Гетероструктуры с размерным квантованием в одном, двух и трех измерениях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

од

94

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИИ ИНСТИТУТ и«. А. Ф. ИОФФЕ

На правах рукописи

ЛЕДЕНЦОВ Николай Икколаавмч

УДК 621- 315. 592

ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ С РАЗМЕРНЫМ КВАНТОВАНИЕМ В ОДНОМ. ДВУХ И ТРЕХ ИЗМЕРЕНИЯХ

(Основы технология получена» методом иолекуллрно-лучковоИ эпатаксни а исследование свовств)

специальность 01.04.10 - фкзика полупроводников в диэлектриков

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учдно! степей» докторе! Физико-математических наук в форме научного доклада

Санкт-Петербург 1991

Работа выполнена о Физико-техническом институте ми. А.Ф.Иоффе РАН.

Официальные оппоненты:

член-корреспондент РАН

доктор физико-натоматических наук,

профессор

Тимофеев В. Б.

доктор физико-математических наук, профессор

Мильвидский К. Г.

доктор физико-математических наук, профессор

Рогачёв Л. А.

Ведущая организации - Научно-исследовательский, технологический институт, г. Рязань.

Физико-техническом институте мм. А. ф. Иоффе РАН I 194021, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 26).

Отзывы о диссертации в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по вышеуказаннону адресу ученому секретарю специализированного совета.

Защита состоится

199/ г. в час на

совета Д 003. 23.02 при

заседании специализированного

Ученый секретарь специализированного совета доктор физико-математических наук

Сорокин Л. М.

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИК* РАБОТЫ АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. В настоящее время являете« общепризнанным, что структуры с гетеропереходами определяют прогресс в физике и технике полупроводников. Важнейшие свойства гетеросгрук-тур, обусловившие их широкое применение в микро- и оптоэлектрони-ке, были впервые предсказаны и исследованы коллективом явторов под руководством Я. И. Алфёрова [1 ) в системе GaAs/AlGaAs. Значительные успехи в данной области оказались возможными, в первую очередь, благодаря реализации авторами методом жидкостной эпитаксии ' идеальных' гетеропереходов с резкими гетерогоаницами и низкой концентрацией дефектов на них.

Закономерной тенденцией совершенствования полупроводниковых структур, обусловленной необходимостью повышения быстродойстпич и улучшения других свойств микро- и оптоэлектронных приборов, стало

уменьшение геометрических разнеров создаваемых объектов как о

*

плоскости слоев, так и в направлении их чередования [2 ].

Хотя первые полупроводниковые структуры со сверхтонкими сло-яма. были синтезированы X. И. Алфёровым я др. (3 ] методом хлерид-ной газофазной эпитаксии, возможность реализации гегеросгруктур с контролем толщины слоев на уровне нескольких межатомных расстояний появилась лишь при создании новых нетодов эпитаксиального выращивания - таких как газофазная эпитаксия из металлоорганических соединений и, особенно, молекулярно-пучковая эпитаксия (НПЗ).

Квантово-размерным эффектом называют зависимость термодинамических характеристик и кинетических коэффициентов твердых тол от их геометрических размеров, когда последние становятся соизмеримыми с эффективной длиной волны Де-Брокля элементарных возбуждений,

В 1969г. Л Огаки и Р. Тсу выдвинули идею создании полупроводниковых композиционных сверхрешйток и свврхрешОток логкровс.ния. оказавшую революционизирующее воздействие на всю физику тяордого тела, а также твёрдотельную микро- и оптозляктронику, пополни создавать материалы с заранее заданными оптическими и транспортными свойствами, эноргетический спектр носителей в которых опральлл-

*

ется аффектами размерного квантования (2 ],

К началу 80-х годов успехи в области исследования свойств и технологии получения квантороразмерных (КР) гегероп рук i уо стали а существенной степени определять прогресс в области физики и техники иолупроволников.

При этой следует отметить, что непосредственно НПЭ создавались лишь многослойные гетероструктуры с размерным квантованием п одном измерейии (в направлении чередовании слоёв). Попытки реализации структур с размерным квантованием в двух и трёх измерениях осуществлялись, как правило, непрямыми методами, такими как, например, селективное по поверхности ионное травление готероструктур с квантоворазиерными слоями.

Веб более широкий интерес к сверхрешёткам с толщинами слоёв, составляющими всего несколько межатомных расстояний в кристалле, свойства которых кардинально зависят от микроскопической структуры гетерограниц, а также настоятельная необходимость создания одномерных и нульмерных гетероструктур прямыми методани, непосредственно в процессе эпитаксии, поставили вопрос о более углублённом понииании физико-химических аспектов формирования поверхности при НПЭ. морфологической структуре и однородности гетерограниц и о влиянии на них ориентации исходной поверхности роста. Повышение уровня понимания, в своп очередь, потребовало существенной модификации старых и создания новых методов анализа и проведения широкого спектра исследований.

Таким образом данная диссертационмая работа, впервые посвя-щеннар решению всего коиплекса перечисленных проблем, является актуальной как с научной, так и с практической точки зрения.

ЦЕЛИ II ЗАДАЧИ РАБОТЫ. Цель работы состояла в создании научных основ технологии получения методом НИЗ квантоворазмерных гетероструктур на основе соединений А^В0 с размерным квантованием в одном, двух и трёх измерениях для научных исследований и приборных применений.

Для достижения указанной цели решался следующий комплекс задач.

- Исследование новых эффектов, связанных с образованием упорядоченных массивов никрофасеток на сингулярных поверхностях и поверхностях с высоким индексом Миллера.

- Исследование процессов гетероэпитаксии на фасетированкых поверхностях с целью получения массивов квантовых проволок и точек.

- Исследование процессов образования микроскопических кластеров на Фасетированных поверхностях при гвтероэпитакси с цепью получения *эолкрованных квантовых проволок и точек.

- Разработка физико-химической модели образования пркповерхностно-1л глоя тгердой фапи я его рол» в формировании сегрегационных

слоёв основных и примесных элементов и в процессах диффузии примесей.

Разработка методологических основ диагностики локализованных состояний в КР гетероструктурах при анализе спектрон возбуждения люминесценции при ниских температурах наблюдения и сверхнизких плотностях возбуждения.

Исследование процессов релаксации, рекомбинации и транспорта неравновесных носителей и экситонов в гетероструктурах с размерный квантованием в одном, двух и трёх измерениях и их связи с микроскопической структурой гетерограниц.

- Разработка методологических основ определения величины разрывов зоны проводимости н валентной зоны и масс тяжёлых и лёгких дырок оптическими методами.

- Разработка конструкции одномерных и нульмерных гетеросгруктур на фасетированных поверхностях, пригодных для использовании в очто-электронных приборах нового поколения.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА И ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Впервые показано, что сингулярные поверхности и поверхности с высоким индаксон Миллера соединений А3В* при типичных для МПЭ условиях могут представлять собой упорядоченные массивы микрофасеток.

Впервые раскрыт механизн гетероэпитаксиального роста на фасетированных поверхностях, дающий возможность синтеза массивов квантовых проволок и квантовых точек.

Впервые предложен метод формирования 'изолированных квантовых проволок и точек на фасетированных поверхностях нетодом зонного конструирования.

Впервые выявлена особая роль поверхности в установлении фазовых равновесий при МПЭ соединений А3В5 и гетероструктур на их основе.

При исследовании физических свойств гетероструктур' с размерным квантованием в одном, двух и трех измерениях яыивлв;1ы новьк физические эффекты, обусловленные особенностями' процессов релаксации. рекомбинации и> к'окали'зацин,' неравпонеошх носитолой л оксвтонов.

Разработана воспроизводимая технология получения метолом М"Э 1етероструктур с размерным квантованием в одной, днух и трех измерениях с морфологически однородными гетерограпнппни с бннаким к ЮСХ внутренним «пантовым выходам из луча 1 ель мой рекембинлции

Ii уровнем фонового легирования Nd+N*<1*101,cm"3 для применение в никро- и оптоэлектронике.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ.

1. Результаты экспериментальных и теоретических исследование процессов роста на сингулярных поверхностях и поверхностях с высоким индексом Миллера, позволившие решить проблему получения совершенных гетероструктур с размерным квантованием в одном, двух и трёх измерениях.

2.Результаты экспериментальных исследований гетероструктур с размерным квантованием в одном, двух и трёх измерениях в системе GaAs-AlAs и гетероструктур с размерный квантованием в одном измерении в системах GaAs-AlGaAs, InGaAs-AlGaAs (полложка GaAs) и InGaAs-AlInAB (подложка InP)# поз вопившие получить новые данные об оптических свойствах квантоворазмирных гетероструктур, разрывах зон, природе примесей, механизмах релаксации, рекомбинации и локализации неравновесных носителей и экситонон. .

3. Конструкция и технология получения гетероструктур с размерным квантованием в одном, двух и трёх измерениях для приборов микро-и оптоэлектроники.

'Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзных и Международных конференциях и совещаниях: X Всесоюзной конференции по физике пслупроводников (Минск, 1985г.) IV Всесоюзной конференции по физическим процессам в полупроводниковых гетероструктурах (Минск, 1986 г. ) 18 Международной конференции по физике полупроводников (Стокгольм, 1386 г. )

II, III Международных сикпозиунах ПО МПЭ (Франкфурт-на-Одере,

1987г. . Велико Тырново, 1989 г. ) Соввтско-японском симпозиуме по электронике (Москва, 1988 г.) 7-Я Всесоюзной конференции по росту кристаллов (Москва. 1988 г.) I Осесоюэной конференция по физяческин основам твердотельной электроники (Ленинград, 1989 г.) 6-1 Международной конференции по МПЭ (Сан-Лиего, 1990 г.) 5-й Международной конференции по модулированным полупроводниковым

структурам (Мара. 1991 Г.) Международной шк:и:о по оптическим свойствам полупроводников (Зри-чр 1992 1 )

6-й Международной конференции по микроструктурам и микроприборам (Сиам, 1992 г. )

7-м Европейском симпозиуме по МПЗ (Бардонеккия, 1993 г.)

1-м Международном симпозиуме "Наноструктуры: физика и технология" (Санкт-Петербург, 1993)

6-й Международной конференции по модулированным полупроводниковым структурам (Гармиш-Партенкирхен, 1993)

Результаты исследований опубликованы в 53 статьях.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ С РАЗМЕРНЫМ КВАНТОВАНИЕМ В ДВУХ И ТРЕХ ИЗМЕРЕНИЯХ.

Интерес к структурам с размерным квантованиен в двух и трех измерениях обусловлен, в первую очередь, уникальными свойствами, предсказанными для "идеальных" квантовых проволок и точек. При разнерности системы ниже чем 2, в спектре плотности состояний, вблизи дна подзон размерного квантования для электронов и потолка подзон разнерного квантования для дырок ожидается появление сингу-лярностей. Зти сингулярности, в свою очередь, должны приводить к сильной модификации оптических и электронных свойств. Так. например, большая плотность состояний для носителей с малыми значениями волнового вектора означает большой коэффициент поглощения света при энергиях фотонов, соответствующих эффективной ширине запрещенной зоны, а в случае инверсии заселенностай, соответственно, большой коэффициент усиления. Теоретические расчеты указывают также на существенное возрастание энергии связи квази-олномерпою или квази-нульнерного экситонов по сравнению со случаем лнумерного экситона в том случае, когда область локализации составляет воли чину меньшую Боровского радиуса объемного экситона. Зксигоны и квантовых проволоках и точках должны слабо экранироваться свободными носителями, а сила осциллятора экситонных переходов существенно возрастает. Ожидаемое уменьшние скорости рассояния счободкь.х носителей на оптических фононах и возрастание скорости мекподпом-ных переходов с испусканием ИК-квантов (ЛК-О) пли носи гелии с малыми значениями волнового вектора, обусловленное сингулярное гяни в плотности состояний, делают квантовые проволок» и точки весьма

перспективными для использования в качестве излучателей далекого ИК диапазона.

Следует отметить, что указанные свойства квантовых проволок и точек ожидаются лишь для структур с очень сильной пространственной локализацией носителей. Кроме того, в случае синтеза массивов квантовых проволок и точек туннелирование носителей может приводить к образованию широких мхнизон и уменьшению влияния эффектов размерного квантования в латеральной направлении. Таким образон, следует иметь возможность получения изолированных квантовых проволок и точек. С другой стороны, формирование миннзон кожет быть использовано при исследовании транспорта носителей и создании приборов с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

Наличие примесей и дефектов на гетерограницах одно- и нульмерных структур, их неоднородность по геометрическим размерам приводят к существенному уширению спектра плотности состояний и маскируют эффекты, ожидаемые при понижении размерности.

Таким образом, для наблюдения и исследования наиболее важных эффектов размерного квантования в двух и трех измерениях необходимы структуры на осьове материалов с высокой чистотой и кристаллографическим совершенством, с высокой морфологической однородностью и бездефектностью гетерограниц, сильной пространственной локализацией электронов и дырок или, напротив, сформированными минизонами в латеральном направлении.

Все вышеупомянутые требования предъявляют весьма жёсткие требования к технологии получения низкоразмеркых гетероструктур.

1. 1. Способы изготовления гетероструктур с размерным квантованием в двух и трёх измерениях.

К настоящему времена существует несколько способов изготовления гетероструктур с размерным квантованием в двух а трёх измерениях. Широкое распространение получил нетод селективного травленая али разупорядочаваная структур с квантовыма ямами. Минимальный размер в плоскости а этом случае ограничен разрешенаем латографи-ческих методик и резкостью профиля травленая ила разупорядочаваная Наилучшее разрешение (20-30 ни) было получено пра сочетанаа ■ элктронноВ литографаа а аонного травления Недостатком метода явлиются недостаточная степень пространственного ограничения экси-томо» « носителе!, а также невысокая однородность Iеоиетрических

размеров (флуктуации ширины 2-3 ни). Кроме того, боковые поверхности, как правило, загрязнены примесями и дефектами. Последнего можно частично избежать при пассивации боковых поверхностей, их заращивании. при формировании структур в специально изготопленных на поверхности микроканавках 14] и др.

Недостатки, присущие непрямым методам формирования низкоразмерных структур стимулировали попытки их создания прямыни методами in situ, непосредственно в процессе роста. Наиболее распространенным методом прямого синтеза является выращивание одно- и нуль-нерных структур на вицинальных поверхностях [5], слабо-разориентнрованных (на 1°«4°) от направления [100]. На вицинальных поверхностях, при определенных условиях роста, межот образошллать-ся квазипериодический массив ступеней высотой в один мономолекулярный слой. Получение периодической модуляции состава по поиврх-ности постигается за счет попеременного осаждения субмснослейных покрытий различного химического состава. Реализация совершенных структур в г»том нетоде затруднона неоднородностью ширин торрас н высокой концентрацией изломов вдоль ступеней.

К прямым нетодам ситеза структур пониженной размерности можно также отнести выращивание слоев многокомпонентных тнпрдых растворов, претерпевающих спонтанный распад на области различного химического состава [6]. При определенных условиях может формироваться квазипериодическая модуляция состава по плоскости слова, приводящая, соответственно, к периодической модуляции дирини запрещенной зоны.

1.2.Получение низкоразмерных структур на микроскопически упорядоченных фасетировонных поверхностях П данной работе- впервые показано, чти при определенных технологических условиях различный поверхности твердого тола могу 1 претерпевать спонтанный распад на упорндоченныо масскьы кикроф^евток [:-5].

Данный эффект, открывающий значительные ноны»; возмслнсс I к в области физики поаерхносги и физике твердого тела, ночб'лч, * ь физике и технике полупроводников в частности, был пп-ртг.- оонару-жен лля поверхностей СаДе. ориентированных не ни ЮС) ; ! настоящей время спонтанное образование угюрндочинных м.нси',ч|, миьрофаочок обнаружено клк дли пппирчностс-й баАэ; (113), 211

(31±), (1X1) (1-5], (210), (331), др. (7 ,8 ,9 ), так к для поверхностей других материалов: 1г(110), ТаС(110), 81(111), вШЮ) (см., например, (10 ,11 )). Обнаружены эффекты фазовых переходов от пленарной поверхности к фасетированной [2] и от массива мякро-фасеток к мезоскопическим структурам (8 ]. спонтанное образование упорядоченных массивов фасеток наблюдалось и прч ИО ГФЭ ваЛв на вицинальных поверхностях с ориентацией,близкой к (100)[9*].

Эффекты фасетирования поверхностей и получения низкоразнерных структур на них исследуются методами дифракции быстрых электронов

[1-5,7 ,8 ], электронной микроскопией на просвет [2,3,8 ,9 ],

• •

туннельной микроскопией [10 ,11 ], микроскопией атомных сил [8*. 9* ].

1. 2. 1. Дифракция быстрых электронов на отражение как метод анализа поверхности.

Основным методом диагностики поверхности при МПЭ является метод дифракции быстрых электронов на отражение (ДБЭ). В этом методе на исследуемую поверхность под скользящим углом направляется параллельный пучок монохроматических электронов. Вид поверхности в реальном пространстве определяет вид соответствующей данной поверхности обратной решётки в к-пространстве. Усечение обратной решёуки сферой Эвальда, задаваемой абсолютной величиной волнового вектора дифрагирующих электронов определяет вид дифракционной картины на флуоресцентной экране ДБЭ. Соответственно, анализируя картину ДБЭ, можно получить важную информацию о характере обратной решётки и восстановить вид поверхности в реальном пространстве. Так, обратная решётка идеально гладкой поверхности представляет собой двумерный массив линий, проходящих через начало координат. Усечение обратной решётки сферой Эвальда в этом случав даёт характерную картину для ДБЭ: дифракционные рефлексы, расположенные по аркам. В случае реконструированных поверхностей (размер элементарной ячейки поверхности отличается от параметра решётки объёмного кристалла) в картине ДБЭ наблюдаются дополнительные рефлексы, конечная протяжённость рефлекса в перпендикулярном к поверхности направлении определяется как аппаратный разрешением (напр., степенью расходимости и монохроматичности пучка), так и свойствами поверхности (характерным разкерон доменов, вероятностью рассеяния элентронор на поверхностных фононах, др ). Типы обратных решеток и

соответствующие им картины ДБЭ широко исследованы для различных поверхностей и условий дифракции [см 3, 7* и ссылки в них]. При всём многообразии исследованных поверхностей до настоящей работы в литературе были описаны лишь периодические поверхностные реконструкции с характерной высотой ступеней в один мономолекулнрный слой.

1. 2. 2. Двумерный массив микрофасеток. Поверхность с высоким индексон Миллера: (2111В GaAs.

Поверхность (2111В демонстрирует обратимоо фасетироиание при температурах подложки выше 590°С. Переход от пленарной к фасетиро-ианной поверхности осуществляется в температурном диапазоне 550-590*С [2]. При наблюдении вдоль направлении [011] картина ДБЭ соответствует поверхности, представляющей собой массив ступеней, орионтированных вдоль («правления [Ти]. Период фасотирования, определенный из величины расщепления соседних рефлексов в направлении , параллельном поверхности, равен 9, 8А (-2а 1 . Из величины расщепления рефлексов в направлении,перпендикулярном поверхности, была определена высота ступеней, равная 2, зА Картина ДБЭ, (.пятая в направлении [Til], характеризуется наклонными тяжами, расположенными под углон 30° к нормали к поверхности, что указывает на наличие плоскостей [110]. Таким образон, поверхность определяется двумя типани фасеток [110], ориентированных вдоль направления [111] и чередующихся террас [111] и ступеней ¡100], ориентированных вдоль направления [OlT], формирующих асиннотричныо пирамиды высотой 2, зА I 2d>n> [2]

i. 2. 3. Двумерный массив фасетск с вицинальными iioBopxnoc¡ ими Сингулярная поверхность (111) GaAs В картине ЛБО от поверхности (111) при произвольном азимутальном направлении наблыдаится расщепление дифракционных тн*ои вдоль длины. свидстольсвующее о наличии фасеток ьысоюй 13. 1.\ <-4diu). Отсутствие замотного наклона рефлексом ошсситольн нормали к поверхности, как к отсутствие боковых сатоилит пь.х рифле-ксов свидетельствуют о том что фасогки п данном Случае гарнированы вицинальными плоскостями, слабо oí клоненными or inn [2]

1. 2. 4, одномерный массив фасеток с вициналькыни поверхностями.

Сингулярная поверхность (110) GaAs.

После удаления слоя пассивирующего окисла (530 С) температура подложки GaAs(110)снижалась до 480*С и на ней осаждалось несколько монослойв GaAs, после чего проводились исследования картин ЯБЭ. В картине Л53 вдоль направления (1Î01 наблюдается растепление основных рефлексов по горизонтали. Для ортогонального направления [001] в картине ДБЭ тяжи растеплены в направлении, перпендикулярном к поверхности [4]. Такое распределение интенсивности свидетельствует об образовании на поверхности периодического массива ступеней, ориентированных вдоль направления (lio). Средний период поверхностной структуры, определенный из величины расщепления рефлексов по горизонтали в картине ДБЭ (азимут [lio]), составляет В0±20А. Распределение рефлексов по арке Эвальда (азимут [1Ï0]) свидетельствует об отсутствии заметной концентрации ступеней вдоль данного направления. Средняя высота ступеней (10Â) определяется иг величины растепления рефлексов по высоте (азимут [001]): где предполагается, что террасы слабо отклонены от (110), как это непосредственно следует из большой величины периода поверхностной структуры; Л- длина волны электронов. Дв - величина углового расщепления рефлекса по высоте (5,5 мрад), в - средний полный угол, соответствующий п и п+1 дифракционным рефлексам, g -средний период ступенчатой поверхности. Боковые фасетки массива ступеней определяются плоскостями (111)А [4].

1 2. я. Двухуровневая поверхность. Поверхность с высоким индексом

Киллера: (311)Л GaAs (массив микроканавок).

В данной работе показано, что после удаления слоя окисла в вакуумной камере при 580*С в потоке молекул кышьяка, при направлении пучка вдоль направления [233] картина ДБЭ соответствует двухуровневой ступенчатой поверхности [1-3]. Величина расщепления рефлекса (00) вдоль направления перпендикулярного к поверхности (H ), измеренная по профилю интенсивности дифракционного рефлекса соответствует высоте ступеней 10. 2Â (6 кежплоскостных расстояний d)i(). Расстояние мвжду боковыми сателлит нын» рефлексами соответствует литоральной периодичности в 32À 1й«8-а ) В том случае, когда пучок был направлен вдоль направления [011] картина ДБЭ

представляла собой набор вытянутых тяжей, указывающих на высокую концентрацию ступеней вдоль ортогонального направления [233].

Исходя из данных ДБЭ можно восстановить вил поверхности (ЭИ)А в реальном пространстве. Поверхность представляет собой периодический массив микроканавок с поверхностями , определяемыми террассами (311) шириной 4Д (Л-1а)1о) и двумя типами наклонных поверхностей (ЗЗТ) и (313), соответствующих поднимающимся и опускающимся ступеням высотой 10. гА.

Подобное расщепление планерной поверхности на микроскопически упорядоченный массив микроканавок может быть объяснено минини зацией поверхностной энергии [2, в] , т. к. , согласно оценкам, поверхностная энергия у фасеток (ЗЗТ) примерно в два раза меньше чем у пленарной поверхности (311).

Картина ДБЭ сохраняется при гомоэпитаксиальном росте (СдАе на баАз и А1Аз на А1А&) и не зависит от скорости роста и ггмпературы подложки и широком диапазоне технологических режимов (1-3). Данный результат также свидетельствует о том, что геометрия фасетирования определяется минимумом поверхностной энергии, а не кинетическими особенностями процесса роста.

1. 2. 6. Другие фасетированные поверхности.

Степень их упорядоченности.

К настоящему примени периодический ( или кипэинерполическио)

массивы микрофасеток обнаружены также на поверхностях (210), (331) а

(7 ]. По всей видимости, бол!шан часть поверхностей с высоким индексом Миллера фасетируттсн при типичных для МПЗ условии роста Степень упорядоченности фасетированных поверхностей мо»пг бить различной длч различных типов фасотирования и условий пырашинлнлк Согласно данным Два. высокая стечет, упорядоченности может быть достигнута в случаи массивен флсегон на понврхнис 1 и (НМЛ [з). В случае некоторых других поверхностей характ ер,11,1* размер помвна. согласно данным ДБЭ, составляет всего 100-200А [4,7 | Следу от также отметить, что при ныращииании слоев * многослойных структур на микросконически-упорядоченных фасатированных моворхчосгях н оптимальных технологических режимах, каких-либо макроскопических шероховатостей поверхности выявлено но было Полученные плинии являются зеркально-гладкими на глаз и демонс1 рируш пл.шарму»; поверхность в изображениях^ полученных в сканир^ мром чл.м (рг.пиоч микроскопе

1. 3. Гетероэпитаксиальный рост на фасетированных поверхностях.

При гетерозпитаксиальном росте на фасетированной поверхности 1311) наблюдаются особенности динамики интенсивности дифракционных рефлексов. Несмотря на то, что общая картина дифракции не изменяется, интенсивность рефлексов претерпевает выраженные осцилляции при начальной стадии роста AlAs на GaAs и GaAs на AlAs [1-3]. Монотонное изменение интенсивности соответствует осаждению на поверхности (311) в среднем трёх нонослоёв материала. При осаждении ещё трёх монослоёв интенсивность дифракционных рефлексов возвращается к исходнону уровню [з]. Полный цикл соответствует. таким образом, осаждению шести нонослоёв d3l], т.е. 10. гА. Подобное поведение отражает изменение фазы фасетирования на поверхности при гетероэпигаксии. Изменение фазы можот быть интерпретировано как ' квазизаполнэние' канавок гетерогенными атомами и 'коазивосстановление' поверхности во время второй части цикла. После этого, при продолжении роста, никаких изменений в картине ЯБЭ но происходит.

Иы предположили [1-3], что изменение фазы поверхностной структуры обусловлено небольшим рассогласованием параметров решётки GaAs- и AlAs, приводящему к появлению упругих напряжений. Благодаря этим напряжениям гетерозпитаксиальный рост на боковых поверхностях делается энергетически невыгодный, что приводит к образованию зародышей на нижних террасах. Исходя из принципа минимизации энергии, поступающие на поверхность атомы и молекулы будут формировать островновые кластеры [1-3,5] с локально завершённым измененном фазы фасетирования поверхности.

Изменение длины кластеров при МПЗ приводит к изменению интенсивности рефлексов ЯБЭ, хотя сам вид картины ДБЭ остаётся неизменным. В этом смысле, наблюдаеные осцилляции имеют ту же природу, что к осцилляции интенсивности рефлексов ДБЭ, наблюдаемые при МПЭ на поверхности (100), обусловленные разрастанием островков роста высотой в один нонослой.

Результирующая многослойная структура GaAs-AlAs, выращенная на поверхности (311), представляет собой набор слоев GaAs и AlAs переменной толщины. Более тонкие и более толстые области 'GaAs я AlAs ориентированы вдоль направления [233] я формируют периодически ii массив квантовых проволок, полученный in situ непосредственно

в процессе роста. Соответствующая структура гетерограпиц GaAs/AlAs была выявлена при понощи электронной микроскопии высокого разрешения (ЭМВР) на просвет [2,31.

Осцилляции интенсивностей рефлексов ДЕЗ наблюдаются и при готероэпмтаксии на фасетированной поверхности (211). В ион случае могут быть сформированы нассивы квантовых точек [2].

На фасатированной поверхности (110) рост осуществляется путём движения накроступеней и говорить о смене фазы фасетирования нельзя. Осцилляции интенсивности рефлексов ДЗЭ не наблюдаются Вместе с тем. формирование массива квантовых проволок, обнаруживаемых в ЭМВР, может быть объяснено как зарождением гетерогенных кластеров у границ ступеней, так и большей скоростью роста для ориентации (111)14].

Формирование сверхрешётки с гофрированными (корругированными) высокооднородными гетерограницани было исследовано методом электронной микроскопии на просвет для фасетированной вхцинальной поверхности GaAs(100) (9 ].

Готероэпитаксия соединений с большим рассогласованием параметров решётка при росте на фасетировэнных поверхностях (311), (211) приводит к планархзации поверхности, по-видимому, вследствие выигрыша в упругой энергии при уненьоении площади Поверхности.

1.4.Образование микроскопических кластеров на фасетярованных . поверхностях. Изготовление изолированных квантовых проволок и точок.

Возможность пряного выращивания GaAs квантовых кластеров в AlAs матрице я наоборот непосредственно следует из механизма гето-роэпитакспалького роста на фасетированных поверхностях. При этом, однако, налесть геометрических размеров кластеров (высота 20, «Л, перина 32& в случае поверхности (311)А) приводит к столь большой величине сдвига уровня размерного квантования для электронов, принадлежащих Г-мннинуму зоны проводимости GaAu. что нижним энергетическим состоянием для электронов становится X -минимум зоны проио-диности Al Аз (гетеропереход II типа). Такие киантовыи кластеры имеют непрямую структуру зон о реальном пространство. Билае аню-ресны для физических исследований и приборных приложений прчмо-юн-Ныо квантовые проволоки и точки [5]. получаемые при ынолрении

кластеров GaAs в промежуточный слой Л1Ав, расположенный между Двумя слоями'GaAa [5,6].

2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФОРМИРОВАНИЯ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ЯРИ мпэ.

Легирование и, особенно, поверхностная сегрегация основных компонентов и принесей часто играют определяющую роль в морфологической однородности выращиваемых гнтероструктур, что п обуславливает исключительную важность адекватного описания этих процессов. МПЭ традиционно рассматригглась как суще стеевно неравновесный процесс, к которому неприменимы представления классической термодк-наняки и всю информацию о процессах роста можно получить лиш» при исследовании кинетики конкретных реакций на поверхности.

Позднее было однако показано, что попытки построения термодинамического описания процессов при МПЗ вполне обоснованы (12,13]. Так, например, концентрация неравноБесных дефзктов в эпитаксиапь-ных слоях полученных МПЭ не выше, чем при использовании гругих квазиравновосных' методик опитаксиального выращивания, таких как жидкофазная (ЖФЭ) и газофазная (ГФЭ) эпитаксии. Было также обнаружен с, что температура потока иолекул от поверхности рэвна темпера-■ гуре подложки, независимо от температуры молекул, приходящих на поверхность, что указывает на то, чго за время, существенно меньшее времени выращивания одного ионослоя, систона успевает прийти в состояние термодинамического равновесия, даже при сравнительно больших избыточных потоках элемента III группы. Отехионетрия растущего слоя бинарного соединения в данном случае оказывается не зависящей от скорости роста, а определяется равновесными параметрами, за которые были приняты [9-20] температура подложки и эффективное давление элемента V группы, которому соответствует поток атомов от поверхности. Скорость, роста и состав растущего соединения определяются реакциями взаимодействия молекул V группы с агонами III группы с образованием молекул соединения А3В5 в твёрдой фазе (с учётом их активности), реакциями взаимодействия дикер-кых и тетрамерных молекул элемента V группы и уравнением, выражавшим закон сохранения масс взаимодействующих компонентов; т.е. баланса потоков, приходящих на поверхность, уходящих с неё ведущих на рост. При гетероэпитаксии тонких слоёв необходимо также учиты-

вать вклад упругой энергии, обусловленной рассогласованием параметров решёток слоя и подложки [11,18,19].

2. 1. Хкния точечных дефектов при МПЭ.

Тип и концентрация собственных дефектов может играть важную роль, влияя на концентрацию свободных носителей при данных условиях роста, а следовательно, на процесс внедрения примесей а их диффузию. Мы впервке рассмотрели равновесие основных собственных дефектов н GaAs [ 11,1 В,20]: междуу^лий и вакансий мышьяка и вакансий галлия применительно к условиям ЛПЭ с использованием дзттых для конст?нт равновесия соответствующих реакцкй взаимодействия, полученных при анализе экспериментальных данных в ГФЭ и ЖФЭ. Нами былс по:<азано, что основным типом собственных дефектов при типичных для МПЭ температурах псдложки и давлениях мышьяка являются ионизованные вакансии мышьяка, образующие в GaAs доиорные состояния, причбм их концентрация в сл'гчае специально- нелегированк^х слоёв не превышает 1-1018см"3. При этом, гаканси;. мышьяка, определяя концентрацию свободных носителей при росте, влкяют на внедрение примесей в слои и их перераспределение по подреш&ткам [11,14,20]. Умеренное легирование материала донорной приносью до концентрации -Ю^см"3 может на несколько порядков величины уменьшить концентрацию ионизованных вакансий мышьяка. Напротив, высокий уровень легирсванил слоов акцепторной пчимесью резко увеличивает концентрацию заряженных вакансии мышьяка ь.^лоть дс величин порядка Ю1'- 10wcm 3. Коцентрация собстваншлх дефектов существенно изменяется (уменьшается) при охлаждении слоев до комнатной температуры за счёт взаимной аннигиляции дефектов разных типов, их рекомбинации ка поверхности и формирования конгломератов, тон не меьаэ, некоторая концентрация дофектоз, неравновесных при комнатной температуре, оказывается замороженной. Р спектрах ФЛ слоев Ga^G, легированных оловом, при низких (4,2 -150;с) температурах измерения МЫ наблюдали полосу при энергии 1, 35эВ (77К). Исследования слпёо, выращеьных б различных тохнологических условиях, а также спэкт-ральное положение полосы и температурные зависимости её интенсив ности показали, что за данную полосу ответственны излучат елькь>е переходы "зона проводимости - акцепторный уровень вакансии галлия". Теоретический расчет с исполь ин.анием констант раановес/я дли реакций образования собственных аспектов в GaAs. известных пь

данных для ГФЭ и ЖФЭ,, хорошо количественно объясняет экспериментально-наблюдаемые зависимости концентрации вакансий галлия от параметров роста при МПЭ. Нами было показано, что концентрация вакансий галлия в слоях возрастает по мере увеличения уровня умышленного легирования донорной принесыо и по мере уменьшения температуры подложки при росте [20].

2. 2. Легирование при НПЭ.

Для адекватного описания процессов легирования при НПЭ необходимо рассмотреть реакции встраивания примеси в соответствующую подрешётку (подрешётки для амфотерных примесей), уравнения элект-ронэйтральности и уравнения, выражающего закон сохранения массы примесных атомов [14,20]. В данной работе было впервые показано, что внедрение всех основных примесей, типично используемых в НПЭ (Бп, 31, й, Эе, Те, Мп, Ве, Мд), может быть описано в рамках предложенной ' термодинамической модели. Было гакже экспериментально показано, что концентрация основных фоновых акцепторов (С, Мп, Се) в слоях существенно возрастает по мере увеличения уровня легирования донорной прянесыо. Лля Мпс> и Сед> было получено хорошее количественное соответствие между теорией и экспериментом [13,14,20]. В данной работе, в рамках термодинамической модели, были также количественно объяснены экспериментально-наблюдаемые технологические зависимости концентрации комплексов кислорода и кремния в сильнолегированных кремнием слоях.За равно-врскыо давления примесей следует прининать давления, соответствующие поюкам примесных атомов или молекул их соединений от поверхности подложки. Так, атомы серы могут вступать на поверхности ваЛв подложки в реакцию с молекулами СаАв с образованием летучего соединения Ба^, которое и является равновесным соединением р данном случае. Соответственно ■ должны быть записаны соответствующие реакции внедрения.

2 Э. Образование сегрегационных слоев. Нарушение равновесия "обьём-приповерхностный монослой твёрдой фазы".

В случае НПЭ бинарных соединений величина избыточного давления наиов элемента 5Й группы, необходимого для поддержания однофазного роста, как правило, невелик* а определяется давлением

паров элемента 5й группы влоль границы ликвидуса соответствующей системы со стороны обогащения металлическьч компонентом [11,20].

Ситуация существенно изменяется при переходе к многоксмпонент» ™нын системам, например: твёрдым растворан или легированным бинарным соединениям. Увеличение числа компонент на единицу приводит к увеличению вариантности систчны также на единицу. Таким образон, давление паров элемента 5й группы, вообще говоря, в данном случае не является только лишь функцией эт температуры, но и зависит от гостава твёрдого раствора (уровня легирования бинарного сопдин^-ния), находящегося в равновесии с жидкой фазой. Напримеп, равновесное данлениа мышьяка над насыщенным раствором GaAs в олове на много порядков величины превышает давлениэ паров мышьяка над GaGaAr ликвидусом бинарной системы и при умеренных температурах роста (-боо'с) существенно превышает допустимые давлечия пучка мышьяка при МПЭ (~10"5-10 4Тор. ) [12,15,16]. Для примесей с низким давлением паров возникновение гегрегациолнзго слоя возно>..но (испарение нало по сравнению с потоком атомов на поверхность подложки) и при конечных скоростях роста термодинамически выгодно (принцип Лы-Шагелье). При этой, концентрация примеси в приповерхностном слое твёрдой фазы должна соответствовать составу ' плавающего' на поверхности сегрегационного слоя квазижидкой фазы, т. с. должна быть близка к пределу растворимости. Вместе с тен, объемная концентрация р.томсе примеси определяется в простом случае, соотношением потоков атомов принеси и галли.ч, . V. е. мэжет быть суичст-венно Ныжо предельной растворимости. Если коэффициент диффузии примеси достаточно велик (слово в GaAs). так, что формировать энергетически выгодного приповерхностного мснослоя твёрдой фазь.. обогащенного атонами примеси, оказывается возножкын за время пыра-щивания одного ионослся, сегрегационный слой возникньт. Если ъо коэффициент диффузии прикеси очень мал (бе в GaAs при невысоких уровнях легирования и температурах подложки»,, легирование идёт по механизму захоронения прибывающих примесных атомов [13]. Формирование обогащенного примесью приповерхностного слоя твёрдой фазы при сегрегации кожот приводить к скачкообразному возрастание коэффициента диффузии примеси [15,16].

Данные теорвткческого анализа, проведенного в данной робитн [12, 15, 16}, находится в хорошзч количественном ,?аглас-ки с многочисленными экспериментальными данными длi GaAs:So и объясняют так*е. почему практически все примеси с низким давленном Парив (Sri, SI.

Ве) имеют тенденцию к сегрегации на поверхности, которая искет быть отчасти-скрыта (Бх, Ве) низким коэффициентом диффузии.

Аналогично было показано [12, 1В, 17}, что при выращивании многокомпонентного тэёрдого раствора с двумя элементами Зй группы, при определённых технологических условиях (т.н. "запрещённый" диапазон температур подложки) на поверхности кожет образовываться сегрегационный слой квазижидкой фазы более летучего металлического компонента. Формирование островков жидкой фазы локально изменяет скорость роста и состав твердого раствора, что приводит к деградации электрофизических и оптических свойств и ухудшению морфологии поверхности. Возникновение сегрегационного слоя в рамках кашей модели должно сопровождаться возникновением поверхностного кено-слоя твёрдой фа?ы состава, отличного от состава объема [12-17].

Давление паров летучего компонента над границей ликвидуса резко возрастает при наличии упругих напряжений в твёрдой фаза (псевцоморфный рост) [18,19].

3. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ГЕТЕРОСТРУКТУР С РАЗМЕРНЫМ КВАНТОНАНИЕМ В ОДНОН, ДВУХ И ТРЕХ ИЗМЕРЕНИЯХ.

Исследования фундаментальных свойств низкоразмерных систем имеют как значительное самостоятельное значение, так и совершенно необходимы для разработки элементной базы микро- и оптоэлектронных приборов нового поколения. С другой стороны, данные исследования могут быть проведены лишь на структурах, обладающих вчеокой степенью чистоты и кристаллографического совершенства, с бездефектными и морфологически-однородными гетерограницани. Создание воспроизводимой технологии получения таких структур, в свою очорэдь, межет быть осуществлено на основе комплексного исследования влияния технологических параметров на свойства получаемых структур. Таким образом, важной особенностью современного этапа развития физики и техники полупроводников является то, что юезршенствова-ние технологии и исследование свойств квантоворазмерных структур оказываются не просто тесно взаимосвязаны, а неразрывны, и ведутся. как правило, одновременно.

3.1.Спектроскопия возбуждения люминесценции как метод исследования свойств нкзкоразмерных систен.

Спектроскопия возбуждения люминесценции ножет быть использована:

- для анализа спектра электронных состояний исследуемой структуры. В СВЛ квантовых ям, например, как правило, проявляются особенности, соответственно оптическим переходам с участием различны:: подзон размерного квантования, наблюдаются основные и возбужден ные состояния эксигонов; разрешённые (Лп-О), часткчно-разрешёнпые (Дп-2, 4, ...), 'гапрешённые" ¡(Лп-1, 3,...). Эти др.ш!ые могут быть использованы, например, для определе!шя величин разрывов зоны проводимости и валентной зоны на гетеропереходе, определения касс тяж4лой к лёгкой дырок, др.;

- для исследования механизма релаксации фотовозбуждённых электронно-дырочных пар в кваьтоворазмерчих структурах (релаксация .ю механизму горячих экситоноп или независимая релаксация электронов и дырок) [21];

для исследования коэффициента пропускания квантовора=мерной структуры (из спектров подавления люминесценции, связанной с нижележащими, например, буферами слоями) [22] ;

- для исследования эффектов локализации и транспорта неравновесных носителей в хвЕШУоворазмерныз: структурах 123-28].

В ходе данной работы было показано, что только весь комплекс вышеперечисленных исследований позволяет получить достоверную информацию о КР гьтероструктурах, в противном случае, правильная интерпретация наблюдаемых в спектрах возбуждения люминесценции (ВЦ) особенностей или невозможна или крайне затруднена.

3.1.1. СВЛ локализованных состояний в КР гятероструктурах.

В СВЛ КР гетереструктур обычно наблюдаются яркопыраженныа лики, при энергиях фотонов, близких к энергиям подзон размерного квантования. Эти пики традиционно приписываются особенностям спектра поглощения обусловленными экситонами с участием лёгких л тяжёлых дырок. Детальное сопоставление спектрои ВЛ и оптического поглощения или подавления люминесценции, однако, показывает, чю указаш1ыи пики в СВЛ локализованных эксиюнсп могут быть существенно сдвинуты п сторону моньших энергий фотонов, мо сравнении с

пикани, обусловленными экситонами в спектрах оптического поглощения или подавления ФЛ [22,2е,271. В случае короткопериолкых сверхрешёток этот сдвиг может достигать 30-50мэВ, а иля более высоких подгон размерного квантования - и больших величин. Более того, характер спектра ВЛ существенно изменяется при изменении энергии наблюдения по контуру неоднородно-уширенной линии ФЛ локализованных экситонов (селективная СЕЛ). Этот эффект наиболее выражен при малых плотностях возбуждения, когда большая часть фотовозбуждённых свободных носителей и экситоное рекомбкнирует базнзлучательно. В том случае, когда фотовозбуждённые носители рождаются в хвостах плотности состояний, обусловленных, например, локальными уширения-ми стенок квантовых ям, вероятность достичь центров бозызлучатоль-ной рекомбинации для них существенно подавлена. Этот эффзкт и обуславливает появление интенсивных "квазиэкситонных" пиков в спектрах ВЛ. В данной работе было показано, что достаточно хорошее понимание истинного спектра плотности состояний и характера локализованных состояний может быть получено с использованием селективной СВЛ [22,26,27]. Так, например, спектры ВЛ коротковолнового края линии ФЛ в наибольшей степени соответствуют истинному спектру плотности состояний, а спектры ВЛ длинноволнового края линии могут кардинально отличаться от него. Крупномасштабным (в плоскости слоев) флуктуациям гетерограниц соответствуют спектры ВЛ, похожие на спектры поглощения, но характерные для "уширенных" (по сравнению с истинной средней шириной) квантовых ям. Мелкомасштабным флукгуациям соответствуют очень резкие "квазиэкситонные" пики с длинноволнового края первой подзоны размерного квантования для экситонов, образованных с участием тяжёлых и легких дырок. Затем слодует резкий спад интенсивности ФЛ. Для определения истинной величины неоднородного уширения экситонных состояний следует пользоваться спектрами поглощения или подавления люминесценции или спектрами оптического отражении [22,26,29], так как соответствующие данные, полученные из СВЛ, могут давать как существенно заниженные, так и завышенные значения.

СВЛ короткопернодных свершрешеток с одиночной "расширенной" квантовой ямой говорит о том, что спектры ВЛ КЯ близки к спектрам поглощения КПСР, но "экситонные" наксинуны несколько сдвяруты в сторону больших энергий фотона (такие спектры характеризуют вероятность транспорта нератновесных носителей и экситонов по КПСР), Iиектры ВЛ линих локализованных экситонов в КПСР дают выраженные

"квазиэкситонные1' кахспнукы, сдвинутые в сторону меньших энергий фотонов от наксинунов в спектрах поглощения (гакин спектры характеризуют вероятность локализации неравновесных носителей и эхсито-нов на флуктуациях гетерограниц в КПСР!.

3.1. 2. Исследование процессов релаксации неравновесных носителей и экситонов в структурах с квантовыми ямами и сверхрешётках.

Л Сай5 и СаАэ-АЮаАз СКЯ энергия связи экситонов существенно меньше энергии ЬО-фожжа, юэгэму фотоиозбуждённыа злоктроьы л дырки релаксируют раздельно. Если электроны б зоне проаодимосгк рождаются с анергией, резонансной одному или нескольким ЬО-фононаи, они очень быстро релаксируют на дно подзоны, где могут захватиться, например, лрикесью и рекомбиниропать излучательно. В протизкок случае релаксация идёт медленнее и вероятность бёзызлу-чательной рекомбитщии возрастает. В спектрах ВЛ это приводит к появлению осцилляций с периодом 42-44нэВ, начиная с энергии икси-тонного континуума (период осцилляций больше энергии ЬО-фонона -ЗбмэВ, т. к. для фотовозбуждения "резонансного" электрона необходимо создать и "нерезонансную" дырку).

В случао КПСР с выраженной концентрацией мелкомасштабных локализующих флуктуаций, однако, в СВЛ локализованных экситонов наблюдаются интенсивные резкие пики с периодом ЗбмэВ, свидетельствующие о релаксации фотовозбуждённых электронно-дырочных пар по иеханизну горячих экситонов [22], что совершенно не характерно для СаАз и квантовых як на его основе. Исследования селективной СВЛ показали, что выраженные осцилляции наблюдаются только для центральной и длинноволновой части линии ФЛ локализованных экситонов, что указывает на то.что за модификацию механкзна релаксации ответственны мелкомасштабные локализующие флуктуации потенциала, большинство же электронно-дырочных пар рождённых пространственно вне этих флуктуации, релаксируют раздельно [22]. Полученный э данной работе результат особенно важен тем, что мелкомасштабные флуктуации потенциала в КПСР моделирую" процессы в квантовых пиозолоках и точках [1-5, ¿1].

- г.4 -

3. 2. Люминесцентные свойства структур с двумерный

электронным газом.

Исследование люминесцентных свойств гетеросгруктур с двумерным электронным газом является в настоящее время одним из важиэйших методов изучения фундаментальных свойств низкоразмерных систем (14 1.

В данной работе исследовались люминесцентные свойства двойных гетероструктур г. двумерным электронным газом (ДЭГ) в системах СаАб-А13аАй и 1п0аАз-А11пАб [30.31]. В обоих случаях в спектрах ФЛ наблюдается коротковолновая затяжка линии ФЛ, которая обусловлена рекомбинацией равновесных электронов с большим значеьием иолнового вектора. Появление этой люнинесценции связывается с частичным снятием запрета для переходов, с Дк но равным нулю, обусловленным локализацией фотовозбуждённых дырок. Кроме того, при высоких концентрациях двунерных электронов в квантовой яме неравновесные дырки нвлнютсн "горячими", т е. их температура может быть существенно выше температуры решётки. В спектрах ФЛ СаАэ-АЮаАз КЯ с ДЭГ наблюдаю!ся также пики, обусловлонные переходами между электронами во второй подзоне размерного квантования и дырками в первой (кеа-зизапрещвьные переходы) и переходами между электронами и горячими дырками во второй подзоне размерного квантования. Интенсивность обоих пиков была мала по сравнению с интенсивностью основной линии, обусловленной переходами нежду электронами и дырками вблизи дна первой подзоны размерного ккактованип [30].

В спектре ФЛ СпСаАБ-ЛИпАз модулирование-легированных структур с ЮГ наблюдается интенсивный пик ФЛ, соответствующий рекомбинации элеюронов с волновыми векторами, близкими к Ит (сингулярность на уровне Ферии - СУФ). Люмине£ц^нцию с участием электронов из второй подзоны размерного кьантоььннл в данном случае можно было исключить, так как для узких квантовых ям, исследованных в данной работе, вторая подзона лежала по энергии существенно выше уровня Ферми. Мы предположили, что СУФ связана с локализацией неравновесных дырок на флуктуациях состава ■ 1гЛЗаАз квантовой ямы, приводящий к образованию положительно-заряженных, локализованных в пространстве центров. Уволиченне вероятности излучательиой рекомбинации для электронов с к, близкими к было объяснено притяжением этих электронов положительно-заряженной локализованной дыркой. т. к только такие электроны могут двигаться в электрическом

поле. Электроны с Je<кг лишены этой возможности а силу принципа запрета Паули, потону что все состояния вплоть до заполнены и возможность увеличения кинетической энергии отсутствует. Такой механизм рекомбинации, на самом деле, должен рассматриваться как многочастичное электронно-дырочноо рассеяние и объясняет большое разнообразие экспериментальных данных, имеющихся в литературе. Б случае, InGaAs квантовых ян, центральная часть которых легировалась акцепторной примесью (Ве), СУФ отсутствовала, хотя сам спектр ФЛ имел характерную ступенчатую фор ну. Действительно, несмотря на то. что неравновесные дырки в данном случае сильно пространственно локализованы на конах акцепторов, центр локализации в целом является электрически нейтральным Электроны с энергиями вблизи уровня Ферми г. о. не имеют преимуществ перед остальными электронами для излучательной рекомбинации. Данная интерпретация была также подтверждена магнитооптическими исследованиями (Л]. Наблюдавшееся впервые в данной работе расщепление СУФ на дпэ при повышении температуры было объяснено наличием цвух механизмов локализации неравновесных дырок; флуктуацияки состава твёрдого раствора л мелкомасштабными локальными уширениями КЯ.

3.3.Формирование и распад квазитрехнерной элэктронно-

дырочкой плазны вблизи одиночного гетероперехода с -ДЭГ.

В данной работе было обнаружено явление образования кьази-трёхмерпой электронно-дырочной плазмы вблизи одиночного гетероперехода с ДЭГ и исследовалась природа этого явления. Нами было .обнаружено, что эффективность иглучателыюй рекомбинации свободных экситонов в слое GaAs одиночных гетероструктур GaAs/AlGaAs существенно выше при селективном легировании AlGaAs покорной примесью, обуславливающей образование канала ДЭГ [20,32). Из исследований комбинационного рассеяния света (КРС) в таких структурах следует, что вблизи гетероперехода возникает область формирования квази-грёхмерной электронно-дырочной плазмы, эффективно экранирующей взаимодействие света с LO-фононами GaAs[32] . Область удержания плазмы составляет 1S00-2000Ä. При послойном анодном окислении слоя AlGaAs существенных изменений в спектрах КРС ив происходит вплоть до некоторой критической толщины AlGaAs <^Кр. после чего интенсивность ФЛ резко уменьшается, а интенсивность КРС на LO-фононэх GaAs резко возрастала. Зависимости носили выраженный ступенчатый ^эрз:<-

-гетер с характерной шириной ступени в 5,7Á. Так как при анодной

окислении реально измеряется приложенное напряжение, а толщина пересчитывается исходя из калибровочных измерений, последний фа'<т свидтсльствует о реализация послойного механизма анодного окисления. ocyü: ствпявщегося сразу на один параметр решётки при достижении некоторсго порогового напряжения. ПослоГлшй механизм анод> -окисления позволяет опредалить критическую tojiiskiiv слоя AlGaAs с высокой точностью: dKp-dsp+líoÁi 15А). Это означает, что критическая толщина определяется исключительно шириной легированного (No-ю1есм~э) слоя AlGaAs и не зависит от ширины нзлегированной прослойки ds? б циапазоне 50-200á. Холловские измерения также показали исчезновение ДЭГ при близких значениях толщин, однако зависимости проводимости не носили столь резкого характера, что было связано с неизбежным неоднородным окислением пластин большой площади. Экспериментально-определённые значения критической толщины определяют ничинально-возможную толщину легированного слоя AlGaAs С150Á), необходимую для образования ДЭГ, соответственно задают диапазон толщин подзатворных слоёв для оптимальной геометрии транзистора с высокой подвижностью электронов.

3. 4. Свойства корругироЕакных сворхрешёток, выращенных на

поверхности (311)А: массивы квантовых проволок.

В данной работе впервые исследовались свойства корругирован-

аых сверхрешёток (КСР) GaAs/AlAs, выращенных на поверхности (31 DA [¡-3,5,21]. Микроскош-чески-упоридоченное фасетироваиие поверхности и противофазный рост приводили (сн. главу 1) к образованию периодической модуляции толщин слоёв вдоль направления [01!]. Период модуляции состаллял 32Á. а разница между широкими ч узкими областями модулированных по толщине слоёв - 20,лА, как это следовало из данных дифракции быстрых электронов и электронной микроскопии на просвет [2,3]. В огличие от сворхрешёток, выращенных на поверхности (100), корругированныо сверхрошйтки (311)А обладают оптической анизотропией в плоскости слоёв: Ькситонные переходы (в спектрах ФЛ. ВЛ, оптического поглощения) с участием тяжёлых дырок более выражены для поляризации света, параллельной проволокам, а с участием легких дырок - перпендикулярной проволокам. Указанная закономерность хорошо согласуется с теоретическими оценками для матричных элементов соответствующих переходов. В случае КСР, с

напой средней толщиной слоя ваАв (-20А) степень поляризация ФЛ достигала -Э05С [2,3]. Рентгеноструктурный анализ (3] и данные по КРС в области сложенных акустических фононов [33] свидетельствовали о высокой структурном совершенстве я хорошей периодичности полученных структур.

В отличие от локализованных состояний в квантовых яках и сверхрешётках с пленарными гетерограницамн, флуктуации средней ширины слоя в корругированных СР, приводят к формированию локализа-ционного потенциала с очень калыии размерами в плоскости словв, порядка одного периода. Сильное пространственное ограничение локализованного экситона в этом случае приводит к появлению интенсивных линий фононных повторений с длинноволновой стороны спектра, что нетипично для прямозонных СР, выращенных на поверхности (100)[21].

Характерной особенностью массивов квантовых проволок является релаксация фотовозбуждённых электронно-дырочных пар по механизму горячих экситонов, что выражается в появлении линий, отстоящих на энергию одного или нескольких ЬО-фононов от возбуждающей линии (в спектрах ФЛ) или от энергии наблюдения (в спектрах ВЛ) [1-5,21]. В отличие от подобного механизма релаксации в сверхрешётках с выраженными мелкомасштабными флуктуацияни локализующего потенциала [22], в данном случае линия, отстоящая от энергии возбуждающего кванта на энергию, кратную энергии ЬО-фонона, проявляется на коротковолновом спаде основной линии экситоиной люминесценции. Осцилляции в спектрах ВЛ также наиболее выражены при энергиях наблюдения,.соответствующих люминесценции нетермализованных экситонов [1-3,21]. Данные результаты свидетельствуют о том, что указанный механизм релаксации а случае нассивов квантовых проволок является доминирующим и не связан с локализованными состояниями, мы считаен, что эффект обусловлен дополнительным пространственным ограничением для электронов к нырок в КСР и аналогичен появлению близнецовой рекомбинации в ¡СЯ при включения сильного магнитного поля, направленного по нормали к слоям [15 ].

В КСР 6аАа/А1Ав второго рода (Г мянямум зоны проводимости в слоях ваАв находится выше по энергии, чем Х-минимум в слоях А1Ав), в отличие от СР, выращенных на поверхности (100) с планарныхя гетерограницами, наблюдается выраженное замешивание Г я Х-минимумов зоны проводимости, проявляющееся в появления выраженного поглощения между энергией люкянесцекции (обусловленной Х-экситонаии) к энергией Г-экситона, образованного с участием

тяжёлой дыр к ri [3]. СверхрешЗтки второго рода, выражевные на поверхности 1311), обладают исключительно высокой эффективностью язлучательной рекомбинации из непрямого минимума эоны прояодимостк вплоть до комнатной температуры.

При исследовании электрофизических свойств корругярованных CP была обнаружена сильная анизотропия дырочной проводимости в плоскости слоёв. В случае кодулированно-легированной КСР со средней шириной слоя 5ОА, проводиность в направлении, паряллельнск проволокам, в пять раз превышала проводимость в перпэндикулярном направлении [3].

Прямозонные КСР. выращенные на поверхности (311)А, обладают исключительно высокой эффективностью излучательной рекомбинации. В данной работе было обнаружено, что интегральная интенсивность ФЛ КСР уже при умеренных плотностях возбуждения (-20 Вт-си"2) практически не зависит от температуры наблюдения в диапазоне от 5 до 4001С [1-3].

3 5.Свойства корругированных сверхрешёток, выращенных на других поверхностях.

Свойства КСР, взращенных на поверхностях (211)В, (111), (110), судесгвенчс различаются [2. 4]. Вместе с тем, удаётск выделить к ряд общих закономерностей. Во всех исследованных типах КСР релаксация фотовозбуждённых носителей идёт по неханизму горячих экснтоиов. Структуры с квантовмми проволоками или сильно-несимметричными квантовыми точками демонстрируют выраженную оптическую анизотропию.

J е. Свойства структур с изолированными квантовыни проволоками и точками.

изолированные квантовые проволоки и точки изготавливались на поверхности (311)А при помощи метода, описанного в разделе 1.4 [fi,7,8]. При высоких температурах роста и его длительных прерываниях на гетерограницах длина квантовых кластеров была велика и они могли рассматриваться как квантовые проволоки. Напротив, при низких температурах подложки длина квантовых нластероя была кала и' спи могли рассматриваться как квантовые точки.

Важной отличительней чертой структур с квантовыми проволоками и точками является существенное возрастание силы осциллятора для экситонных и мзжзонных переходов [291, что исключительно важно при конструировании таких олтоэлектронных переходов как оптические модуляторы и лаз&ры.

«.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИН РАЗРЫВОВ ЗОН И ЭФФЕКТИВНЫХ МЛСС НОСИТЕЛЕ« ОПТИЧЕСКИМИ НЕТОЛА ПИ.

В данной работе были предложены способы определения величины разрывов тон и эффективных касс носителей в КР гетероструктурах, включая исследования: ФЛ "запрещённых" переходов в селлктьччо -легированных квантовых лмах [30], 4>Л мелких водородогодобных акцепторов в коротконериодкых сверхрешётках [34], ФЛ глубоких акцепторных примосей в квантовых ямах [35].

4. 1. Люминесценция углерода в короткопериодных сверхрешётках СаАз-АДАг.

Как показывают теоретические расчеты, энергии связи состояний водородоподобпых акцепторов на краю и в центре' квантовой ямы возрастают по керэ уменьшения ей ширины. В данной работе исследовалась зависимость энергии связи мелкогс ведородоподоиного акцептора углерода в подрешётке нышьяка для состояний в центре и на краю квантовой ямы. Ширина квантовой ямы з исследованных структурах варьировалась от 140 до 25А. Состав бг.рьероз А1 ва ^Аэ был выбран равным 0,35 или 1 [20,34,36,371. Исслэдоаалась также примесная люминесценция одиночного гетероперехода [20,38]. Нами было показано, что а широких квантовых ямах энергия связи лодородоподо-6ного акцептора несколько возрастает с унеььианиом ширины ямы. В случае очень узких квантовых ям СаАз/А1Ав энергия связи сильно зависит от высоты потенциальных барьеров. В данной работе было обнаружено, что энергия связи возрастает до 60мэВ, что может б^дть объяснено только большой величиной разрыва валентной зонл (-500 кэВ). Мы обнаружили, что в случае очень узки:»: барьеров энергия связи акцептора на краю ямы зависит от толщины слоёь А1йз р сверхрешётке и возрастает по мере её уменьшения. Исследованич ФЛ мелких акцепторов в корсткоперкодных СР представляе-1- собой исключительно удобный способ оценки величины разрыва зон на гетеропереход0

- 30 -

4. 2. Люминесценция марганца в Са1пАв/А11пАв структурах с квантовыми ямам».

В спектрах 4Л специально-нелегированных структур с квантовыми ямами Са0 4?1по 5;)Ав/А10 481по ^Аа, выращенных МПЭ на подложках 1пР,. мы обнаружили два пика. обусловленные примесью марганца в центре и на краю квантовой ямы. Марганец эффективно диффундирует в слон из полуизолирующей подложки 1пР:Ре. Энергия связи марганца, равная 53£3мэв в толстых слоях Сао <?1по 53Ав, возрастает до 8013 мэВ для состояния нарганца в центре квантовой ямы (5вА). Подобное резкое возрастание энергия связи глубокого акцептора можно объяснить, принимая во внимание тот факт, что Мп, как переходный металл, может быть принят за "уровень сравнения" в соединениях АУ (энергия уровня Мп фиксирована в запрещенное зоне и практически не зависит от состава матрицы А3В5). Из наших данных следует, что касса тяжёлой дырки в вао 47Тп0 квантовой яме <0,37 в^, а величина разрыва валентно! зоны >210 мэВ [351.

Б.ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КВАНТОВОРАЗМЕРЦЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР

В ПРИБОРНЫХ СТРУКТУРАХ ДЛЯ ИИКРО- И ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ.

В данной работе были получены низкопороговые гетеролазеры в системах СаАв-АЮаАв и 1пСаАв-А1СаАв на основе квантоворазмерных гетероструктур, работающие в диапазоне О, 7-1, 1|лп (300К.) [33-45]^ и были исследованы их свойства. Нами было показано, что сверхнизкие пороговые плотности тока (<30А-си"г, ЗООК) могут быть получены лишь при оптимальной конструкции волноводных областей, использовании короткопориодных сверхрешёток для улучшения планарнэсти гета-рограниц в активной области [39-43}, подавлении эффектов поверхностной рекомбинации или диффузионного растекания неравновесных носителей из области генерации (41,42,44),

В данной работе были впервые в стране реализованы резонансно-туннельные структуры с отрицательным дифференциальным сопротивлением вплоть до комнатной температуры и предложены оптические способы их коммутации [46.47].

Оптимизации технологических режимов, прсвед&нная на основе, термодинамического анализа процессов роста и исследования оптичес-

них свойств структур, Позволила получить квантоворазнерные гетеро-структуры с высокой подвижностью двунерных электронов [48-52].

В данной работа были исслэдованы люминесцентные свойства GaAs-AlGaAs сверхрешйток, разупорядоченных при диффузии цинка, и получеш поперечные р-п-переходы при селективной диффузии цинка в структуры с двумерным электронным газон [20.53].

Теоретическое описание фазовых равновосий при НПЗ заложило основы получения высокосовершенных гетероструктур в других полупроводниковых системах для приборов микро- и оптоэлектроники [54.551.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе диссертационной работы получены следующие основные результаты:

1.Созданы научные основы прямого получения кетодом ИПЭ гетероструктур на основе соединений А3В5 с размерным квантованием в одном, двух и трбх измерениях:

- Впервые показано, что некоторые сингулярные поверхности и поверхности с высоким индексом Миллера при типичных для МПЭ условиях роста спонтанно распадаются на упорядоченные массивы микрофасеток. ;

- Исследована топология фасетнрованных поверхностей GaAa и AlAs с ориентацией (311), (211), (110), (111).

- Раскрыт механизм гетероэпитаксиального роста на фасетнрованных поверхностях.

- Впервые получены корругированные сверхрешетки на фасетированных поверхностях.

- Предложен и реализован способ конструирования гетероструктур с изолированными квантовыми проволоками и точками на фасетированных поверхностях.

2.Показано, что при МПЭ легированных бинарных соединений в многокомпонентных твердых растворов поверхностный мснослой твердой фазы может иметь состав, отличный от состава объема. Раскрыта его ключевая роль в установлении фазовых равновесий, формировании сегрегационных слоев примесей я основных компонентов, процессах диффузии принесей.

3. Разработана методика исследования процессов релаксации, транспорта и локализации неравновесных носителей ■ экситонов в кван-товоразнерных гетероструктурах при помощи спектроскопии селективного возбуждения люминесценции.

- Показано, что положения максимумов и форма спектра ВЛ содержат важную информацию о характере локализованных состояний в КР гетероструктурах.

- Показано, что наличие мелкомасштабного беспорядка гетерогранвц я состава барьеров в сверхрашетках приводит к модификации механизма релаксации неравновесных носителей: от раздельной релаксации электронов и дырок и р.елаксации по механизму горячих экситонов.

4.При исследовании свойств КР гетероструктур были впервые обнаружены и интерпретированы новые физические эффекты:

- образование и распад электронно-дырочной плазмы вблизи одиночного селективно-легированного гетероперехода:

- возникновение сингулярности на уровне Ферми в спектрах ФЛ К.Я с двумерным электронным газон;

поляризация люминесценции и оптическая анизотропия спектров поглощения и ВЛ корругированных сверхрешеток и структур с изолированными квантовыми проволоками;

- релаксация неравновесных носителей в корругированных сверхрешетках по механизму горячих экситонов;

- анизотропия дырочной проводимости в корругираванной СР с массивом квантовых проволок;

- гигантское замешивание Г и Х-минимумов зоны проводимости ь корругированных СР;

- возрастание силы осциллятора экситонных переходов в структуре с изолированными квантовыми проволоками;

- сильное возрастание энергий связи водородоподобных акцепторов в коротколериодных СаАи-А1СаАв и СаАв-А1Ав сверхрешитках;

сильное возрастание эноргии связи глубоких акцепторов в 1пСаАв/А11пАо КП.

й. Разработана технология получения совершенных гетероструктур с размерным квантованием в двух и трех измерениях, пригодных для применений в микро- и оптозлектронике

Реализована ЮОХ эффективность излучатсльной рекомбинации в корругированных СР |>пло!Ь до температур наблюдении 400К ( ГСШт • см '').

6.Созданы низкопороговые квантоворазмерные гетеролазеры в системе In-Ga-Al-As, работающие в диапазоне длин волн 1, 1-0, 7цт.

7. Получены резонансно-туннельные структуры па полуизолирующих подложках с отрицательной ветвью дифференциального сопротивления вплоть до комнатной температуры и реализованы способы оптической коннутации таких структур.

Совокупность полученных в работе результатов может быть сформулирована как решение важной для нашей страны проблемы создания научных основ и разработки воспроизводимой технологии получения методом НПЗ гетероструктур с размерным квантованием в одном, двух и трёх измерениях.

СПИСОК ВКЛЮЧЕННЫХ В ДИССЕРТАЦИЮ РАБОТ

J.R.Nfttzel, L.Mweritz, N.N. Ledentsov and K.Ploog "Electronic

properties of semiconductor quantum wire structures grown on (311) surface" Workbook of the Fifth Int. Ccnf. on Modulated Semiconductor Structures, Nara, Japan, 0-12 July 1991, 182-187, Surf. Sci., 1992, 267, 209-213.

2.R.N6tzel, N.M.Ledentsov, L.D<iweritz, M.Hohentein and K.Ploog, "Direct synthesis of corrugated superlattices on non-(100)-oriented surfaces" Phys. Rev. Lett., 68, No 27, 3812-3835,

1991.

3.R,N6tzel, N.N.Ledentsov, L.DSweritz, K.Ploog and M.Hohenstein. "Semiconductor quantum wire structures directly grown on highindex surfaces", Phys. Rev. B, 45, No 7, 3507-3515 (1992).

4.R.N6tzel, L.DSweritz, N.N.Ledentsov and K.Ploog, "Size quantization by faceting in (110)-oriented GaAs/AlAs heterostructu-res". Appl. Phys. Lett., 60, No 13, 1615-1617 (1992),

3 . S. H. Алфёров, А.Ю.Егоров, А.Е.Жуков, С.В.Иванов, П. С. Копьёв, И. II. Леденцов, Б. Я. Нэльцер, В.Н.Устинов, "Выращивание квантовых кластеров GaAs-AlAs на ориентированных не по ( 100) фпсетироваи-ных поверхностях GaAs методом молекулярно-пучковоЯ эпитакси«', ФТП. Т. 26, No 10, 1715-1722 (1992).

6.V.A.Shcukin, A.I.Borovkov, N.N.Ledentsov and P.S.Kop'ev. "Theory of GaAs/AlAs-quancum wire formation on corrugated surfaces". Abstracts of the International Symposium "Nanoetructu-res: Physics and Technology", St.Petersburg. Russia, Juno 1318, 1993, p.102-103.

7.P.S.Kop'ev and N.N.Ledentsov, "New types of laterally-quantized heterostructurea on faceted surfaces". Abstracts of the International Symposium "Nanostructures: Physics and Technology". St.Petersburg, Russia, June 13-18, 1993, p.26-29.

8.N.N.Ledentsov, S.V.Ivanov, V.M.Ustinov, I.G.Tabatadze, A.B.Zbu-kov, B.Ya.Meltser, M.V.Maksimov, A.Yu.Egorov, and P.S.Kop'ev, "Isolated quantum wires directly grown by MBE on (311) surface", - Extended Abstracts of the 7th European Workshop on Molecular Beam Epitaxy, March 7-11, 1993, Bardonecchia, Italy.

9. П. С. Копьёв, II. H. Леденцов, "Молекулярно-пучковая эпитаксия соединений Л3В& и гетероструктур на их основе". "Материалы для элементной базы вычислительной техники", изд. Московского дона научно-технической пропаганды, Москва, 1987, с. 46-55.

10. P.S.Kop'ev, N.N.Ledentsov "The thermodynamics of MBE growth and doping of A3B5 binaries and solid solutions", Abstracts of Int. Simp, on МВБ, Frankfurt/Oder, DDR, 1987, p.11.

11. П. С. Копьбв, Ц. II. Леденцов, "Молекулярно-пучковая эпитаксия гетероструктур на основе соединений i3Bs (обзор)11, ФТП, 1088, т 22, вып. 10. с. 1729-1742.

12.S.V.Ivanov, P.S.Kop'ev, N.N.Ledentsov "Thermodynamic analysis of segregation effects in molecular beam epitaxy", J.Cryst Growth, 1990, v.104, pp.345-354.

13 .П. С. Копьёв, Б. Я. Бер, С.В.Иванов. И. II. Леденцов и др. "Влияние условий роста на внедрение фоновых примесей в нелегированные эпитаксиальные слои GaAs, выращенные нетодом МПЭ", ФТП, 1984, Т. 18, вып. 2, с. 270-274.

14. Н. II. Леденцов, Б. Я. Бер, П. С. Копьев, С. В. Иванов и др. "Влияние условий роста на внедрение фоновых ьрмнесей в легированные слои GaAC, выращенные методом Ш1Э", »ТФ. , 1985. т. 55, вып. 1, с. 142147.

15 S.V.Ivanov, P.S.Kop'ev, N.N.Ledentsov "Interplay of berillium segregation and diffusion in heavily doped GaAs and AlGaAs grown by molecular Learn epitaxy (thermodynamic analysis)", J. Cryst. Growth, 1931, v.108, pp.661 669.

16 S.V.Ivanov, P.r.Kop'ev, N.N.Ledentsov "Thermodynamic analysis nt spqifijiit ion uffect.-j in MBK ol A11^' compounds", Proc. of Sixth I ill . Coni.on MB!', Sin Diego, USA, 199U, J.Oyot. GiowLti, 1?W1, v.Ill, p.j. J51 iftl.

17.S.V.Ivanov, P.S.Kop'ev and N.N.Ledentsov, "Influence of growth parameters on the morphology of MBB grown GaAs and AlGaAs layers", Mat. Sci. Forum, v. 69, p. 9-12, 1991

18.S.V.Ivanov, A.A.Boudza, H.H.Ledentsov, В.Ya.Meltser,

S.S.Ruvimov, S.V.Shaposhnikov, and P.S.Kop'ev, "Molecular beam epitaxial growth and characterization of thin (2цт) high quality InSb layers on (100) GaAs and (100)Si substrates", Extended Abstracts of the 7th European Workshop on Molecular Beam Epitaxy, March 7-11, 1993, Bardonecchia, Italy.

19.S.V Лvanov, N.N Ledentsov, and P.S.Kop'ev, "Two and tree phase equilibria in molecular beam epitaxy of III-V compounds", Extended Abstracts of the 7th European Workshop on Molecular Beam Epitaxy, March 7-11, 1993, Bardonecchia, Italy.

20. И. II. Леденцов, "Люминесценция слове GaAs, AlGaAs, и гетерострук-тур с квантовыми ямами на их основе, полученных МПЭ", канн, дисс. , ФТИ ии. А. Ф. Иоффе; 1986, автореферат канд. днсс. , Ленинград, 1987 г.

21. R.Natzel, N.И.Ledentsov, and К. Ploog, "Confined excitons in corrugated GaAs/AlAs euperlattices", .Phys. Rev. B, v.47, No 3, 1299-1304, 1993,

22.N.N.Ledentsov, R.N6tzel, P.S.Kop'ev, and K.Ploog "Barrier-disorder induced exciton relaxation via LO-phonons in Gams/AlxGalxAs multiple quantum wells", Appl. Phys. A55, 533 -536, 1992.

23. П. С. Копьбв, II. И. Леденцов, Д.Р.Яковлев, И. II. Уральцев, "Люминесценция экситонов в структурах с квантовыни ямами", , Тезисы докладов X Всесоюзной конференции по физике полупроводников, Минск. 1985, 4.1. 4.1. с. 31-32.

24. А. М. Васильев, И. II. Леденцов, П. С. Копьвэ и др., "Кваз идвумерные и делокализованные экситоны в структурах с квантовыми ямами". Письма в ЖЭТФ, 1985, Т. 41, вып. 8, с. 343-345.

25.P.S.Kop'ev, N.N.Ledenteov, B.Ya.Meltser et al "Exciton photoluminescence probe of interface quality in multiquantim well structures", Proc.lBth Int.Conf.on Phys.of Semicond., Stockholm, 1986, p.219-222.

26.S.V.Ivanov, P.S.Kop'ev, H.H.Ledentsov et al "Ultrathin Layers and Short Period Superlattices in Semiconductor cttucluree" phys.stat.sol.(a), 1990, v.118, p 169-176

27.A.M.Vasil'ev, S.V.Ivanov, P.S.Kop'ev, N.N.Ledentsov, B.Ya.Melteer, M.Yu.Nadtochi, V.M.Ustinov, Semiconductor stru-cturea with short-period superlattices, in: Proceedings of the 15th USSR-Japan Electronics Symposium on "New Materials for Electronic Devices" December 5-6, 1988 Moscow, Ed. by V. I. Anisimkin, A. 0. Raevekii and T. Shiraish, General Research Organization. Tokai University, PRICO Inc., Japan, 1989,

p.61-69.

28. N.N.Ledentsov, N.Tsukada, and K.Ploog "Intrinsic luminescence in GaAs/AlAs ultrathin-layer euperlattice", Materials Letters, v.14, NO 2, 162-167, 1992.

20. E.L.Ivchenko, A.V.Kavokin, V.P.Kochereshko, P.S.Kop'ev, N.N.Ledentsov, "Exciton resonance reflection from quantum well, quantum wire and quantum dot structures", Superlattices & Microetructuree, v.12, No 3, 317-320, .1992,

30. P. 0. Джапаридзе, С.В.Иванов, П. С. Копьбв, И. II. Леденцов, Б. И. Мэльцор, в. М. Устинов, "Энергетические уровни в селективно-легированной двойной гетероструктуре GaAs-(Al.Ga) As", тезисы докладов IV Всесою?. конф.по физическим процессам в полупроводниковых гетероструктурах", Минск, 1986, ч. 1, стр. 22-23.

31.V.-H.Ehang, N.N.Ledentsov and К. Ploog "Bffect of hole localization mechanism on photoluminescence spectra of two-dimensional electron-дав systems." Phys. Rev. В., v. 44, 13991402, 1991.

32. А. В Бобыль, П. С. Кольев, 11. Н. Леденцов, Л. М. Минтаиров. В.М.Устинов, "Распад фотоиндуцированной электронно-дырочной плазмы в одиночном селективно-легированном гетеропереходе". Письма в «ТФ. т. 16, 90-95, 1090.

33. НИ Пелоусов, В.Ю.Давыдов, И.Э.Козин, П. С. Копьов, П. 11. Леденцов. "Комбинационное рассояние света на LA- и ТА-финонах и сверхрошетках GaAs/AlAs. выращенных вдоль направлений |111), 1112) и [1131, Письма в *ЭТФ. т.57, вып. 2, стр 112-115, 1993.

'J4 .N N. U;deucuov, N.Tsuk.ada and K.Ploog, "Carbon acceptor luminescence in type I GaAs AlAs ultrathin layer superlattices", Appl. ihyr; . A, 54, No 3, 2»1-26Ь, 1992,

35.У.-11 Xtkiiiq, н.Ы Lcili.-ntLov and K.Ploog, "Manganese - iel.il о J lumi -пеиселсо in J.-iIual: Л1XиЛз mulnpU' quantum wells; gi own on Inp by n.olec.a.ir bL-ci:n .|.:i,ify", Л|р!. I'tiyu. , A 53, 4 3' 111, Г'91.

36. Ж. И. Алфёров, П. С. Копьёв. Н. II. Леденцов * лр. "Собственная и примесная люнинвиценция в GaAs-AlGaAs структурах с кпантовыни ямами", ФТП, 1985. т. 19, вып. 4, с. 715-721.

37 .П. Я. Бер, С.В.Иванов, П. С. Копьёв, Н. И. Леденцов и др. , "Фотолюминесценция квантовых ям GaAs-AlGaAs, выращенных методом молеку-лярно-пучковой зпитаксии", Изв. АН СССР. сер. физическая. 1985. т. 49. N. 10, с. 1905- 1908.

ti8- А. Н. Васильев, П. С. Копьёв, В. П. Кочерешко, Н. П. Леденцов я др "Собственная люнпнесценция резкого гетероперехода GaAs/AlGaAs" ФТП. 1986, т. 20, ВЫП. 2, стр. 353-356.

39. Ж. И. Алфёров, Р. О. Джапаридзе, С.В.Иванов, П. С. Копьёв, II. II. Леденцов и др. "Лазеры на основе гетороструктур с активной областью ограниченной монослойной сверхрешёткой", Письма в ЖТФ, 1986, т. 12. вып. 9, с. 562-565.

40. Z. II. Алфёров, А.Н.Васильев, С.В.Иванов, П. С. Копьёв II. II. Леденцов и др. "Снижение пороговой плотности тока в GaAs-AlGaAs ДГС РО квантоворазмерных лазерах (Jp-52 А/смг, Т-300 К) при ограничении квантовой ямы короткопериодной сверхрешёткой с переменным шагом". Письма в ЖТФ, 1988, т. 14. вып. 19, с. 1803- 1807,

4 1. Ж. И. Алфёров, С.В.Иванов, П. С. Копьёв, Н. Н. Леденцов я др. "Растекание и поверхностная рекомбинация неравновесных носителей в квантоворазмерных (Al,Ga)As ДГС РО лазерах с широким полоской". ФТП. 1990, т. 24, вып. 1, с. 152-158.

42. 8. И. Алфёров, С.В.Иванов, П. С. Копьёв. II. Н. Леденцов и др. "(Al,Ga)As ДГС РО лазеры на длины волн 0,8 нкм (175 А/см') и 0,73 мкм (350 А/см2) с легированной квантовой яиой", ФТП. 1990, т. 24, вып. 1, с. 201-203.

43. X. И. Алфёров, С.В.Иванов, П С. Копьёв, II. II. Леденцов, Б. Я Нельцер. С.В Шапошников " (In,Ga,Al)As ДГС РО лазеры надлину волны 1.1 мкм с (In.Gal As напряжённой квантовой ямой, ограниченной короткопериодной сверхрешёткой, ФТП. т 24. вып 2, 359-361 1Я90.

44. П. С. Копьёв, II. II. Леденцов, "Гигантские диффузионные ллины неравновесных носителей в квантово-размерлых готврострукгурах". <ТП. 1990. т. 24, вып. 9. с. 1691- 1693.

45 .А М.Vasilev, A.A.Dzamashvil1, S.V.Ivanov, p S.Kop'ev, UN. Ledentsov, B.Ya.Meltser and V.M. US': inov. TII-V H'''.erostru-cture lasers with short-period вир»г1itti се гест.Ь i nat. i on r«-}ion". Mat. Sei. Forum, v. f.l, pp. 75-fcO 19V1.

46.1. И. Алфёров, В. В. Журавлёва, С.В.Иванов, П. С. Копьёв, В. И. Корольков, Н. Н. леденцов, Б. Я. Мельцер, Т. С. Табаров, Электрические и оптические эффекты при резонансной туннелировании в (A1,Ga)As-GaAs гетероструктурах с двойным барьером, ФТП. т.24, вып. 2, 1990, 361-364.

47.S,V.Ivanov, p.S.Kop'ev, V. X.Korol'kov, N.N.Ledenteov, M.В.Lutsenko, B.Ya.Meltser, T.S.Tabarov and S.V.Shaposhnikov, "Optical switching of double-barrier resonant tunneling AlGaAs/GaAs Diode", Mat. Sci. Forum, v. 69, pp. 13-16 1991.

48. П. С. Кольев, С. В. Иванов, Н. Н. Леденцов, Б. Я. Мельцер, М. U. Надточий, В. И. Устинов. "Получение методом молекулярно-пучковой эпитаксие! гетероструктур GaSb/InAe/GaSb с высокой подвижностью двумерных электронов", ФТП, т. 24, в. 4, с. 717-718.

49.P.S.Kop'ev, A.A.Budza, S.V.Ivanov, N.N.Ledenteov, B.Ya.Meltser, M.Yu.Nadtochi and V.M.Ustinov, "The advantages of selectively delta-doped III-V heterostructures for HEMT applications", Mat. Sci. Forum, v. 69, pp. 67-74 1991.

50. p. О. Джапаридзе, С. В. Иванов, П. С. Копьёв, Н. Н. Леденцов. Б. Я. Мельцер, В.М.Устинов, "Электрофизические свойства слоёв AlGaAs, Выращенных методом МПЭ", Abstracts II Int. Simp, on МВБ, Frankfurt/Oder, DDR, 1987, p.23.

R1.P.S.Kop'ev, S.V.Ivanov, N.N.Ledenteov, B.Y.Meltser,

M.Yu.Nadtochy, V.M.Ustinov "The influence of barrier unintentional impurities on characteristics of two dimensional electron gas at GaAs/AlGaAs heterojunction", Crystal Properties and Preparation, 1989, v.19-20, p.63-66.

HZ. П. С. Коньев. H. H. Леденцов, В.М.Устинов, "Спиновое расщепление при заполнении второй подзоны в двумернон электронном газе", тезисы докладов IV Всесоюз. конф. по физическим процессам в полупроводниковых гетероотруктурах", Минск, 1986, ч. 1, с. 100-101.

S3. Б. И. Ьср. П. С. Копьёв, И. И. Леденцов, Б. Я. Мельцер, О. В Сулима, В.И.Устинов. "Разупорядочивание GaAs-AlxGa1 ^As структур с квантовыми ямами при диффузии цинка", Тезисы докладов X Всесоюзной конференции по физике полупроводников, Минск, 1985, ч. 1. с. 154- 15S.

54 . A.S.Filipchenko, S.V.Ivanov, P.S.Kop'ev, В.T.Kurenkeev, N.N.Ledentsov, et al., "Noninjection laser diodes 011 the base of second type heterojunctions", Abstracts of the International Symposium "Nanostructures: Physics and Technology", St.Petersburg, Russia, June 13-18, 3 993, p.44-46.

55. S.V.Ivanov, B.K.Kurinkiev, N.N.Ledentsov, et al. "Middle infrared (А*2-5,5дт) high quantum efficiency luminescence in GaSb/InAs Il-tvpe multi-quantum well structures", Workbook Sixth International Conference on Modulated Semiconductor Structures, August 23-27, 1993, Garmish-Partenkirchen, Germany, p. 1046.

СПИСОК ЦИТИРОВАННОИ ЛИТЕРАТУРЫ

* 3 5

1 . Zh. I. Alf ercv "State of the art and prospects of A E science and technology", Czech.J.Phys.B, 1980, v.30, p.245-261.

2.L.Esaki and R.T3U "Superlattice and negative differential conductivity", IBM J.Res.and Dev., 1970, v.14, No 1, p.61-65.

*

3 .¡t. И. Алфёров, Ю. В. Яиляев, Ю. В.Шмарцев "Расщепление зоны проводимости в сверхрешётке на основа GaAsP". ФТП, 1971, т. 5,' вып. 1, с. 196-198.

4. E.Kapon, S.Simhony, R.Bhat and D.M.Hwang, "Single quantum wire semiconductor lasers", Appl.Phys.Lett, 1989, v.55, No 26,

p.2715-2717.

5.P.M.Petroff, J.Gaines, M.Tsuchiya, R.Simaa, L.Coldrpn, H.Kroemer, J.English and A.C.Gossard, "Band gap modulation in two dimensions by MBE growth of tilted superlatticee and applications to quantum confinement structures", J.Cryst.Growth, 1989, v.95, p.260-265.

6?P.J.Pearah, A.C.Chen, A.M.Moy, K.C.Hsieh and K.Y.Cheng, "Formation of multiple quantum wires by strain-inducnd lateral layer ordering process", J.Cryst.Growth, 1993, v.127, p.900-903.

7.R.N6tzel, L.DSwerltz, and K.Ploog, "Topography of hogn and low-index surfaces", Phys.Rev.B, 1992, v.46, Mo 8,4736-4743.

8.P..Nfltzel, D.Eiseler and К Ploog, "Mesoscopic step irraye by periodic 6tep bunching on high-index GaA3 surfaces", .T. Crystal Growth, 1Э93, v.127, p. 106 9 • 1072.

9*M.Kasu and N.Kobayashi, "Equilibrium multiatomic step structure on GaAs (001) vicinal surfaces grown by metalorganic chemical vapor deposition", Appl.Phys.Lett., 1993, v.62, No 11, 1262 1264.

10?H.Hibino, T.Fukuda, M.Suzuki, Y.Hommo, T.Sato, M.Iwatsuki, K.Miki, and H.Tokumoto, "High-temperature scanning-tunneling microscopy observation of phase transition and reconstruction on a vicinal Si (111), Phys.Rev.B, 1993, v.47, No 19, p. 1302713030.

11.Y.Yamamoto, T.Sueyoshi, T.Sato, M.Iwatsuki, "High-temperature scanning tunneling microscopy observation of a (15,17,1) facet structure on a Si(110) surface", Jpn.J.Appl.Phys., 1993, v.32, No 4, 1808-1909.

12.R.Heckingbottom, C.J.Todd, G.J.Davies, "The interplay of thermodynamic and kinetic aspects in molecular beam epitaxy of doped gallium arsenide" J.Electrochem.Soc., 1980, v.127,

, p.444-450.

13.R.Heckingbottom "Thermodynamic aspects of molecular beam epitaxy: High temperature growth in the GaAs/AlGaAs system", J. Vac. Sci .Technol. B, 1985, v.3, No 2, .p.572-575.

14. V.B.Timofeev "Optical properties of strongly correlated 2D-electron syetems in semiconductors", in:"Optical Properties о£ Semiconductors", ed. by G.Martinez, NATO AS I Series, 1993,

p.209-243.

15. П. С. Копьбв, Д. P. Нирлин, В. ф. Сапега, А. А. Сиренко "Близнецовая рекомбинация в структурах с квантовыми ямами в магнитном поле", Пксьна в «ЭТФ, 1990, т. 51, в. 12, с. 624-626.

РТП ПИЬФ, аак.756, тир.100, уч.-издл.2;50ДЫ993г. Ееспла?но.