.

Продемонстрирована возможность лазерной генерации на длине волны Х=2.775 мкм в интервале температур 80-115 К с характеристической температурой Т0=34 К при инжекционной накачке двойной гибридной гетероструктуры (Al,Ga)SbAs/InAs/(Cd,Mg)Se с гетеровалентным

3 5 2 6 интерфейсом А В /А В на границе InAs активной области, полученная с использованием двухстадийной молекулярно-пучковой эпитаксией.

Кроме того, было обнаружено интенсивное стимулированное излучение на длине волны А,=3.46 мкм при Т=77 К в двойной гибридной лазерной гетероструктуре InAsSbP/InAsSb/(Cd,Mg)Se при инжекционной накачке с гетеровалентным интерфейсом А3В3/А2В6 на границе активной области, полученной методом гибридной технологии с использованием двух раздельных установок эпитаксиального роста жидкофазной эпитаксии и молекулярно-пучковой эпитаксии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении отметим, что в настоящей диссертации проведены детальные экспериментальные и теоретические исследования фундаментальных (оптических, электрических и магнитотраспортных) свойств разъединенных гетеропереходов II типа, обусловленные особенностями гетерограницы, на примере одиночных изопериодных гетероструктур GaInAsSb/InAs(GaSb).

Впервые обнаружен электронный канал с высокой подвижностью носителей на одиночной разъединенной гетерогранице II типа p-GalnAsSb/p-InAs и определены параметры двухмерных электронов и дырок, локализованных в самосогласованных квантовых ямах. Исследованы особенности квантового магнитотранспорта на одиночной разъединенной гетерогранице II типа GalnAsSb/p-InAs в сильных магнитных полях.

Обнаружена интенсивная интерфейсная электролюминесценция в разъединенном гетеропереходе II типа p-GalnAsSb/p-InAs в спектральном диапазоне 0.3-0.4 эВ в интервале температур 77-100 К, обусловленная туннельными излучательными переходами электронов через гетерограницу и их последующей рекомбинацией с дырками, локализованными на стороне твердого раствора. Был предложен новый физический подход к созданию полупроводникового диодного лазера для среднего ИК-диапазона и реализована лазерная структура, в которой используется туннельная инжекция носителей через границу II типа в одиночном разъединенном гетеропереходе p-GalnAsSb/p-InAs.

В заключении приведем наиболее важные результаты, полученные в диссертации:

1. Предложена технология выращивания, позволяющая получать ненапряженные изопериодные эпитаксиальные слои в системе твердых растворов Ga-In-As-Sb, и впервые созданы гетероструктуры II типа GalnAsSb/InAs с резкой планарной границей раздела с переходным слоем в 12 А методом жидкофазной эпитаксии. При этом, если широкозонный слой наращивается на узкозонную подложку, то интерфейс обогащен тяжелыми ростовыми компонентами (In и Sb), а тип связи на границе раздела подобен InSb (InSb-like).

2. Показано, что гетеропереход GaixInxAsySbiy/InAs в интервале составов твердых растворов 0.03<х<0.22 и у=0.922х+0.076 является разъединенным гетеропереходом II типа, при этом потолок валентной зоны широкозонного твердого раствора GalnAsSb находится по энергии выше дна зоны проводимости InAs на величину ДЕ=40-80 мэВ.

3. Установлено, что в гетероструктурах II типа Gaj.JnxAsySbi.y/GaSb при изменении состава твердого раствора наблюдается переход от ступенчатого гетероперехода к разъединенному, при этом гетерограница является ступенчатой при х<0.85, а при х>0.85 - разъединенной.

4. При исследовании магнитотранспорта в слабых магнитных полях (В<2 Т) в одиночных разъединенных гетероструктурах II типа p-GaixInxAsySbi.y /р-InAs был обнаружен электронный канал с высокой подвижностью носителей (5-7х104 cm^'V1 при Т=4-100 К) на гетерогранице со стороны узкозонного полупроводника. Продемонстрирована возможность управления свойствами электронного канала путем изменения типа и уровня легирования и состава четверного твердого раствора.

5. Установлено, что наличие электронного канала с высокой подвижностью носителей на одиночной разъединенной гетерогранице II типа p-GaInAsSb/p-InAs:Mn при концентрации магнитной примеси в InAs до р>5х1018 см"3 вызвало проявление в слабых магнитных полях (до 3 Т) аномального характера зависимости коэффициента Холла от температуры и магнитного поля и появление большого отрицательного магнитосопротивления, обусловленное обменным s-p взаимодействием. Полученное значение магнитного момента в электронном канале |i=200jiB позволило оценить величину магнитной восприимчивости %=Ю~ , что на три порядка выше, чем в объемном p-InAs.

6. При изучении квантового магнитотранспорта и циклотронного резонанса в сильных магнитных полях (до 18 Т) при низких температурах (Т<2 К) установлен энергетический спектр двумерных носителей в самосогласованных ямах на гетерогранице с двумя электронными подзонами Е, and Е2 и одной дырочной подзоной. Были оценены эффективные массы для каждой электронной подзоны mi=0.041m0 и m2=0.027m0, соответственно и определены двумерные концентрации

112 12 2 электронов и дырок ns=3-9x10 см" ир8~1хЮ см".

7. Установлено, что для одиночных разъединенных гетероструктур II типа p(n)-GaInAsSb/p-InAs в сильных магнитных полях (В>9 Т) при низких температурах (Т<2 К) на кривых холловского сопротивления существуют плато целочисленного квантового эффекта Холла с факторами заполнения v=2, 3 и 6 в ультраквантовом пределе для подзоны Е|, при этом квантовый эффект Холла наблюдается в присутствии дырочной подсистемы.

8. Обнаружена интерфейсная электролюминесценция на одиночной разъединенной гетерогранице II типа p-GalnAsSb/p-InAs, обусловленная непрямыми (туннельными) излучательными переходами через гетерограницу электронов, локализованных в квантовой яме на стороне узкозонного полупроводника, с дырками, локализованными вблизи гетерограницы на стороне широкозонного твердого раствора. Спектры электролюминесценции при Т=4-100 К содержали две четко выраженные полосы излучения с энергиями фотона в максимуме hvA=0.314 эВ и hvb=:0.378 эВ, и при увеличении тока через структуру наблюдался голубой» сдвиг второй полосы в область больших энергий фотона. При сильном уровне инжекции появлялась третья, высокоэнергетическая полоса hvc=0.633 эВ, которая была обусловлена рекомбинацией Оже-электронов из квантовой ямы с объемными дырками твердого раствора GalnAsSb.

9. Была предложена структура на основе р-n гетероперехода II типа в системе GalnAsSb/InAs, в которой было достигнуто повышение эффективности ограничения носителей за счет увеличения потенциальных барьеров как для электронов, так и для дырок (AEV>0.38 эВ и АЕС>0.6 эВ) и уменьшения токов утечек через р-р гетерограницу II типа, вызванных безызлучательными процессами. В структуре р-n удалось повысить интенсивность электролюмиисцнции при меньших значениях тока накачки по сравнению с р-р структурой. Демонстрация интенсивной электролюминесценции при Т=300 К для полосы А в гетероструктуре р-GalnAsSb/n-InGaAsSb убедительно показала перспективность создания эффективных излучающих приборов на основе разъединенных гетеропереходов II типа, работающих при температурах, близких к комнатной.

10. Предложен и реализован туннельно-инжекционной лазер на основе гетероперехода II типа p-GalnAsSb/p-InAs в активной области, при этом генерация когерентного излучения происходит за счет заполнения пространственно-разделенных самосогласованных квантовых ям для электронов и дырок на гетерогранице с последующей излучательной рекомбинацией за счет туннелирования носителей через гетеробарьер II типа. Такой лазер излучал в одномодовом режиме на длине волны А.=3.2 мкм с пороговой плотностью тока jth—400 А/см при Т=77 К и демонстрировал слабую температурную зависимость порогового тока с характеристической температурой То=53 К в интервале рабочих температур до 160 К, при этом максимальная рабочая температура Ттах=195 К была достигнута в импульсном режиме.

11. Предложена модель асимметричной лазерной структуры, в которой узкозонная активная область заключена между двумя широкозонными ограничительными слоями, образующими между собой гетеропереход II типа с высотой гетеробарьера на границе раздела ДЕс,АЕу>:>Ес(активной области). При этом обеспечивается хорошее удержание (ограничение) электронов и дырок, а излучательная рекомбинация происходит в узкозонной активной области как в гетеропереходе I типа.

12. Экспериментально рассмотрены некоторые аспекты создания асимметричных лазерных структур II типа AlGaAsSb/InGaAsSb/InAsSbP, в том числе полученные с использованием комбинированной технологией выращивания методами ЖФЭ, МПЭ и МОГФЭ.

Работа выполнена в Физико-Техническом институте им. А.Ф.Иоффе в лаборатории Инфракрасной оптоэлектроники.

В заключение считаю своим приятным долгом выразить искреннюю благодарность Михайловой М.П. за плодотворное сотрудничество, неоценимую помощь и постоянную поддержку в период всей работы. Я глубоко благодарен Яковлеву Ю.П. внимание к работе и неизменную поддержку на всех ее этапах.

Мне хотелось бы выразить искреннюю признательность и благодарность Парфеньеву Р.В. и Березовцу В.А. за плодотворное творческое сотрудничество и полезные обсуждения при исследовании квантового магнитотранспорта.

Считаю своим приятным долгом поблагодарить Брункова П.Н., Именкова А.Н. и Зегря Г.Г. за неоднократные полезные консультации и ценные замечания.

Я также искренне признателен Ворониной Т.И., Лагуновой Т.С. за полезное многолетнее сотрудничество и Иванову Э.В. за помощь в проведении электролюминесцентных исследований.

Я благодарен Иванову С.В. за помощь и поддержку при исследовании свойств гибридным лазерных структур.

1. Н. Rroemer, G. Griffiths, Staggered-lineup heterojunctions as sources of tunablebelow-gap radiation: operating principle and semiconductor selection // IEEE Electr. Dev. Lett. 1983, v.EDL-4, pp. 20-26

2. A.H. Баранов, Б.Е. Джуртанов, A.H. Именков, A.A. Рогачев, Ю.М.

3. Шерняков, Ю.П. Яковлев, Генерация когерентного излучения в квантово-размерной структуре на одном гетеропереходе // ФТП, 1986, т.20, с.2217-2221

4. A.I. Nadezhdinslcy, A.M. Prokhorov, Modern Trends in Diode Laser

5. Spectroscopy//Proc. SPIE, 1992, v. 1724, p.2-24

6. A.H. Именков, H.M. Колчанова, П. Кубат, К.Д. Моисеев, С. Цивиш, Ю.П.

7. Яковлев, Перестраиваемые током лазеры на 3.3 мкм с узкой линией излучения // ФТП, 2001, т.35, 375-379

8. М. Kavaya, Coherent Laser Radar Provides Eye-Safe Operation // Laser Focus1. World, 1991, v.l, p.27

9. J. Lucas, Infrared Fibers // Infrared Phys., 1985, v.25, p.277

10. Ж.И. Алферов, Нобелевская лекция по физике 2000 // Успехи Физ. Наук,2002, т. 172, с.1068-1086

11. Н. Salcalci, L.L. Chang, R. Ludelce, C.A. Chang, G.A. Sai-Halasz, L. Esalci, Inj.xGaxAs-GaSbi„yAsy heterojunctions by molecular beam epitaxy // Appl. Phys. Lett., 1977, v.31,pp. 211-213

12. M. Nalcao, S. Yoshida, S. Gonda, Heterojunction band discontinuities ofquaternary semiconductors alloys // Sol. St. Commun., 1984, v.49, pp. 663666

13. M.P. Mikhailova, A.N. Titkov, Type II heterojunctions in the GalnAsSb/GaSbsystem// Semicond. Sci. Technol., 1994, v.9, p.1279-1295

14. G.A. Sai-Halasz, L. Esalci, W.A. Harrison, InAs-GaSb superlattice energystructure and its semiconductor-semimetal transition // Phys. Rev. B, v. 18, 1978, pp.2812-2818

15. G.A. Sai-Halasz, R. Tsu, L. Esalci, A new semiconductor superlattice // Appl.

16. Phys. Lett., 1977, v.30, pp. 651-653

17. N. Kobajashi, J. Horikoshi, C. Uemura, // Jpn. J. Appl. Phys Lett., 1979, v.22,pp.1459

18. E.A. Бочкарев, JI.M. Долгинов, A.E. Дракии, JI.B. Дружинина, П.Г.

19. Елисеев, Б.Н. Свердлов, В.А. Скрипкин, // Квант. Электрон., 1986, т. 16, с,1937

20. А.Н. Титков, В.Н. Чебан, А.Н. Баранов, А.А. Гусейнов, Ю.П. Яковлев,

21. Природа спонтанной электролюминесценции гетероструктур II типа GalnAsSb/GaSb // ФТП, 1990, т.24, с. 1056-1061

22. E.R. Gertner, A.M. Andrews, L.O. Bubulac, D.T. Cheung, M.J. Ludowise,

23. R.A. Riedel, Liquid phase epitaxial growth of InAsixSbx layers on GaSb // J. Elecrton. Mat, 1979, v.8, p.545

24. A.K. Srivastava, J.L. Zyskind, R.M. Lum, B.V. Dutt, J.K. Klingert, Electricalcharacteristics of InAsSb/GaSb heterojunctions // Appl. Phys. Lett, 1986, v.49, pp.41-43

25. M. Mebarki, A. Cadri, H. Mani, Electrical characteristics and energy bandoffsets in n-InAso.89Sbo.11/n-GaSb heteroj unctions grown by the liquid phase epitaxy technique // Sol. St. Commun, 1989, v.72, p.795-798

26. Y. Mao, A. Krier, Energy-band offsets and electroluminescence in n-InAs|xSbx/N-GaSb heterojunctions grown by liquid phase epitaxy // J. Cryst. Growth, 1994, v.23, pp.503-507

27. Ж.И. Алферов, М.З. Жингарев, В.И. Корольков, Н.И. Мурсакулов, Л.Д.

28. Праматарова, Д.Н. Третьяков, Электрические и фотоэлектрические свойства гетеропереходов InAs-AlxGaixSb // ФТП, 1978, т.12, с.312-318

29. K.B. Wong, G.K.A. Gopir, H.P. Hagon, M.Jaros, Absorption coefficient andelectric-field-induced localization in InAs-AlGaSb multi-quantum well structures // Semicond. Sci. Technol., 1994, v.9, pp.2210-2216

30. H. Munekata, T.P. Smith, L. Esaki, L.L. Chang, Electrons and holes in InAs

31. Ga(Al)Sb(As) quantum wells // J de Phys Coll. C5 Suppl., 1987, v.C5, pp.151-154

32. H. Munekata, E. Mendez, Y. Iye, L. Esaki, Densities and mobilities ofcoexisting electrons and holes in GaSb/InAs/GaSb quantum wells // Surf. Sci., 1986, v.174, pp.449-453

33. L.L. Chang, L. Esaki, Electronic properties of InAs-GaSb superlattices // Surf.

34. Sci., 1980, v.98, pp.70-89

35. K. Takashima, R.J. Nicholas, B. Kardynal, N.J. Mason, D.K. Maude, J.C.

36. G.G. Zegrya, A.D. Andreev, Mechanism of suppression of Augerrecombination processes in type-II heterostructures // Appl. Phys. Lett., 1995, v.67, pp.2681

37. Ж.И. Алферов, B.M. Андреев, В.И. Корольков, E.JI. Портной, Д.Н.

38. Третьяков, Когерентное излучение в эпитаксиальных структурах с гетеропереходами в системе AlAs-GaAs // ФТП, 1968, т.2, с. 1545

39. Ж.И. Алферов, В.М. Андреев, Д.З. Гарбузов, Ю.В. Жиляев, Е.П. Морозов,

40. E.JI. Портной, В.Г. Трофим, Исследование влияния параметров гетеростуктуры в системе AlAs-GaAs на пороговый ток лазеров и получение непрерывного режима генерации при комнатной температуре //ФТП, 1971,т.4, с. 1826

41. Г. Крёмер, Нобелевская лекция по физике 2000 // Успехи Физ. Наук, 2002,т.172, с.1091-1101

42. А. Милне, Д. Фойтх, Гетеропереходы и переходы металл-полупроводник

43. Москва, Мир, 1979, 432 стр.

44. В. Wilson, Carrier dynamics and recombination mechanisms in staggeredalignment heterostructures // IEEE J. Quant. Electron., 1988, v.QE-24, pp. 1763-1777

45. H. Kroemer, The 6.1 A family (InAs, GaSb, AlSb) and its heterostructures: aselect review//Physica E, 2004, v.20, pp. 196-203

46. J.R. Skelton, J.R. Knight, // Sol. St. Electron., 1985, v.28, pp.1166-1170

47. H. Mani, A. Joullie, J. Bhan, С. Shiller, J. Primot, // J. Elecrton. Mat., 1987, v.16, p.289

48. В.Ф. Дворянкин, С.В. Коковихин, А.А. Телегин, А.Б. Ормонт,выращивание слоев GaAsxSb.x на подложках InAs методом жидкофазной эпитаксии // Изв. АН СССР, Неорг. Мат., 1981, т. 17, с.783-785

49. Н. Mani, A. Joullie, F. Karota, С. Schiller, Low-temperature phase diagram of

50. Ga-As-Sb system and liquid-phase-epitaxial growth of lattice-matched GaAsSb/InAs on (100) InAs substrate // J. Appl. Phys., 1986, v.59, pp.27282734

51. J. DeWinter, M. Pollak, A. Srivastava, J. Zuskind, Liquid phase epitaxial

52. GaxInAsSby lattice-matched to (100) GaSb over 1.71 to 2.33 pm wavelengthrange // J. Electron. Mater., 1985, v. 14, p.729-747

53. M. Astles, H. Hill, A.J. Williams, P.J. Wright, M.L. Young, Studies of the Ga^xInxAsi„ySby quaternary alloy system I. Liquid phase epitaxial growth and assessment. //J. Electron. Mat., 1986, v.15, p.41-49

54. Ф.Э. Бочкарев, B.H. Гульгазов, Ф.М. Долгинов, A.A. Селин,

55. Кристаллизация твердых растворов GaJn^As^Sb на подложках из GaSb и InAs. //Изв. АН СССР, Неорг. Мат., 1987, т.23, с.1610

56. А.Н. Баранов, Т.И. Воронина, Т.С. Лагунова, И.Н. Тимченко, З.И.

57. Чугуева, В.В. Шерстнев, Ю.П. Яковлев // ФТП, 1989, т.23, с.780-786

58. М.И. Афраилов, А.Н. Баранов, А.П. Дмитриев, М.П. Михайлова, Ю.П.

59. Сморчкова, И.Н. Тимченко, В.В. Шерстнев, Ю.П. Яковлев, И.Н. Яссиевич, Узкозонные гетеропереходы II типа в системе твердых растворов GaSb-InAs. // ФТП, 1990, т.24, с.1397-1406

60. A. Nakagawa, Н. Kroemer, J.H. English, Electrical properties and band offsetsof InAs/AlSb n-N isotype heterojunctions grown on GaAs // Appl. Phys. Lett., 1989, v.54, pp.1893-1895

61. T. Mimura, S. Hiyamuzu, T. Fujii, K.A. Nanbu, // Jpn. J. Appl. Phys., 1980,v.19, pp.L225

62. A. Furukawa, Dependence of electron accumulation in AlSb/InAs quantumwell on thin surface materials of InAs and GaSb // Appl. Phys. Lett., 1993, v.62, pp.3150-3152

63. K. Ohtani, H. Ohno, Mid-infrared intrsubband electroluminescence in

64. As/GaSb/AlSb type-II cascade structures // Physica E, 2000, v.7, pp.80-83

65. C. Becker, I. Prevot, X. Marcadet, B. Vinter, C. Sirtori, InAs/AlSb quantumcascade light-emitting devices in 3-5 pm wavelength region // Appl. Phys. Lett., 2001, v.78, pp. 1029-1031

66. R. Teissier, D. Barate, A. Vicet, D.A. Yarekha, C. Alibert, A.N. Baranov, X.

67. Marcadet, M. Garcia, C. Sirtori, InAs/AlSb quantum-cascade lasers operating at 6.7 pm // Electron. Lett., 2003, v.39, pp.

68. F. Fuchs, U. Weimer, W. Pletschen, J. Schmitz, E. Ahlswede, M. Walther, J.

69. Wagner, P. Koidl, High performance InAs/Ga!xInxSb superlattice infrared photodiodes //Appl. Phys. Lett., 1997, v.71, pp.3251-3253

70. R.C. Hughes, III-V compound semiconductor superlattices for infraredphotodetector applications // Opt. Eng., 1987, v.26, pp.249-255

71. J. Faist, F. Capasso, D.L. Sivko, A.L. Hutchinson, A.J. Cho, Quantum cascadelaser // Science, 1994, v.264, pp.553-556

72. J. Kono, B.D. McCombe, J.-P. Cheng, I. Lo, W.C. Mitchel, C.E. Stutz, Farinfrared magneto-optical study of two-dimensional elelctons and holes in InAs/AlxGa,.xSb quantum wells // Phys. Rev. B, 1997, v.55, 1617-1637

73. A.F.M. Anwar, RT. Webster, Energy dandgap of AlxGaixAsiySby andconduction band discontinuity of AlxGaixAsiySby/InAs and AlxGabxAs|. ySby/InGaAs heterostructures // Sol. State Electron., 1998, v.42, p. 2101-2104

74. Landolt-Bornstein, Handbook//Numerical Data, Ser. Ill, Springer, Berlin,

75. Heidelberg, 1982, v. 17a, (O. Madelung, ed.) p.264; 1987, v.22a (K.-H. Hellwege, ed.) p.305

76. G.H. Dohier, Electron-hole subbands at the GaSb-InAs interface // Surf. Sci.,1980, v.98, pp.108-116

77. G. Bastard, E.E. Mendez, L.L. Chang, L. Esalci, Self-consistent calculations in

78. J.C. Maan, Y. Guldner, J.P. Vieren, P. Voisin, M. Voos, L.L. Chang, L. Esalci,

79. Three-dimensional character of semimetallic InAs-GaSb superlattices // Sol. State Comm., 1981, v.39, pp.683-686

80. L.L. Chang, N.J. Kawai, E.E. Mendez, C.A. Chang, L. Esalci, Semimetallic

81. As-GaSb superlattices to the heterojunction limit // Appl. Phys. Lett, 1981, v.38, pp. 30-32

82. M. Altarelli, Electronic structure and semiconductor-semimetal transition in

83. GaSb-InAs superlattices // Phys. Rev. B, 1983, v.28, pp.842-845

84. H. Salcaki, L.L. Chang, G.A. Sai-Halasz, C.A. Chang, L. Esalci, Twodimensional electronic structure in InAs-GaSb superlattices // Sol. State Comm., 1978, v.26, pp. 589-592

85. N.J. Kawai, L.L. Chang, G.A. Sai-Halasz, C.A. Chang, L. Esalci, Magneticfield-induced semimetal-to-semiconductor transition in InAs-GaSb superlattices //Appl. Phys. Lett, 1980, v.36, pp.369-371

86. J. Beerens, G. Gregoris, S. Ben Amor, J.C. Portal, E.E. Mendez, L.L. Chang,

87. Esalci, Pressure-induced elimination of the hole gas in semimetallic GaSb-InAs-GaSb heterostructures // Phys. Rev. B, 1987, v.35, pp.3039-3042

88. Y. Guldner, J.P. Vieren, P. Voisin, M. Voos, L.L. Chang, L. Esaki, Cyclotronresonance and far-infrared magneto-absorption experiments on semimetallic InAs-GaSb superlattices // Phys. Rev. Lett, 1980, v.45, pp. 1719-1722

89. P. Voisin, G. Bastard, C.E.T. Gongalves da Silva, M. Voos, L.L. Chang,

90. Esalci, Luminescence from InAs-GaSb superlattices // Sol. State Commun, 1981, v.39, pp.79-82

91. S. Washburn, R.A. Webb, E.E. Mendez, L.L. Chang, L. Esaki, New

92. Shubnikov-de Haas effects in a two-dimensional electron-hole gas // Phys. Rev. B, 1985, v.31, pp.1198-1201

93. D.J. Barnes, R.J. Nicholas, R.J. Warburton, N.J. Mason, P.J. Walker, N. Miura,

94. Observation of magnetic-field-induced semimetal-semiconductor transitions in crossed-gap superlattices by cyclotron resonance // Phys. Rev. B, 1994, v.49, pp.10474-10483

95. M. Altarelli, J.C. Maan, L.L. Chang, L. Esaki, Electronic states and quantum

96. Hall effect in GaSb-InAs-GaSb quantum wells // Phys. Rev. B, 1987, v.35, pp.9867-9870

97. A.S. Chaves, H. Chacham, Negative photoconductivity in semiconductorheterostructures // Appl. Phys. Lett., 1995, v.66, pp.727-729

98. E.E. Mendez, L.L. Chang, C.A. Chang, L.F. Alexander, L. Esaki, Quantized

99. Hall effect in single quantum wells of InAs // Surf. Sci., 1984, v.142, pp.215219

100. E.E. Mendez, L. Esaki, L.L. Chang, Quantum Hall effect in a two-dimensionalelectron-hole gas // Phys. Rev. Lett.,1985, v.55, pp.2216-2219

101. M.S. Daly, K.S.H. Dalton, M. Lakrimi, N.J. Mason, R.J. Nicholas, M. van der

102. Burgt, P.J. Walker, D.K. Maude, J.C. Portal, Zero-Hall-resistance state in a semimetallic InAs/GaSb superlattices // Phys. Rev. B, 1996, v.53, pp.R10524-R10527

103. M. Mebarki, D. Boukredimi, S. Sadik, J.L. Lazzari, Electrical determination ofband offsets in ap-Gao.77Ino.23Aso.20Sbo.80/n-GaSb type II heterojunction // J. Appl. Phys., 1993, v.73, p.2360-2363

104. A.H. Баранов, А.А. Гусейнов, А.А. Рогачев, A.H. Титков, B.H. Чебан,

105. Ю.П. Яковлев, Локализация электронов на гетерогранице II типа // Письма в ЖЭТФ, 1988, т.48, с.342-348

106. A.N. Titkov, Yu.P. Yakovlev, A.N. Baranov, V.N. Cheban, Spontaneousluminescence in a type II GalnAsSb/GaSb heterojunction // Proc. SPIE, 1990, v.1361, pp.669-676

107. M.C. Бреслер, О.Б. Гусев, А.Н.Титков, B.H. Чебан, Ю.П. Яковлев, Э.

108. Гулициус, И. Освальд, И. Панграц, Т. Шимечек, Излучательная рекомбинация на гетеропереходе II типа n-GalnAsSb/n-GaSb // ФТП, 1993, т.27, с.615-621

109. A.N. Baranov, A.N. Imenkov, М.Р. Mikhailova, А.А. Rogachev, A.N. Titkov,

110. Yu.P. Yakovlev, Stagged-lineup heterojunction in the system of GaSb-InAs // Superlatt. Microstr., 1990, v.8, p.375

111. Т. Андо, А. Фаулер, Ф. Стерн, Электронные свойства двумерных систем //

112. Москва, Мир, 1985, 416 стр.

113. Н.С. Аверкиев, А.Н. Баранов, А.Н. Именков, А.А. Рогачев, Ю.П. Яковлев,

114. Поляризация излучения в квантово-размерном лазере на одном гетеропереходе // Письма в ЖЭТФ, 1987, т. 13, с.332-337

115. А.Н. Баранов, Б.Е. Джуртанов, А.Н. Именков, А.А. Рогачев, Ю.П.

116. Яковлев, Неинжекционный квантово-размерный лазер на одном гетеропереходе GalnAsSb/GaSb // Письма в ЖЭТФ, 1986, т.З, с. 1036-1038

117. Т.И. Воронина, Т.С. Лагунова, М.П. Михайлова, М.А. Сиповская, В.В.

118. Шерстнев, Ю.П. Яковлев, Электрические и фотоэлектрические свойства узкозонных твердых растворов GaInAsSb:Mn // ФТП, 1991, т.25, с.276-282

119. В.М. Андреев, JI.M. Долгинов, Д.Н. Третьяков, Жидкостная эпитаксия втехнологии полупроводниковых приборов // М.: Сов. Радио, 1975, 238 с.

120. К. Nakajima, К. Osamura, К. Yasuda, Y. Murakami, The pseudoquaternaryphase diagram of the Ga-In-As-Sb system // J. Cryst. Growth, 1977, v.41, p.87-92

121. X. Gong, H. Kan, Т. Yamaghuchi, Т. Yamada, I. Suzuki et.al., Liquid phaseepitaxial growth of high-quality GalnAsSb/InAs // Jpn. J. Appl. Phys., 1993, v.32, p.711-719

122. M. Ilegems, A.S. Jordan, Solid-liquid equilubria for quaternary solid solutionsinvolving compounds semiconductors in regular solution approximation // J. Phys. Chem. Sol., 1975, v.36, p.329

123. A.H. Баранов, A.M. Литвак, T.B. Чернева, B.B. Шерстнев, С.Г. Ястребов,

124. Анализ фазовых равновесий в системе In-As-Sb с использованием модели квазирегулярных ассоциированных растворов // Изв. АН СССР Неорг. мат., 1990, т.26, с.2021

125. R.Sharma, Т. Ngai, Y. Chang, Thermodynamic analysis and phase equilibriafor In-Sb and Ga-Sb systems // J. Electron. Mater., 1987, v. 16, p.307

126. M.B. Panish, M. Ilegems, Phase equilibria in ternary III-V systems // Progressin Sol. State Chem., 1972, v.77, p.39

127. G.B. Sringfellow, P.Greene, Calculation of III-V ternary phase diagrams: In

128. Ga-As and In-As-Sb // J. Phys. Chem. Solids, 1969, v.30, p. 1779

129. G.B. Sringfellow, P. Greene, Liquid phase epitaxial growth of InAsi.xSbx // J.

130. Electrochem. Soc., 1971, v.l 18, p.805

131. M. Gratton, J. Wooley // J. Electron. Mater., 1973, v.2, p.455

132. E.A. Guggenhim, In mixtures // London Oxford University Press, 1952, 267 p.

133. N. Kobayashi, Y. Horikoshi, Pseudoquatemary phase diagram calculation of1.i.xGaxAsiySby quaternary system // Jpn. J. Appl. Phys., 1982, v.21, p.201

134. A.M. Литвак, H.A. Чарыков, Новый термодинамический метод расчетафазвый равновесий расплав твердое тело. Системы А В // ЖФХ, 1990, т.64, с.2331-2337

135. А.Н. Баранов, A.M. Литвак, К.Д. Моисеев, Н.А. Чарыков, В.В. Шерстнев, Ю.П. Яковлев, О построении кривых кристаллизации в четырехкомпонентных полупроводниковых А^3 системах In-Ga-As-Sb и In-As-Sb-P //ЖПХ, 1990, т.63, в.5, с.976-981

136. Ф 101*. А.Н.Баранов, А.М.Литвак, К.Д.Моисеев, В.В.Шерстнев, Ю.П.Яковлев, Получение твердых растворов In-Ga-As-Sb/GaSb и In-Ga-As-Sb/InAs в области составов, прилегающих к InAs // ЖПХ, 1994, т.67, с.1951-1956

137. П.И. Баранский, В.П. Клочков, И.В. Потыкевич, Полупроводниковая электроника//Киев: Наукова думка, 1975, 704 с.

138. С.С. Стрельченко, В.В. Лебедев, Соединения А3В5 // М.: Металлургия, 1984, 144с.

139. R. Sanlcaran, G.A. Antypas, Liquid-phase epitaxial growth of InGaAsSb on (lll)B InAs // J. Cryst. Growth, 1976, v.36, p. 198-204

140. D.H. Law, Y.T. Cheng, G.B. Stringfellow, Long-wavelength lattice dynamics of GaxIni„xAsySbiy quaternary alloys // J. Appl. Phys., 1989, v.66, pp. 1965* 1969

141. Разъединенные гетероструктуры II типа InAs/Galno.nAso^Sb с резкой планарной границей раздела // ФТП, 2000, т.34, с.1438-1442

142. Н. Kroemer, Barrier control and measurement. Abrupt semiconductor heterojunctions // J. Vac. Sci. Technol. B, 1984, v.2, p.422-439

143. H.A. Берт, A.O. Косогов, Ю.Г. Мусихин // Письма в ЖТФ, 1991, т. 17, 3944

144. В.Г. Груздов, А.О. Косогов, Н.Н. Фалеев // Письма в ЖТФ, 1996, т.20, 16

145. G. Lucovslcy, M.F. Chen, Long wave optical phonons in the alloy systems: Ga.xInxAs, GaAs.xSbx and InAs,.xSbx // Sol. St. Commun., 1970, v.8,pp.1397-1401

146. D. Serries, M. Peter, N. Herres, K. Winkler, J. Wagner, Raman and dielectric function spectra of strained GaAsixSbx layers on InP // J. Appl. Phys., 2000, v.87, pp.8522-8526

147. M.H. Brodsky, G. Lucovslcy, Infrared reflection spectra of GaixInxAs: a new type of mixed-crystal behavior // Phys. Rev. Lett., 1968, v.21, pp.990-993

148. G. Lucovslcy, K.Y. Cheng, G.L. Pearson, Study of the long-wavelength optic * phonons in Ga,.xAlxSb // Phys. Rev. B, 1975, v.12, pp.4135-4141

149. Y.T. Cheng, M.J. Jou, H.R. Jen, G.B. Stringfellow, Raman scattering in GaPi„ xSbx // J. Appl. Phys., 1988, v.63, pp.5444-5446

150. P. Kleinet, A theoretical study of the vibrational properties of InxGa^As^ySby quaternary alloys //phys. stat. sol. (b), 1985, v.130, pp.489-495

151. B. Jusserand, J. Sapriel, // Phys. Rev. B, 1981, v.24, 7194

152. M.H. Brodsky, G. Lucovslcy, M.F. Chen, T.S. Plaskett, Infrared reflectivity spectra of the mixed crystal system Ga,.xInxSb // Phys. Rev. B, 1970, v.2, pp.3303-3311

153. J. A. van Vechten, Т.К. Bergstresser, Electronic structures of semiconductor alloys // Phys. Rev B, 1970, v. 1, pp.3351-3358

154. A.G. Thompson, J.C. Wooley, Energy-gap variation in mixed III-V alloys // Can. J. Phys., 1967, v.45, p.255-262

155. S. Adachi, Band gaps and refractive indices of the 2-4 jum optoelectronic * device applications // J. Appl. Phys., 1987, v.61, p.4869-4872

156. K. Shim, H. Rabitz, P. Dutta, Band gap and lattice constant of GaxIni.xAsySbi y // J. Appl. Phys, 2000, v.88, pp.7157-7161

157. H. Mani, A. Joullie, A.M. Joillie, B. Girault, C. Alibert, Band-gap and spin-splitting of the lattice-matched GaAsSb/InAs system // J. Appl. Phys, 1987, v.61, pp.2101-2103

158. S. Iyer, S. Hegde, A. Abu-Fadl, K.K. Bajaj, W. Mitchel, Growth and photoluminescence of GaSb and Ga^JnxASySbi.y grown on GaSb substrates by liquid-phase electroepitaxy // Phys. Rev. B, 1993, v.47, pp.13329-1339

159. K. Nakajima, Electrical and optical studies in gallium antimonide // Jap. J. Appl. Phys, 1981, v.20, pp.1085-1094

160. Y.P. Varsnhi, //Physica, 1967, v.34, 149

161. Z.M. Fang, K.Y. Ma, D.H. Jaw, R.M. Cohen, G.B. Stringfellow, Photoluminescence of InSb, InAs and InAsSb grown by organometallic vapour phase epitaxy // J. Appl. Phys, 1990, v.67, pp.7034-7039

162. S.С. Chen, Y.K. Su, Photoluminescence study of gallium antimonide grown by liquid-phase epitaxy // J. Appl. Phys, 1989, v.66, pp.350-353

163. S. Iyer, S. Hegde, K.K. Bajaj, A. Abu-Fadl, W. Mitchel, Photoluminescence study of liquid-phase electroepitaxially grown GalnAsSb on (100)GaSb // J. Appl. Phys, 1993, v.73, pp.3958-3961

164. M.-C. Wu, C.-C. Chen, Liquid-phase epitaxial growth of GalnAsSb with application to GalnAsSb/GaSb heterostructure diodes// J. Appl. Phys, 1992, v.71, 6116-6120

165. M. Ichimura, K. Higuchi, Y. Hattori, T. Wada, N. Kitamura, Native defects in the AlxGaixSb alloy semiconductors // J. Appl. Phys, 1990, v.68, pp.61536158

166. С. Anayama, T. Tanahashi, H. Kuwatsuka, S. Nishiyama, S. Isozumi, K. Nakajima, High-purity GaSb epitaxial layers grown from Sb-rich solutions // Appl. Phys. Lett, 1990, v.56, pp.239-240

167. W. Jakovetz, W. Ruhle, K. Breuninger, M. Pilkuhn, Luminescence and photoconductivity of undopedp-GaSb //Phys. St. Sol. (a), 1975, v.12, 169174

168. A. Bignazzi, E. Grilli, M. Guzzi, M. Radice, A. Bossacchi, S. Franchi, R. Magnanini, Low temperature photoluminescence of tellurium-doped GaSb grown by molecular beam epitaxy // J. Cryst. Growth, 1996, v. 169, pp.450456

169. А. А. Лебедев, И.А. Стрельникова, О природе эффективного центра излучательной рекомбинации в GaSb и твердых растворах на его основе //ФТП, 1979, т.13, с.389-391

170. А .Я. Вуль, Г. Л. Бир, Ю.В. Шмарцев, Донорные состояния серы в антимониде галлия // ФТП, 1970, т.4, с.2331-2347

171. А.Н. Баранов, Т.И. Воронина, Н.С. Зимогорова, Л.М. Канская, Ю.П. Яковлев, Фотолюминесценция эпитаксиальных слоев антимонида галлия, выращеннх из расплавов, обогащенных сурьмой // ФТП, 1985, т.19, с.1676-1679

172. А.С. Кюгерян, И.К. Лазарева, В.М. Стучебников, А.Э. Юнович, Фотолюминесценция антимонида галлия при большом уровне возбуждения // ФТП, 1972, т.6, с.242-247

173. А.Н. Баранов, А.Н. Дахно, Б.Е. Джуртанов, Т.С. Лагунова, М.А. Сиповская, Ю.П. Яковлев, Электрические и фотоэлектрические свойства твердых растворов p-GalnAsSb // ФТП, 1990, т.24, с.98-103

174. H. Barry Bebb, E.W. Williams, Semiconductors and semimetals (ed. R.K. Willardson and A.C. Beer) // Academic, New York, 1972, v.8, p.238

175. P. Gladkov, E. Monova, J. Weber, Photoluminescence characterization of Te-doped GaSb layers grown by liquid-phase epitaxy from Bi melts // Semicond. Sci. Technol., 1997, v.12, pp.1409-1415

176. Y.M. Sun, M.C. Wu, Y.T. Ting, Low concentration GaSb grown from Sb-rich solutions by liquid phase epitaxy in the presence of erbium // J. Cryst. Growth, 1996, v.158, pp.449-454

177. L. Lacroix, C.A. Tran, S.P. Watkins, L.W. Thewalt, Low-temperature photoluminescence of epitaxial InAs // J. Appl. Phys., 1996, v.80, pp.64166424

178. O. Madelung, Physics of III-V Compounds, // NY, 1964, p.455

179. П.И. Баранский, В.П. Клочков, И.В. Потыкевич, // Полупроводниковая электроника, Киев, 1975.

180. М.-С. Wu, С.-С. Chen, Photoluminescence of high-quality GaSb grown from Ga- and Sb-rich solutions by liquid-phase epitaxy // J. Appl. Phys., 1992, v.12, pp.4275-4280ф 157*. М.П.Михайлова, И.А.Андреев, К.Д.Моисеев, Т.И.Воронина,

181. Т.С.Лагунова, Ю.П.Яковлев, Гетеропереходы II типа GalnAsSb/InAs // ФТП, 1995, т.29, с. 678-686

182. R.L. Anderson, Experiments on Ge-GaAs heterojunction // Sol. St. Electron., 1962, v.5, pp.341-365

183. W.R. Frensley, H. Kroemer, Theory of the energy-band lineup at an abrupt semiconductor heterojunction // Phys. Rev. B, 1977, v. 16, pp.2642-2652

184. W.A. Harrison, Elementary theory of heterojunctions // J. Vac. Sci. Technol., 1977, v.14, pp.1016-1021

185. M.P.C.M. Krijn, Heterojunction band offsets and effective masses in III-V quaternary alloys // Semicond. Sci. Technol., 1991, v.6, pp.27-31

186. S.R. Forrest, Heterojunction band discontinuities: Physics and deviceapplications // (ed. F. Capasso and G. Margaritondo), Amsterdam, North Holland, 1987, p.537

187. D.C. Tsui, H.L. Stormer, A.C. Gossard // Phys. Rev. Lett., 1982, v.48, pp.1559-1563

188. Т.И. Воронина, T.C. Лагунова, М.П. Михайлова, К.Д. Моисеев, С.А. Обухов, Ю.П. Яковлев, Свойства электронного канала в одиночных гетероструктурах GalnAsSb/p-InAs // Письма в ЖТФ, 1997, т.23, с. 1-6

189. H. Reisinger, H. Schaber, R.E. Doezema, Magnetoconductance study of accumulation layers on n-InAs // Phys. Rev. B, 1981, v.24, pp.5960-5969

190. М.И. Иглицын, E.B. Соловьева, Электрофизические свойства компенсированного арсенида индия // ФТП, 1967, т.1, с.72-73

191. J.R. Meyer, С.A. Hoffman, F.J. Bartoli, D.J. Arnold, S. Sivananthan, J.P. Faurle, Methods of magnetotransport characterization of IR detector materials // Semicond. Sci. Technol., 1993, v.8, pp.805-823

192. F.F. Fang, A.B. Fowler, Transport properties of electrons in inverted silicon 4 surface//Phys. Rev., 1968, v. 169, pp. 619-631

193. П.С. Копьев, C.B. Иванов, H.H. Леденцов, Б.Я. Мельцер, М.Ю. Надточий, В.М. Устинов, Получение методом молекулярно-пучкой эпитаксии гетероструктур GaSb/InAs/GaSb // ФТП, 1990, т.24, с.717-719

194. J.R. Meyer, D.J. Arnold, С.A. Hoffman, F.J. Bartoli, Interface roughness limited electron mobility in HgTe-CdTe superlattices // Appl. Phys. Lett., 1991, v.58, pp.2523-2525

195. J.M. Kuo, B. Lalevic, T.Y. Chang, Molecular-beam epitaxial growth and characterization of pseudomorphic GalnAs/AlInAs modulation-doped heterostructures // J. Vac. Sci. Technol. B, 1987, v.5, pp. 782-784

196. Д.Г. Андрианов, В.В. Каратаев, Г.В. Лазарева, Ю.Б. Муратов, А.С. Савельев, О взаимодействии носителей заряда с локализованными магнитными моментами в InSb<Mn> и InAs<Mn> // ФТП, 1977, т.11, с.1252-1259

197. Э.М. Омельяновский, В.И. Фистуль, Примеси переходных металлов в полупроводниках//М, Металлургия, 1983, 523 с.

198. В.В. Воронков, Е.В. Соловьева, М.И. Иглицын, М.Н. Пивоваров, Аномальный эффект Холла в арсениде индия // ФТП, 1968, т.2, с. 18001808

199. Д.Г. Андрианов, Г.В. Лазарева, А.С. Савельев, В.И. Фистуль, Аномалии эффекта Холла в InSb<Mn> // ФТП, 1976, т. 10, с.568-570

200. А.И. Елизаров, Л.П. Зверев, В.В. Кружаев, Г.М. Миньков, О.Е. Рут, // ФТП, 1983, т.17, с.459-464

201. Э.И. Заварицкая, И.Д. Воронова, Н.В. Рождественская, // ФТП, 1972, т.6, с. 1945

202. H.L. Stormer, R. Dingle, А.С. Gossard, W. Wiegmann, M.D. Sturge, Two-dimensional electron gas at a semiconductor-semiconductor interface // Sol. St. Commun, 1979, v.29, pp.705-709

203. D. Tsui, A.C. Gossard, Resistance standard using quantization of the Hall resistance of GaAs-AlxGa^As heterostructures // Appl. Phys. Lett, 1981, v.38, pp.550-552

204. R. Dingle, H.L. Stormer, A.C. Gossard, W. Wiegmann, // Appl. Phys. Lett, 1978, v.33, pp.665-667

205. D.C. Tsui, R.A. Logan, Observation of two-dimensional electrons in LPE-grown GaAs-AlxGaj.xAs heterojunctions // Appl. Phys. Lett, 1979, v.35, pp.99-101

206. J.C. Portal, RJ. Nicholas, M.A. Brummell, A.Y. Cho, K.Y. Cheng, T.P. Pearsall, Quantum transport in GalnAs-AlInAs heterojunctions, and the influence of intersubband scattering // Sol. St. Commun, 1982, v.43, pp.907911

207. H.L. Stormer, A.C. Gossard, W. Wiegmann, K. Baldwin, Dependence of electron mobility in modulation-doped GaAs-(AlGa)As heterojunction interfaces on electron density and A1 concentration // Appl. Phys. Lett, 1981, v.39, pp.912-914

208. H.L. Stormer, W.T. Tsang, Two-dimensional hole gas at a semiconductor heterojunction interface // appl. Phys. Lett, 1980, v.36, pp.685-687

209. H.L. Stormer, Z. Schlesinger, A. Chang, D.C. Tsui, A.C. Gossard, W. Wiegmann, Energy structure and quantized Hall effect of two-dimensional holes // Phys. Rev. Lett, 1985, v.51, pp.126-129

210. L.L. Chang, N.J. Kawai, G.A. Sai-Halasz, R. Ludeke, L. Esaki, Observation of semiconductor-semimetal transition in InAs-GaSb superlattices // Appl. Phys. Lett, 1979, v.35, pp. 939-941197*. M.P.Mikhailova, K.D.Moiseev, R.V.Parfeniev, N.L.Bazhenov,

211. V.A.Smirnov, Yu.P.Yakovlev, Interface-induced phenomena in type II antimonide-arsenide heterostructures // IEE Proc.-Optoelectron, 1998, v. 145, pp. 268-274198*. V.A.Berezovets, M.P.Mikhailova, K.D.Moiseev, R.V.Parfeniev,

212. К. v.Klitzing, The quantized Hall effect // Rev. Mod. Phys, 1986, v.58, pp.519-531

213. К. v.Klitzing, G. Dogda, M. Pepper, New method for high-accuracy getermination of the fine-structure constant based on quantized Hall resistance // Phys. Rev. Lett., 1980, v.45, pp.494-497

214. Y. Guldner, J.P. Vieren, P. Voisin, M. Voos, J.C. Maan, L.L. Chang, L. Esaki, Observation of double cyclotron resonance and interband transitions in InAs-GaSb vulti-heterojunctions // Sol. State Comm., 1982, v.41, pp.755-758

215. G.M. Sundaram, R.J. Warburton, R.J. Nicholas, G.M. Summers, N.J. Mason, P.J. Walker, Cyclotron resonance in InAs/GaSb heterostructures // Semicond. Sci. Technol., 1992, v.7, pp. 965-993

216. S.F. Tsay, J.C. Chiang, Z.M. Chau, I. Lo, k-pfinite-difference method: Band structures and cyclotron resonance of AlxGaixSb/InAs quantum wells // Phys. Rev. B, 1997, v.56, pp. 13242-13251

217. A.J.L. Poulter, J. Zeman, D.K. Maude, M. Potetmski, G. Martinez, A. Riedel, R. Hey, K.J. Friedland, Magneto infrared absorption in high electron density GaAs quantum wells // Phys. Rev. Lett., 2001, v.86, pp. 336-339

218. P. Bruelemans, P. Janssen, H. Schets, G. Borghs, J. Witters, Far-infrared study of an InAs-GaSb quantum well // Sol. St. Commun., 1998, v. 105, pp. 513-515

219. И.В. Кукушкин, В.Б. Тимофеев, Прямое определение плотности состояний двумерных электронов в поперечном магнитном поле // Письма в ЖЭТФ, 1986, т.43, с.387-389

220. A. Nazimov, Е. Cohen, A. Ron, В.М. Ashkinadze, Е. binder, Excitons in GaAs/AlGaAs quantum wells containing two-dimensional electron gas // J. Lumin., 2000, v.85, pp. 301-307

221. R.D. Grober, H.D. Drew, J.I. Chyi, S. Kalem, H. Morkoc, Infrared photoluminescence of InAs epilayers grown on GaAs and Si substrates // J. Appl. Phys., 1986, v.65, pp. 4079-4081

222. P.J.P. Tang, C.C. Phillips, R.A. Stradling, Excitonic photoluminescence in high-purity InAs MBE epilayers on GaAs substrates // Semicond. Sci. Technol., 1993, v.8, pp. 2135-2142

223. V.I. Ivanov-Omskii, I.A. Petroff, V.A. Smirnov, Sh.U. Yuldashev, I.T. Ferguson, P.J.P. Tang, C.C. Phillips, R.A. Stradling,

224. Я Magnetophotoluminescence of MBE-grown InSb and InAs // Semicond. Sci.

225. Technol, 1993, v.8, pp.276-282

226. J. Christen, D. Bimberg, Line shapes of intersubband and excitonic recombination in quantum wells: Influence of final-state interaction, statistical broadening and momentum conservation // Phys. Rev. B, 1990, v.42, pp.72137219

227. A. Manassen, E. Cohen, A. Ron, E. Linder, L.N. Pfeiffer, Exciton and trion spectral line shape in the presence of an electron gas in GaAs/AlGaAs quantum wells // Phys. Rev. B, 1996, v.54, pp. 10609-10613

228. М.П.Михайлова, Ю.П.Яковлев, П.С.Копьев, Электролюминесценция квантово-размерных структур на основе гетеропереходов II типа InAs/GaSb //Письма в ЖТФ, 1998, т.24, с. 50-56

229. Щ 227*. Н.Л.Баженов, Г.Г.Зергя, М.П.Михайлова, К.Д.Моисеев, В.А.Смирнов,

230. G.G. Zegrya, M.Yu. Mikhailov, Effect of heteroboundary on the indirect transitions in semiconductor quantum structures // Abstracts of 2nd Intern. Symp. Nanostructures: Physics and Technology, St. Petersburg, 20-26 June, 1994, p.100

231. А.Д. Андреев, Г.Г. Зегря, Механизм подавления процессов оже-рекомбинации в гетероструктурах II типа // Письма в ЖЭТФ, 1995, т.61, с.749-754

232. Б.Л. Гельмонт, Г.Г. Зегря, Температурная зависимость пороговой плотности тока инжекционного гетеролазера// ФТП, 1991, т.25, с. 20192023

233. D.W. Stokes, L.J. Olafsen, W.W. Bewley, I. Vurgaftman, C.L. Felix, E.H. Aifer, J.R. Meyer, M.J. Yang, Type-II quantum-well "W" lasers emitting at A,=5.4-7.3 pm // J. Appl. Phys, 1999, v.86, pp.4729-4733

234. J.T. Olesberg, M.E. Flatte, T.C. Hasenberg, C.H. Grein, Mid-infrared InAs/GalnSb separate confinement heterostructure laser diode structures // J. Appl. Phys, 2001, v.89, pp.3283-3289

235. J.G. Kim, L. Shterengas, R.U. Martinelli, G.L. Belenky, D.Z. Garbuzov, W.K. Chan, Room-temperature 2.5 pm InGaAsSb/AlGaAsSb diode lasers emitting 1W continuous waves // Appl. Phys. Lett, 2002, v.81, pp.3146-3148

236. P. Christol, ME1 Gazouli, P. Bigenwald, A. Joullie, Performance simulation of 3.3 mm interband laser diodes grown on InAs substrate // Physica E, 2002, v.14, pp.375-384

237. R.Q. Yang, J.L. Bradshaw, J.D. Bruno, J.T. Pham, D.E. Wortman, Room temperature type II interband cascade laser // Appl. Phys. Lett, 2002, v.81, pp.397-399

238. С Mermeistein, J. Schmitz, R. Kiefer, M. Walter, J. Wagner, Interband type-II miniband-to-bound state diode lasers for the midinfrared // Appl. Phys. Lett, 2004, v.85,pp.537-539

239. A.Joullie, M.E.Skouri, M. Garcia, P.Grech, A.Wilk, P.Christol, A.N.Baranov,

240. A. Behres, J. Kluth, A. Stein, K. Heime, M. Heuken, S. Rushworth, E. Hulicius, T. Simecek, InAs(PSb)-based "W" quantum well laser diodes emitting near 3.3 pm // Appl. Phys. Lett, 2000, v.76, pp.2499-2501

241. В.А.Соловьев, М.П.Михайлова, К.Д.Моисеев, М.В.Степанов,

242. B.В.Шерстнев, Ю.П.Яковлев, Растровая электронная микроскопия длинноволновых лазерных структур // ФТП, 1998, т.32, с. 1312-1320

243. Дж. Гоулдстейн, Д. Ньюбери, П. Эчлин, Д. Джой, Ч. Фиори, Э. Лифшин, Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ // М.:Мир, 1984, Кн.1, 303с.

244. Т.И. Воронина, Т.С. Лагунова, К.Д. Моисеев, Н.А. Прокофьева, Т.Б. Попова, М.А. Сиповская, В.В. Шерстнев, Ю.П. Яковлев, Электрические и фотоэлектрические свойства твердых растовров InAsSbP // ФТП, 1991, т.25, с.1639-1645

245. В.В. Романов, Э.В. Иванов, А.Н. Именков, Н.М. Колчанова, К.Д. Моисеев, Н.Д. Стоянов, Ю.П. Яковлев, Светодиоды на основе твердых растворов InAsSbP предельного состава для спектрального диапазона 2.6-2.8 мкм // Письма в ЖТФ, 2001, т.27, с.80-87

246. Yu.P. Yakovlev, T.N. Danilova, A.N. Imenkov, M.P. Mikhailova, K.D. Moiseev, O.G. Ershov, V.V. Sherstnev, Mid-infrared diode laser based on III-V compounds for the spectral range 3-4 pm // IOP Conf. series, 1996, v. 155, pp.551-556

247. A. Krier, D.A. Wright, V.J. Ellarby, V.V. Sherstnev, K.D. Moiseev, Yu.P. Yakovlev, Type II diode lasers based on interface recombination at 3.3 pm // SPIE Proc, 2002, v.4651, pp.193-202

248. K.D. Moiseev, A. Krier, M.P. Mikhailova, Yu.P. Yakovlev, Interface luminescence and lasing at a type II single broken-gap heterojunction // SPIE Proc, 2003, v.5023, pp.340-351

249. Ж.И. Алферов, С.А. Гуревич, А.Г. Забродский, Е.Л. Портной, О поляризации излучения в инжекционных гетеролазерах // ФТТ, 1966, т.8, с.1638-1641

250. Ж.И. Алферов, Д.З. Гарбузов, Е.П. Морозов, Е.Л. Портной, Диагональное туннелирование и поляризация в гетеропереходах AlxGa,. xAs-GaAs и р-п-переходах в GaAs // ФТП, 1969, т.З, с. 1054-1057

251. О.В. Константинов, В.И. Перель, Б.В. Царенков, О причинах поляризации спонтанного рекомбинационного излучения полупроводников типа арсенида галлия в электрическом поле // ФТП, 1969, т.З, с.1039-1041

252. X. Кейси, М. Паниш, Лазеры на гетероструктурах // Москва, Мир, 1981, 423 стр.

253. Yu. Yakovlev, К. Moiseev, М. Mikhailova, A. Monakhov, A. Astakhova, V. Sherstnev, High power mid-infrared lasers based on type II heterostructures with asymmetric band offset confinement // SPIE Proc., 2000, v.3947, pp. 144153

254. O.V.Andreychuk, N.D.Stoyanov, Yu.P.Yakovlev, Electroluminescence and lasing in type II Ga(Al)Sb/InGaAsSb heterostructures in the spectral range 3-5 pm // Appl. Surf. Sci, 1998, v.252, pp. 257-261

255. Н.Д.Стоянов, Ю.П.Яковлев, Бистабильность электролюминесценции вvf, двойной гетероструктуре II типа AlGaAsSb/InGaAsSb // ФТП, 1999, т.ЗЗ,с. 357-361

256. D. Wu, В. Lane, Н. Mosheni, J. Diaz, М. Razeghi, High power asymmetrical InAsSb/InAsSbP/AlAsSb double heterostructure lasers emitting at 3.4 pm // Appl. Phys. Lett, 1999, v.74, pp. 1194-1196

257. Solov'ev, I.V. Sedova, Ya.V. Terent'ev, A.A. Toropov, M.P. Mikhailova, B.Ya. Meltser, P.S. Kop'ev, Novel hybrid III-V/II-VI mid-infrared laser structures with high asymmetric band offset confinements // SPIE Proc, 2002, v.4651, pp.203-210

258. B.A. Соловьев, И.В. Седова, A.A. Торопов, Я.В. Терентьев, С.В. Сорокин, Б .Я. Мельцер, С.В. Иванов, П.С. Копьев, // ФТП, 2001, т.35, с.431

259. S. Ivanov, S. Sorokin, K. Moiseev, V. Solov'ev, V. Kaygorodov, Ya. Terent'ev, B. Meltzer, A. Semenov, M. Mikhailova, Yu. Yakovlev and P. Kop'ev, // MRS Proc, 2002, v.692, pp.H8.8.1-6

260. С.В. Иванов, К.Д. Моисеев, B.A. Кайгородов, B.A. Соловьев, С.В. Сорокин, Б.Я. Мельцер, Е.А. Гребенщикова, И.В. Седова, Я.В.

261. N. Samarth, H. Luo, J.K. Furdyna, S.B. Qadri, Y.R. Lee, A.K. Ramdas, N. Otsuka, // Appl. Phys. Lett, 1989, v.54, pp.2680-2682