Исследования квантово-размерных эффектов в полупроводниковых гетероструктурах и сверхрешетках оптическими методами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

^ ол 1 7 0І<Т »,

правах рукопису

Берча Артем-Іванович

Дослідження квантово-розмірних ефектів в напівпровідникових гетероструктурах та надгратках оптичними методами

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

Спеціальність 01.04.10 - фізика напівпровідників та діелектриків

Ужгород 1994

'обота виконана в Інституті фізики напівпровідників НАН України

Іауковий керівник: доктор фізико-математичних наук,

професор Корбутяк Дмитро Васильович

)(Ьіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук,

професор Блонський І.В., м. Київ, Інститут фізики НАН України, доктор фізико-математичних наук, професор.Кікінеші О.О., УжДУ

Іровідна установа: Чернівецький державний університет.

Захист відбудеться "20" жовтня 1994 р. о 14 00 год. в аудиторії :К1 ЗІ на засіданні спеціалізованої ради К068.07.02 по захисту дисертацій на юбуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук при жтородському державному університеті ( 294000 м. Ужгород, вул. орького,46 )

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Ужгородського :ржавног о університету ( м. Ужгород, вул. Кремлівська, 9 ).

.втореферат розісланий " В 1994 р.

7— —

іений секретар спеціалізованої ради Блецкан Д.І

юкт. фіз.- мат. наук, професор і ' „С?

- _

Загальна характеристика роботи

Останнє десятиліття відзначилось великим інтересом дослідників д двовимірних систем, які порівняно легко можуть бути реалізовані в МДІ структурах та тонких епітаксіальних шарах. У першу чергу и пояснюється перспективними приладними застосуваннями, а тако: порівняною простотою адекватних теоретичних моделей, що описуют двовимірні системи. Проте розвиток фізичних знань стимулює д розгляду більш складних, ніж чисто двовимірно-одновимірні, моделеі наприклад таких, що супроводжуються трьохмерізацією та наявністі елементів розупорядкування. Саме таким вимогам відповідають штучн створені надгратки та ціленапрямлено оброблені поверхі напівпровідників.

Як відомо, найбільш чутливими до зміни розмірності, а також д наявності розупорядкування є спектри елементарних збуджені Найважливішим в даному аспекті є вивчення елементарних збуджен (екситонів) непошкоджуючими безконтактними методами ( такими, я вимірювання спектрів фотолюмінесценції, пропускання, відбитт: фотовідбиття та. др.), що дають обширну інформацію про процес локалізації- делокалізації, про стан границі розділу, про симетрі екситонних станів , про параметри електрон-діркової плазми та др. зв"язку з вище сказаним є природнім вивчення ускладнених поверхої розділу в епітаксіальних надгратках, а також спеціально оброблені поверхонь напівпровідників. У літературі є відомості про теоретичні і експериментальні дослідження, що вказують на суттєвий вплі мікрорельєфу, несуцільності плівки ( островковість ), гофровані поверхонь на спектри елементарних збуджень. Наявні теоретичні моде; що враховують ускладнення ідеальної поверхні, досить адекваті описують реальні електронні процеси, що проходять в приповерхнев області та в тонких плівках. Проте немає впевненості, що замії матеріалу або способу обробки поверхні не змінить цю ситуацію. Той для проведення узагальнень та одержання фундаментальних висновк про поведінку електрон-діркової підсистеми, а також для виявлені

ювих ефектів, що не описуються даними моделями, необхідно юзширювати обсяг досліджуваних об"єктів. Це можна здійснити як за рахунок вибору матеріалу, так і за рахунок різних впливів на поверхню. Іоряд з вивченням ефектів, що мають місце в приповерхневих квантових імах, створення яких не потребує складного технологічного обладнання, іле які мають конфігурацію, що значно відрізняється від тривіальних юдельних уявлень, у теперішній час досліджуються створені методом галекулярно-променевої епітаксії досконалі об"єкти - системи квантових м та надгратки, що дозволяють використовувати найпростіші еоретнчні моделі ( наприклад, модель Кроніга- Пені) для опису в них нергетичних станів. Вище сказане обумовлює необхідність досконалого ивчення структур з квантовими ямами на основі добре вивчених іатеріалів і такій їх комбінації, щоб одержана структура з квантовими мами найбільш відповідала вже створеним теоретичним моделям.

Дослідженню квантово-розмірних ефектів оптичними методами рисвячено багато робіт. Разом з тим відзначені вище проблеми вивчені едостатньо. Так, безсумнівний інтерес викликають використання оляризаційних досліджень, а також високих рівнів збудження для ивчення зонної структури композиційних надграток. Важливим є итання прояву елементарних збуджень (екситонів і фононів ) в спектрах отолюмінесценції надграток (особливо короткоперіодних, де є птєвими розупорядкування на границі розділу, а також перемішування та X енергетичних станів ). Потребують вивчення фізичні процеси, що роходять в двовимірній електрон-дірковій плазмі, яка створюється в ідгратках при високих рівнях збудження. Одним з них є ефект )зтікання двовимірної електрон-діркової плазми за межі області іудження при великих густинах накачки. Потребують додаткового івчення питання, котрі пов"язані з можливістю формування квантової ш для екситонів в приповерхневих областях напівпровідників при зних обробках поверхонь останніх. У зв"язку з цим, зокрема, викликає сумнівний інтерес вивчення гетероструктур сегнетоелектрик-іпівпровідник.

Метою дисертаційної роботи є дослідження впливу зміни змірності при вар"юванні геометричних параметрів надграток ваАз-Аб на енергетичні стани електронно-діркової підсистеми, а також ливу розупорядкування як на поверхні, так і на границі розділу в дгратках та структурах плівка діелектрика-напівпровідник.

Для цього розв'язувались такі задачі:

1. Вивчення спектрів низькотемпературної фотолюмінесценції, в тому числі, поляризованої, аналіз зміни спектрів енергетичних станів електрон-діркової підсистеми в залежності від товщинно-шаровт параметрів надграток системи ОаАБ-АІАБ, а також визначення ступенк електрон (екситон)- фононної взаємодії в квантових надгратках 5 залежності від товщини квантових ям.

2. Дослідження температурної залежності спектрії фотолюмінесценції для встановлення механізмів делокалізації ті анігіляції екситонів у надгратках СаАБ-АІАБ.

3. Дослідження низькотемпературної фотолюмінесценції прі високих ступенях збудження ( 10 МВт/см ) для визначення енергетично структури носіїв заряду.

4. Дослідження спектрів оптичного підсилення надгратки ОаА$ АІАб при різних рівнях накачки для вияснення особливостей поведінк: двовимірної електрон-діркової плазми в надгратках.

5. Вивчення взаємозв'язку спектрів низькотемпературне ' фотолюмінесценції, екситонного відбиття та стану поверхі

монокристалів СсіТе, що змінювався в залежності від її обробки.

Наукова новизна отриманих результатів полягає у наступному: н серії зразків надграток СаАБ-АІАБ першого та другого типу проведеї комплексно-порівняльні дослідження станів електронно- дірков» підсистеми методом фотолюмінесценції в широкій області рівні збудження і температур гратки. Зокрема, вперше було прослідковаи генезис спектрів непрямозонних надграток другого типу при збільшені потужності накачки, досліджені люкс-інтенсивні характеристики, вивчеь температурна залежність спектрів фотолюмінесценції, а також залежте нахилу люкс-інтенсивної характеристики від температури. Зроблеь висновок про те, що внаслідок якісних відмінностей спектр фотолюмінесценції доцільно класифікувати надгратки, розрізняючи їх і прямозонні, непрямозонні, квазіпрямозонні, у залежності від характе] станів, що описують краї забороненої зони. Належність надграток і одного з типів даної класифікації однозначно визначається їх товщини шаровими параметрами, що обумовлено квантово-розмірними ефектам ; 2. Із аналізу співвідношення інтенсивностей нульфононної поло

та її фоноцних повторень вперше визначені параметри екситон-фонони взаємодії і проведено порівняння одержаних величин цих параметрів результатами теоретичних розрахунків залежності ступеню електре

зононної взаємодії від величини енергії зв"язку на основі моделі, яка іикористовується для мілких центрів.

3. Із дослідження, температурних залежностей фотолюмінесценції юказано, що розупорядкування на границях розділу визначає окалізацію екситонів поблизу цих границь.

4. Досліджені спектри оптичного підсилення надгратки СаАв-Заі_хА1хА5 ( х = 0.45 ) при різних потужностях накачки. Вперше роведений розрахунок спектрів оптичного підсилення в таких адгратках з врахуванням ефекту розтікання електрон-діркової плазми. Із орівняння експериментальних і теоретичних залежностей визначено ряд ажливих фундаментальних параметрів, що характеризують двовимірну пектрон-діркову плазму, зокрема, температуру і концентрацію плазмиг івидкість її розтікання.

5. Досліджені екситонні спектри низькотемпературної отолюмінесценції та спектри екситонного відбиття системи СсІТе* 1^2^- Встановлено, що нанесення сегнетоелектричного покриття риводить до появи нової полоси фотолюмінесценції • в екситонній бласті, обумовленої анігіляцією вільних екситонів, що-знаходяться в олі просторового заряду, яке понижує резонансну частоту екситона в гзультаті квадратичного ефекту Штарка.

Практична цінність.

1 .Дослідження зонної структури надграток системи СаАБ-АІАз в ілежності від товщинно-шарових параметрів • дає можливість іер жувати матеріали для мікроелектронних приладів з наперед даними величинами енергетичних щілин шляхом підбору належним шом геометричних розмірів товщин шарів вихідних матеріалів, що ладають надгратку.

2. Дослідження процесів локалізації-делокалізації екситонів на іаниці розділу дає можливість говорити про якість останньої.

3. Проведення вимірів спектрів оптичного підсилення в іямозонній надгратці показали, що поріг прояву нелінійних ефектів у овимірній електрон-дірковій плазмі значно нижчий, ніж у ьохвимірній, що робить привабливим застосування надграткових руктур у якості активних елементів оптоелектронних приладів.

4. Аналізуючи форму спектрів екситонного відбиття можна зконтактно оцінювати величину приповерхневого вигину зон в півпровідниках.

На захист внносяться такі положення:’

1. У надгратках другого типу, близьких за своїми товщинно шаровими параметрами до першого типу, підвищення рівня накачкі приводить до перерозподілу носіїв по долинах і, отже, до зміні енергетичного _ рівня, з якого відбувається випромінювальні рекомбінація, що дає можливість визначити положення долин.

2. При низьких температурах в спектрах фотолюмінесценці надграток СаАБ-АІАз 1-го типу домінують смуги, пов"язані з анігіляціє* вільних екситонів, у той час як у спектрах фотолюмінесценції надграто СаАБ-АІАБ 11-го типу переважають смуги, обумовлені рекомбінацієї через екситони, локалізовані на дефектах інтерфейсу.

3. Зменшення періоду надграток приводить до збільшення екситон фононної взаємодії.

4. Поріг прояву нелінійних ефектів у двовимірній електрон-діркові плазмі значно нижчий, ніж в трьохвимірній, що стимулює створенн нелінійних оптичних систем з застосуванням структур з двовимірнії електрон-дірковим газом.

5. В гетероструктурах сегнетоелектрична плівка Бп2Р25б напівпровідник СсіТе, а .також в монокристалах СсіТе з поверхнек обробленою іонами аргону, в приповерхневії! області формуєтьс квантова яма для екситона в результаті дії квадратичного ефект Штарка.

Апробація роботи.

Основні результати роботи доповідалися і обговорювалися і таких наукових форумах: .

Дев'ятому Всесоюзному симпозіумі "Електронні процеси і Поверхні та в тонких шарах напівпровідників" ( Новосибірськ, 1988 ).

Всесоюзній нараді" Екситони в напівпровідниках " (Вільнюс, 1988

Четвертій Республіканськії! науково-технічній конференції "Фізич основи МДН інтегральної електроніки" ( Севастополь, 1990 ).

Семінарі " Енергетична структура неметалічних кристалів з різнії типом хімічного зв"язку " ( Ужгород, 1991 ).

Міжнароднії! літній школі по оптиці конденсованого стану ( Киі 1993 ) . -

По матеріалах дисертації опубліковано 14 робіт, представлених кінці автореферату.

Структура та об"ем роботи.

Дисертація складається із вступу, чотирьох глав, заключения, списку іітератури. Вона містить 136 сторінок машинописного тексту. Список іітератури складається з 155 назв робіт.

Зміст роботи.

У вступі обгрунтована актуальність теми, сформульована мета юботи, визначена наукова новизна і практична цінність отриманих >езультатів, приведені основні положення, які виносяться на захист, а акож коротка анотація дисертаційної роботи. Кожна глава починається короткого вступу і закінчується коротким резюме.

У першій главі дана класифікація надграток і проведено юслідження фотолюмінесцентними методами надграток у залежності від овщинно-шарових параметрів. Розглянуті теоретичні моделі, а також існовні літературні експериментальні дані, що описують зонну структуру іадграток ОаАБ-АІАБ. В залежності від товщинно-шарових параметрів у истемі матеріалів СаАв-АІАБ можуть реалізуватись надгратки як 1-го, ак і 11-го типу. Зроблено висновок про доцільність поділу надграток II-о типу на непрямозонні і квазіпрямозонні в залежності від природи 'Сновного стану зони провідності. Далі описана схема експериментальної становки для вимірювання спектрів екситонного відбиття та іизькотемпературної фотолюмінесценції.

За допомогою вимірювань спектрів поляризованої ютолюмінесценції проаналізовані особливості зонної структури іадграток ОаАБ-АІАз 1-го типу, що полягають у знятті виродження алентної зони в точці Г при переході від об"ємного матеріалу до адгратки. Таке зняття виродження пояснюється зниженням симетрії від убічної в об"ємному ваАБ до тетрагональної в надградці, а також ізними енергіями квантування зони легких і важких дірок. Так як зони егких і важких дірок описуються різними за симетрією хвильовими іункціями, то природньо очікувати різний характер поляризації ютолюмінесценції, що має місце внаслідок випромінювальної екомбінації за участю зон легких і важких дірок. Такі особливості в оляризації спостерігались для спектрів низькотемпературної ютолюмінесценції надгратки 1-го типу з товщиною шарів СаАв і АІАб 03 і 104 А .відповідно. Було показано, що смуга фотолюмінесценції, ов"язана з рекомбінацією, що відбувається за участю важких дірок,

поляризована паралельно шарам надгратки, в той час як смуга обумовлена рекомбінацією через легкі дірки, поляризована переважне перпендикулярно до шарів надгратки. Зроблено висновок пре доцільність застосування поляризаційних вимірів спектрії фотолюмінесценції надграток 1-го типу для ідентифікації смуг.

Для вивчення особливостей зони провідності були проведен дослідження спектрів низькотемпературної фотолюмінесценції надгратої при великих рівнях збудження. Збільшення рівня збудження у’ випадк; надгратки 1-го типу приводить до двостороннього розширення смуп фотолюмінесценції, що пояснюється перенормуванням ефективно

Мал.І.Спектри низькотемпературної фотолюмінесценції надгратки СаАБ-АІАБ [34/40 А ] при різних степенях збудження

забороненої зони за рахунок колективних ефектів, а також входження] високо в зони квазірівнів Фермі для електронів та дірок у випадку я квазіпрямозонних, так і непрямозонних надграток другого тип; Підвищення рівня збудження приводить до того, що квазірівень Ферк для електронів починає досягати дна другого мінімуму зони провідносі в точці Г зони Бріллюена, що приводить до відкриття нового випромінк вального каналу. У спектрах фотолюмінесценції надграток 11-го тип ОаАБ- АІАв із співідношенням товщин шарів СаАэ і АІАб, відповідне 30/30, 22/130, 34/40 А ( мал. І), по мірі збільшення накачки короткохвильової сторони виростає широка додаткова смуг; Енергетична відстань між основними смугами спектрі фотолюмінесценції надграток 11-го типу при низькому і при високом

рівні збудження дає можливість експериментально визначити енергетичне розщеплення носіїв в X та Г долинах надграток.

У другій главі вивчаються прояви елементарних збуджень, а саме екситонів і фононів, у надградках СаА5-А1А5 першого і другого типу. При цьому аналізується природа люмінесцентних смуг, участь фононної підсистеми, а також вивчаються процеси температурної делокалізації та анігіляції екситонів.

Спектри низькотемпературної фотолюмінесценції надграток ОаАБ-А1А$ відрізняються малою (~6меВ) півшириною смуг, що вказує на екситонний характер випромінювальної рекомбінації. Найбільш інформативним методом дослідження проявів елементарних збуджень є температурні дослідження, зокрема, вивчення температурного гасіння фотолюмінесценції. У випадку надгратки першого типу ОаАБ-АІАз з співвідношенням товщин шарів 100/150 А при температурі 50К спостерігається зміна нахилу в залежності 1п(Іо/І-1)~юЗ/Т, що говорить про відмінність у механізмі випромінювальної рекомбінації в температурних діапазонах до і після 50К. Додатковий аналіз нахилів люксінтенсивних характеристик при різних температурах (лінійний при Т=4.2К і прямуючий до квадратичного при температурах >50К ) вказує, що при низьких температурах рекомбінація проходить за рахунок анігіляції вільних екситонів, при збільшенні температури >50К має місце

Мал. 2. Спектри фотолюмінесценції надграток -11-го типу а) квазіпрямозонної та б) непрямозонної при різних температурах.

поступова дисоціація екситонів і випромінювальна рекомбінація відбувається за рахунок зона-зонних процесів! У випадку надграток 11-го типу поряд з температурним гасінням фотолюмінесценції (яке відбувається набагато інтенсивніше, ніж у випадку надграток 1-го типу) по мірі зростання температури спостерігається немонотонне енергетичне зміщення основної смуги фотолюмінесценції (мал.2). В залежності 1п(Іо/І-1')~ЮЗ/Т, що описує процес температурного гасіння, як і у випадку надгратки 1-го типу, спостерігається зміна нахилу, але вже цри Т=15К. Люкс-інтенсивна характеристика змінює свій характер від сублінійного при Т=4.2 К до квадратичного при Т=40 К. Ці дані дають можливість стверджувати, що при низьких температурах у надгратках 11-го типу (на відміну від надграток 1-го типу ) основна смуга фотолюмінесценції, обумовлена випромінювальною рекомбінацією за участю локалізованих екситонних станів. Причому локалізація відбувається на нерівностях інтерфейсу, які відіграють усе більшу роль у формуванні енергетичного спектру носіїв у надгратках по мірі зменшення періоду останніх, оскільки розміри нерівностей границі розділу стають порівняними з товщиною шарів. При низьких температурах екситони локалізуються в ширших частинах ями, по мірі росту температури має місце процес поступової делокалізації екситонів - спочатку тих, що знаходяться в ширших частинах ями, а потім тих, що знаходяться у вужчих частинах ями. При цьому смуга фотолюмінесценції зміщується в довгохвильову сторону. При температурі > 20 К всі екситони вже стають вільними і смуга фотолюмінесценції зміщується в короткохвильову сторону. З довгохвильової сторони відносно основної смуги спектру фотолюмінесценції надграток СаАБ-АІАБ 11-го типу на енергетичній відстані 28, 33 та 43 меВ спостерігаються супутникові смуги малої інтенсивності. Незмінність від зразка до зразка цих енергетичних щілин між основною та супутниковими смугами фотолюмінесценції та близькість їх значень до енергій ЬА, ЬО фононів йаАБ і АІАб, а також аналогічна до основної смуги температурна поведінка дають нам можливість ідентифікувати супутникові смуги як фононні повторення. По співідношенню інтенсивності нульфононної смуги та її фононних повторень було визначено ступінь екситон-фононної взаємодії в надгратках 11-го типу 20/20 та 30/30 А. Показано, що ступінь екситон-фононної взаємодії в надгратках СаАз-АІАБ 11-го типу може бути описаний за допомогою водневоподібної моделі, розробленої для процесів рекомбінації, що відбувається через випромінюючі центри.

Зроблено висновок про збільшення ступеня екситон-фононкої взаємодії при зменшенні періоду надгратки.

У третій главі викладаються результати дослідження спектрів оптичного підсилення квантової надгратки ОаА$-СахА1і.х Аб (х=0.45), а також їх теоретичні розрахунки. Приведені тут також особливості методики вимірювань оптичного підсилення.

Спектри оптичного підсилення (мал.З) визначались із співвідношення інтенсивностей спонтанного та стимульованого

Мал.З. Спектри оптичного підсилення надгратки ваЛв-СахА1і_хАз (х=0.45) при різних рівнях збудження (точки- експеримент, лінії- теорія), а)

0.2, б) 0.44, в) 0.76, г) 1.68, д) 4 МВт/см2

випромінювання.

І

стим

(1)

■‘спонт

Розрахунки спектрів оптичного підсилення в надградці ОаА$-СахА1і_х Ав (х=0.45) проводились в рамках моделі прямих міжзонних переходів із збереженням квазіімпульсу і встановленням в елекронно-дірковій плазмі деякої ефективної температури внаслідок малості часів розсіяння носіїв один на другому. Відмінною рисою розрахунку, проведеного в дисертаційній роботі, є додаткове врахування розтікання електрон-діркової плазми в площині квантових ям з дрейфовою швидкістю Ус внаслідок дії на носії заряду сил, обумовлених градієнтом Фермієвського тиску, шляхом використання зміщених функцій розподілу.

ехр

е,Н

2т

-К

1е,И

еуИ

/ квТ

+ 1

Де

к4,л =те,к Ъ/Ь,

ре,и = квТ Цехр[л- к2п/(те Иквт)

-1

Проведення модельних розрахунків форми смуги спектру оптичного підсилення шляхом підгонки теоретичної кривої під експериментальну дало можливість визначити важливі параметри двовимірної електрон-діркової плазми при різних рівнях збудження зразка. А саме, були визначені ефективна температура, концентрація носіїв та дрейфова швидкість розтікання. Значення останньої ( V]} = 10? см/с.) наближається до граничної швидкості переносу електронів та дірок у твердому, тілі. Поріг рівнів збудження, при яких уже відбувається підсилення світла в двовимірній електрон-дірковій плазмі, в 3 рази нижчий, ніж такий для трьохвимірної електрон-діркової плазми.

У четвертій главі аналізуються література по дослідженню екситонних станів в приповерхневій області. Приведені результати досліджень екситонних спектрів фотолюмінесценції та відбивання в структурах сегнетоелеКтрик-напівпровідник Зп2Р2$б -СсіТе та приповерхневих областях спеціально оброблених поверхонь СсіТе. Як відомо, при ціленапрямлених обробках поверхні кристалів не всі зміни в спектрах екситонного відбиття та фотолюмінесценції можна пояснити за допомогою моделі, що включає в себе тільки томас- хапфілдовський "мертвий шар". В реальних кристалах завжди присутній приповерхневий об"ємний заряд. Наявність приповерхневого електричного поля приводить до пониження резонансної частоти екситона внаслідок дії квадратичного ефекту Штарка, тобто в приповерхневій області створюється потенціальна яма для екситона. У рамках цієї моделі пояснюються зміни в спектрах низькотемпературної фотолюмінесценції та екситонного відбивання, що має місце після нанесення на поверхню СсіТе сегнетоелектричної плівки -Зп2Р2$б товщиною 300 нм. У спектрах фотолюмінесценції гетероструктури 8п2Р2$6 -СсіТе (мал .4) в екситонній області спектру спостерігається широка смуга, темрературна поведінка

якої відрізняється від такої для екситонних смуг спектру фотолюмінесценції вихідного СсіТе. Енергетичне положення її дещо зміщене в довгохвильову сторону по відношенню до смуги вільного екситона в вихідному СсіТе. В спектрах екситонного відбивання, крім обертання контуру, що пояснюється зміною товщини "мертвого шару ", спостерігається також його зміщення в довгохвильову сторону, як і у випадку спектрів фотолюмінесценції. Такі зміни в спектрах фотолюмінесценції та екситонного відбивання пояснюються

формуванням в приповерхневій області штарківської потенціальної ями для екситона внаслідок дії поля просторового заряду, створюваного сегнетоелектричним покриттям 5п2Р2$6 • Велика півширина смуги фотолюмінесценції, взагалі кажучи, не характерна для екситонної смуги, пояснюється великою неоднорідністю поля просторового заряду, внаслідок немонокристалічності плівки 5іі2Р25б- Для перевірки такої інтерпретації результатів нами були виконані контрольні вимірювання на структурі діелектрик- напівпрвідник гпБ-СсіТе. У спектрах

фотолюмінесценції ніяких помітних змін не відбулось, а в спектрах екситонного відбиття спостерігалось тільки обертання контуру, що пояснюється зміною товщини "мертвого шару".

Зроблений висновок про те. що обробка поверхні СсіТе іонами аргону також приводить до створення приповерхневої ями для екситона. Дійсно, збільшення дози іон-аргонового бомбардування приводить до зміщення основного мінімуму контуру екситонного відбиття в довгохвильову сторону, а також до появи додаткової особливості на

довгохвильовому крилі спектру, що може бути проідентифіковано як

прояв вищого рівня квантування в штарківській ямі.

Е,еВ

Мал 4. Спектри фотолюмінесценції вихідного кристалу СсіТе .

(суцільна лінія) та структури Бп2Р23б -СсіТе (пунктир) прп різних температурах.

У заключснні сформульовані основні висновки роботи:

1. Належність надграток до одного з типів однозначно визначється їх товщинно-шаровими парамеїрами. що обумовлено виникаючими квантово-розмірними ефектами.

2. Виявлено розщеплення зон тяжких та легких дірок в центрі зони Бріллюена в пряморонних надгратках СаАБ-АІАБ внаслідок ефекту розмірного квантування, в порівнянні з об"ємпим СаАБ.

3. В надгратках 11-го типу з товщинно-шаровими параметрами, близькими до переходу в перший тип, підвищення рівня накчкиня приводить до перерозподілу носіїв по долинах і. отже, до появи смуги фотолюмінесценції, обумовленої прямими Г-Г переходами.

4. Показано, що розупорядкування на границі розділу в надгратках зумовлює локалізацію екситонів поблизу цих границь.

5. Виявлено, що зменшення періоду надгратки приводить до збільшення ступеня екситон-фононої взаємодії.

6. Встановлено, що поріг прояву нелінійних ефектів в двовимірній

електрон-дірковій плазмі значно нижчий, ніж у трьохвимірній, що стимулює створення нелінійних оптичних систем з застосуванням структур з двовимірним електронним газом. '

7. При великих густинах накачки в надгратках GaAs-AlAs суттєвим є процес розтікання двомірної електрон-діркової плазми за межі області збудження внаслідок дії фермієвського тиску.

8. Різного роду обробки поверхні напівпровідників, що приводять до зміни приповерхневого вигину зон, сприяють створенню приповерхневої штарківської ями для екситонів і послідуючій локалізації в ній останніх.

9. Встановлено, що нанесення сегнетоелектричного покриття

приводить до появи нової смуги фотолюмінесценції в екситонній області спектру, обумовленої анігіляцією екситонів, що знаходяться в полі просторового заряду, яке понижує резонансну частоту екситона в

результаті квадратичного ефекту Штарка.

По матеріалах дисертації опубліковані такі роботи:

1. Бачериков Ю.Ю., Берча А.И., Демчина Л.А., Золотарев С.В.,

Корбутяк Д.В. Низкотемпературные спектры фотолюминесценции кристаллов GaAs, CdTe при различном состоянии поверхности.// Тезисы доклада на 9-м Всесоюзном симпозиуме "Электронные процесы на поверхности и в тонких пленках полупроводников", 15-17 июня 1988, Новосибирск .

2. Бачериков Ю.Ю., Берча А.И., Демчина JI.A., Корбутяк Д.В.,

Лашкевич Е.Г., Трощенко А.В. Влияние состояния поверхности на экситонные спектры полупроводников // Тезисы доклада на Всесоюзной конференции "Экситоны в полупроводниках", Вильнюс, 1988.

3. Берча А.1., Гавриленко В.1., Корбутяк Д.В., Литовченко В.Г. Особливості спектрів низькотемпературної фотолюмнесценції коротко-періодних надграток GaAs/AlAs.// УФЖ 1990,- T.35,N 1.- с.35-41.

4. Берча А.И., Корбутяк Д.В., Литовченко В.Г. , Гавриленко В.И. Спектри фотолюминесценции квантовых сверхрешеток GaAs/AlAs // Тезисы доклада на 6-й Республиканской научно-технической конференции по проблемам МДП - интегральной электроники, Севастополь, 1990.

5. Корбутяк Д.В., Литовченко В.Г., Берча А.И., Балтрамеюнас Р, Геразимас Е., Куокштис Е. Оптическое усиление в структуре с

двумерным электронным газом // Тезисы доклада на 6-й

Республиканской научно-технической конференции по проблемам МДП-интегральной электроники, Севастополь, 1990.

6. Павелко Т.М., Берча А.И. Спектры низкотемпературной фотолюминесценции сверхрешеток GaAs/AlAs.// Тезисы доклада 17-й Военно-научной конференции КВВИУС им. М.И. Калинина, Киев, 1990.

7. Берча А.И., Корбутяк Д.В., Литовченко В.Г.,Павелко Т.М.

Энергетическая структура короткопериодных сверхрешеток // Тезисы доклада на Семинаре "Энергетическпя структура неметаллических кристаллов с различным типом химической связи ", Ужгород, 1991.

8. Корбутяк Д.В., Литовченко В.Г., Берча А.И., Балтрамеюнас Р,

Геразимас Е., Куокштис Е. Генезис спектров низкотемпературной

фотолюминесценции и энергетические состояния носителей заряда в короткопериодных сверхрешетках // ФТТ ,_1991.- T.33,N 8,- с. - 24182422.

9. Берча А.И., Корбутяк Д.В., Крюченко Ю.В., Литовченко

В.Г.,Балтрамеюнас Р, Геразимас Е., Куокштис Е. Оптическое усиление в квантовых сверхрешетках GaAs/Gai.xAlxAs // ФТТ ._1992,- T.34.N 6.- с. 1686-1701.

10.Корбутяк Д.В., Берча А.И., Демчина Л.А., Литовченко В.Г.,Трощенко А.В. Температурная зависимость спектров фотолюминесценции короткопериодных сверхрешеток GaAs/AlAs // ФТТ ,_1992,- T.34,N 11.

11 .Litovchenko V.G., Bercha A.I., Korbutyak D.V., GavrilenkoV.I., Ploog K. Low'-temperature Photoluminescence of Short-period - GaAs/AlAs Superlattices // Thin Solid Films .- 1992,- V.217.- P. 62-67.

12. Берча А.И., Ермаков B.H., Коломоец В.В., Панасюк Л.И. Металлоактивационная проводимость в одноосно деформированном N-Ge<Sb> // ФТП .-1989,- T.23.N12.- с.2244-2246.

13.Бобицкий Я.В., Берча А.И., Дмитрук Н.Л., Корбутяк Д.В., Фидря Н.А. Исследование лазерного гетерирования в GaAs методами фотолюминесценции и нарушеного полного внутреннего отражения.// ФТП .-1992 Т.26, N 10,- с. 1688-1692. .

14. Берча Д.М., Митин О.Б., Раренко И.М., Хархалис Л.Ю., Берча А.И. Зонная структура ромбических кристаллов CdSb, ZnSb и ln4Se3 при деформациях и моделировании сверхрешеток // ФТП .- 1994,- т.28, № 7 .с. 1249-1256.