Молекулярно-пучковая эпитаксия гибридных гетероструктур A2B6/InAs для лазеров среднего ИК-диапазона тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

На правах рукописи

Кайгородов Валентин Анатольевич

МОЛЕКУЛЯРНО-ПУЧКОВАЯ ЭПИТАКСИЯ ГИБРИДНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР А^ДПА ДЛЯ ЛАЗЕРОВ СРЕДНЕГО ИК-ДИАПАЗОНА

Специальность: 01.04.10 - Физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург- 2004

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)

Научный руководитель -

доктор физико-математических наук, проф. B.C. Сорокин.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук А.А Барыбин кандидат физико-математических наук СЮ. Карпов

Ведущая организация - Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Защита диссертации состоится «_»_2004 года в_часов на

заседании диссертационного совета Д 212.238.04 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульяенова (Ленина) по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке университета. Автореферат разослан «_»_2004г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Мошников В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современное развитие науки и техники требует разработки дешевых и надежных источников когерентного излучения в широком диапазоне длин волн, начиная от ультрафиолетового и заканчивая инфракрасным (ИК). Важное место занимает средний ИК диапазон (2.5 — 5 мкм), в котором лежат интенсивные линии молекулярного поглощения и важные атмосферные окна прозрачности. Перестраиваемые одномодовые лазеры данного спектрального диапазона идеально подходят для высокочувствительного контроля остаточных газов, а, соответственно, для контроля промышленного производства и мониторинга загрязняющих и токсичных газов [1]. К другим их применениям относятся эффективные источники ИК излучения для волоконных линий связи на основе флюоридных стекол, а также высокомощные лазеры для лазерных радаров и целеуказателей.

Полупроводниковые лазерные диоды вследствие их компактности, высокой эффективности, надежности и дешевизны наиболее привлекательны по сравнению с распространенными твердотельными и газовыми лазерами. Первые полупроводниковые лазерные диоды среднего ИК диапазона были реализованы на основе халькогенидов свинца [2]. Сейчас они активно используются в высокоразрешающей спектроскопии благодаря возможности перекрытия с их помощью широкого диапазона длин волн от 3 до 30 мкм. Однако малые выходные мощности таких лазеров из-за малой теплопроводности халькогенидов свинца, а также недостаточная надежность не позволили найти им более широкого применения.

Большой интерес представляют соединения А В5 с параметром кристаллической решетки близким к а= 6.1 А, поскольку электронные и оптические свойства гетероструктур на их основе могут варьироваться в широком диапазоне. К началу выполнения диссертационной работы (2000 г.) благодаря новым представлениям в области конструирования и технологии получения гетероструктур был сформирован значительный задел в развитии полупроводниковых лазеров на их основе. Однако лазерная генерация в диапазоне длин волн 2.5—5 мкм при инжекционной накачке в непрерывном режиме при комнатной температуре в А3В5 лазерах до сих пор не реализована. Наилучшие результаты получены в антимонидных структурах с гетеропереходами II типа с '-образным расположением квантовых ям (КЯ), которые показали генерацию при температуре 200 К на длине волны X = 3.25 мкм при непрерывной инжекционной накачке [3]. Однако вследствие специфики зонной структуры узкозонных соединений А3В5 существует ряд проблем, препятствующих достижению высоких рабочих температур и больших мощностей в лазерах среднего ИК диапазона, среди которых основными являются безызлучательные потери на Оже-рекомбинацию и внутризонное поглощение [4], а также токовые утечки через р—п-переход, возникающие вследствие недостаточно 1"0 электронного, ограничения дырок в

активной области гетероструктур.

Настоящая диссертационная работа посвящена разработке технологии и конструкции, а также комплексному исследованию гибридных лазерных двойных гетер оструктур на основе согласованных по параметру кристаллической решетки соединений А3В5 и А2В6, в которых благодаря новым конструктивным решениям возможно, в частности, подавление токовых утечек носителей из активной области.

Цель работы заключалась в проведении зонного конструирования лазерных гетероструктур среднего ИК диапазона на основе системы материалов (А1, Оа, 1п)(А8, 8Ь) и соединений А2Вв, с параметром кристаллической решетки близким к ¡пАз, а также в разработке и оптимизации технологических режимов молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ) с основным акцентом на проблеме формирования когерентного гетеровалентного интерфейса А3В3/А2В6.

Для достижения поставленной цели, в ходе работы решались следующие основные задачи:

• апробирование различных способов подготовки 1пАз (001) подложек (или 1пАз поверхности в случае гибридных гетероструктур) для дальнейшей МПЭ соединений (Сё, Мб, гп)(8е, Те);

• достижение воспроизводимости процесса отжига подготовленной поверхности 1пАз (001) и получение требуемой реконструкции поверхности;

• отработка различных режимов инициации роста соединений А2Вв на поверхности ЬьАз, включая исследование закономерностей эпитаксии с повышенной миграцией атомов (ЭПМ) слоев и внедрение туннельно-прозрачного буферного слоя /пТе;

• определение разрывов зон на гетеровалентном интерфейсе 1пА$/А2В6 в зависимости от способа его формирования посредством исследования:

- транспортных свойств двумерного электронного газа в тонкой КЯ 11ъАз с гетеровалентным интерфейсом 1пАз/А2Вб;

- фотолюминесцентных свойств гибридных гетероструктур с тонкой 1пАз активной областью, в том числе проявляющей эффекты размерного квантования;

отработка режимов МГПЭ твердого раствора МЦхСсЦ-яЗе кубической модификации, обеспечивающих получение эпитаксиальных слоев высокого структурного качества;

исследование закономерностей встраивания атомов кадмия и магния в твердый раствор при варьировании режимов роста;

• исследование зависимости ширины запрещенной зоны и разрывов зон на гетерогранице от состава твердого раствора

в области малых концентраций магния (х < 0.3);

изучение оптических свойств гетероструктур с псевдоморфными КЯ Сё8е между барьерами М&Сф.^Бе;

• разработка .конструкции и технологии гибридных лазерных гетероструктур, излучающих в среднем ИК диапазоне.

Научная новизна и практическая значимость работы состоит в применении принципиально новой конструкции двойной лазерной гетероструктуры на основе систем материалов (А1, Оа, 1п)(Л8, 8Ь) и (Сё, Mg, /п)^е, Те) для получения лазерной генерации в среднем ИК-диапазоне. Среди значимых результатов диссертационной работы следует отметить:

Впервые методом МПЭ выращены слои твердых растворов М&Сс^-^е (0<;с<0,3) кубической модификации на подложках 1пАз(001) и исследованы их структурные, оптические и электронные свойства.

Впервые получены гетероструктуры с КЯ из кубического Ссйе между барьерами М^Сё^^е с интенсивной фотолюминесценцией (ФЛ) в диапазоне энергий 1.8—1.9 эВ. Проведенные ФЛ и рентгеновские исследования подтверждают наличие квантового ограничения носителей заряда в слое Сё8е, заключенном в барьерах М^Сё^^е, и позволяют экспериментально измерить разрывы валентной зоны (ВЗ) и зоны проводимости (ЗП) на М^Сё^^Бе/СёБе гетерогранице.

• Предложена методика серной пассивации поверхности подложки 1пА (001) с последующим отжигом в условиях сверхвысокого вакуума, позволяющая получать атомарно гладкую поверхность 1пА8 с реконструкцией (2*4)А8, пригодную для формирования методом МПЭ структурно совершенного гетероинтерфейса А2В6/1пА8.

• Впервые получена лазерная генерация в среднем ИК диапазоне при инжекционной накачке КЯ в двойной гибридной гетероструктуре р-

выращенной методом двухстадийной МПЭ. Длина волны излучения при 77 К составила X — 2.775 мкм, а пороговая плотность тока

3—4 кА/см2.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. При молекулярно-пучковой эпитаксии слоев твердых растворов М&С<11_ дБе коэффициент встраивания магния при температурах 7л=250— 350°С и соотношении потоков Jy/Jи'¿ 1 практически равен единице и не зависит от давлений в падающих пучках. В этих же условиях атомы Сё частично десорбируются с поверхности роста, причем скорость десорбции уменьшается с увеличением соотношения потоков

2. Твердые растворы М^Сб^^е, формируемые на подложках 1пАз (001) в условиях сохранения псевдоморфизма в области составов х<0.3, обладают кристаллической структурой сфалерита и прямой структурой энергетических зон.

3. Псевдоморфные гетероструктуры с решеткой сфалерита проявляют свойства гетеропереходов I типа. Увеличение содержания MgSe в твердом растворе до х^О.З сопровождается монотонным возрастанием ширины запрещенной зоны и разрывов ВЗ и ЗП, причем разрыв ВЗ можно описать уравнением ДЕу = О.ббх (эВ).

4. Инициация роста слоев MgjCdj.jSe на (2х4)Аз-стабилизированной поверхности InAs(OOl), пассивированной в водном растворе NajS, как с использованием режима низкотемпературной (200°С) ЭПМ, так и при внедрении ультратонкого буферного слоя ZnTe в режиме обычной МПЭ при 300°С приводит к уменьшению плотности протяженных дефектов на гетеройнтерфейсе до уровня ниже

5. Гетеропереход InAs/CdSe, сформированный при начальной выдержке поверхности InAs под потоком Cd, является переходом II рода, в котором зона проводимости InAs лежит выше, чем у CdSe, в то время как внедрение атомов магния в матрицу CdSe, либо использование туннельно-прозрачного слоя ZnTe, выращенного в Те обогащенных условиях, приводит к трансформации гетероперехода InAs/A2B6 в тип I, т. е. к изменению знака разрыва зоны проводимости.

6. Гибридные AIGaAsSb/InAs/(ZnTe)/MgCdSe р—i—п гетероструктуры с гетеровалентным интерфейсом вблизи активной области обеспечивают эффективное ограничение электронов и дырок и пригодны для создания гетероструктур инжекционных лазеров, излучающих в среднем ИК диапазоне.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийских и международных конференциях и симпозиумах:

• XI International Conference on MBE, Beijing, China, 2000;

• XXX International School on the Physics of Semiconducting Compounds, Jaszowiec, Poland, 2001;

• International Workshop "Middle Infrared Coherent Sources", St. Petersburg, Russia, 2001;

• X International Conference on II-VI Compounds, Bremen, Germany, 2001;

• Material Research Society Symposium, Boston, USA, 2001;

• - International Conference on MBE, San Francisco, USA, 2002;

• ll"1 International Symposium "Nanostructures: Physics and Technology", Saint-Petersburg, Russia, 2003;

• 3rd International Conference on Physics of Light-Matter Coupling in Nanostructures, Acireale, Italy, 2003.

• XI International Conference on II-VI Compounds, Niagara Falls, USA, 2003;

• VI Всероссийская конференция по физике полупроводников, Санкт-Петербург, Россия, 2003.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, из них - 10 статей и 5 работ в материалах конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, включающего 124 наименования. Основная часть работы изложена на 83 страницах машинописного текста. Работа содержит 47 рисунков и 7 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель диссертации, отражена новизна и практическая значимость, приведены основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава представляет собой литературный обзор, состоящий из двух основных частей. В первой части рассмотрены свойства и особенности бинарных узкозонных соединений А3В и твердых растворов на их основе. Прослежена эволюция представлений в области конструирования и получения лазерных гетероструктур, предназначенных для создания источников когерентного излучения среднего ИК диапазона. Акцентировано внимание на основных проблемах, препятствующих реализации непрерывной генерации при инжекционной накачке при комнатной температуре. Обсуждаются возможные пути решения проблем в рамках соединений А3В5, в частности, использование \¥-образной активной области на основе множественной квантовой ямы (МКЯ) со структурой зон типа И.

Анализу проблем формирования и применения гетеровалентных интерфейсов А3В5/А2В6 посвящена вторая часть литературного обзора. Основное внимание уделяется вопросам МПЭ гетероинтерфейса GaA/ZnSe, который является наиболее изученным и может рассматриваться в качестве модельного. В частности, подробно рассмотрены процессы подготовки и отжига поверхности GaAs, режимы инициации и МПЭ ZnSe на подложках GaAs (001).

Во второй главе приводится описание технологического оборудования для МПЭ на примере 2-камерной отечественной установки ЭП-1203, а также использованных методик диагностики выращенных структур.

Для МПЭ соединений А2Вв в качестве источников молекулярных пучков использовались материалы сверхвысокой чистоты: элементарные Cd(6N), Mg(5N), Zn(6N), Se(6N) и Te(6N). Потоки формировались с помощью стандартных эффузионных источников. Для селена использовался также двухзонный источник с высокотемпературной зоной разложения и клапаном, регулирующим интенсивность потока селена. В качестве легирующей донорной примеси использовался хлор, вводимый из источника с

Измерение эквивалентного давления в молекулярных пучках осуществлялось с помощью ионизационного манометра Байярда-Альперта. Система дифракции быстрых электронов на отражение (ДБЭ) с регистрацией интенсивности отраженного от поверхности первичного электронного пучка применялась для контроля процессов отжига подложки и роста эпитаксиального слоя в плане анализа реконструкции поверхности степени ее шероховатости. Температура подложки в процессе отжига контролировалась, по показаниям ИК пирометра, в то время как контроль температуры в процессе роста А2В6 слоев осуществлялся с помощью откалиброванной вольфрам-рениевой термопары.

Третья глава диссертационной работы посвящена аспектам МПЭ гетероструктур CdSe/Mg,Cdi_xSe (0 < х < 0,3), а также изучению физических свойств твердых растворов MgxCdi_.,Se.

Для исследования закономерностей встраивания- кадмия слои MgxCdi-jSe, выращенные при различных условиях роста, были исследованы методами ФЛ, рентгеновской дифракции (РД) и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Было установлено, что скорость осаждения селенида магния VMgSe остается постоянной во всем диапазоне соотношений падающих потоков Jv/Jn- В то же время, в условиях 11-стабилизированного роста, скорость роста селенида кадмия Vcjse сильно зависит от соотношения Jy/Ju (рис. 1,а). При обогащении поверхности роста атомами селена (Jyi/Jn> 1) величина растет постепенно с увеличением и, в конечном счете,

стремится к насыщению.

Опираясь на полученные данные, был оценен коэффициент встраивания кадмия при единичном соотношении атомов VI и П группы на ростовой поверхности (JvJJn= 1) как ас<г=1/А = 0.83, где А - а^о-с! =1.2 при Jyj/Jjj->со, обеспечивающем 100% встраивание Cd (рис. 1, б). Коэффициент встраивания магния aug равен единице и остается постоянным во всем диапазоне соотношений JrJJn и температур роста (250—350°С). Было установлено, что наилучшим структурным качеством обладают слои, полученные в Se-стабилизированных условиях роста.

Рис. 1. Зависимость скорости роста MgICdl_;,Se и величины аса/аса'от

соотношения падающих потоков

Подробно рассмотрен режим ЭПМ атомов твердых растворов Сравнительный анализ морфологии слоев, выращенных в режимах МПЭ и ЭПМ, указывает на более высокое' структурное совершенство последних.

Путем сравнительного анализа результатов измерений методами ФЛ, РД и электронного зондового микроанализа (ЭЗМА) была получена зависимость ширины запрещенной зоны твердого раствора Mg,Cdl_xSe от содержания магния х (рис. 2). Подгонка кривой квадратичной зависимостью Е^х), характерной для твердых растворов, позволила оценить коэффициент

квадратичной нелинейности С=0.2эВ. Также было уточнено значение ширины запрещенной зоны МдБе£/№ = 4.05 эВ с решеткой сфалерита.

Методом ФЛ были исследованы оптические свойства гетероструктур с Ссйе/М&Сс^-хЗе КЯ, псевдоморфными к InAs(ЮO) (вставка на рис.2). В приближении эффективной массы были рассчитаны энергетические уровни в КЯ CdSe, ограниченной барьерами М^С(1|_15е. При расчетах принималось во внимание влияние напряжений на зонную структуру полупроводника. Зависимости разрывов ЗП ДЕ£х) и ВЗ АЕу(х) на гетерогранице Ссйе/М^Сё]-^Бе бьши определены косвенно через известные разрывы зон в системах М£8е/2по.44Сс1о.5б8е [5] и ZnSe/Zn^.;tCd,Se/CdSe [6], а также уточненное значение Eg К^Бе.

0.00 0,10 0,20 0.30 1,00

Содержание Мд

Рис. 2. Зависимость Ев твердого раствора М&С^-^Бе от содержания магния х. На вставке показан спектр ФЛ гетероструктуры с КЯ CdSe толщиной 3.4 нм

Было установлено, что гетерокомпозиции Ссйе/ М&Сс^Бе со структурой сфалерита проявляют свойства, гетеропереходов Г типа, а увеличение содержания М^е в твердом растворе до х <= 0.3 сопровождается монотонным возрастанием разрывов ВЗ и ЗП, причем разрыв ВЗ описывается уравнением Д£У = 0.б6х (эВ). Было получено хорошее соответствие расчетных значений энергетических уровней и экспериментальных данных, что свидетельствует о двумерной природе размерного квантования в тонком слое CdSe, заключенном в барьеры М&С<11_х8е. Этот факт дополнительно подтверждается наблюдаемым увеличением полуширины пика ФЛ при уменьшении толщины КЯ CdSe, обусловленным характерным для КЯ возрастанием вклада шероховатости гетерограницы.

Четвертая глава посвящена разработке технологии формирования и исследованию свойств гетеровалентных интерфейсов ЬгАз/А В .

Процесс формирования гетеровалентного интерфейса 1пАз/А2В6 включает три основных этапа: обработку поверхности 1пА5, отжиг и инициациюроста А2В6 слоя. В работе использовались два различных способа

обработки подложки. В одном случае, на поверхности 1пАч при температуре Тп ~ 0°С осаждался слои поликристаллического мышьяка, после чего подложка 1пАз отжигалась при высокой температуре (Тц ~ 500оС) в специальной камере под потоком мышьяка до появления (2х4)Аз реконструкции. В другом случае, поверхность InAs(OOl) обрабатывалась в водном растворе ЫагБ^НгО, в результате чего с поверхности удалялась оксидная пленка, и формировался тонкий защитный слой Ав-Б. Далее поверхность отжигалась, и ее состояние при изменении

температуры характеризовалось различными реконструкциями. Отжиг осуществлялся до появления реконструкции (4х2)1п, после чего открывалась заслонка мышьяка, и происходил переход к реконструкции (2х4)Аз. Максимальная температура отжига была равна 460±10оС.

В дальнейшем отожженная подложка тАз через вакуум передавалась в камеру МПЭ роста соединений А2В6. Инициация роста с л М^ВД^Бв а (2х4)А5-стабилизированной поверхности InAs (001) осуществлялась, как с использованием режима низкотемпературной (200°С) ЭПМ, так и путем внедрения ультрагонкого (3—5 моноатомных слоев (МС)) буферного слоя ZnTe. Плотность протяженных дефектов оценивалась методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). В структурах, где в качестве защитного слоя использовался поликристаллический мышьяк и рост инициировался посредством ЭПМ, плотность дефектов, образующихся на гетерогранице InAs/A B , составила 107—10* см"2 (рис. 3, а). Внедрение буферного слоя /пТе позволило получить гораздо меньшую плотность дефектов порядка (рис. 3, б). При серной пассивации поверхности

InAs плотность протяженных дефектов также уменьшилась до уровня ниже 106с\Г:.

Рис. 3. Изображения поперечного скола структур с гетерограницей [пАз/МцСёБе (а) и ¡пАБ/гпТе/СёБе (б)

Методом вторичной ионной масс-спектрометрии был оценен верхний предел глубины проникновения атомов И и VI групп в Ип^ на уровне

Ю1* см который составил примерно 80 им и показал слабую зависимость от типа гетероинтерфейса.

Для изучения эффекта влияния структурного совершенства гетероинтерфейса [пАб/А'В6 на свойства структур в целом были исследованы их оптические и транспортные свойства. Структуры с КЯ для исследований свойств двумерного электронного газа (ДЭГ) были выращены на полуизолирующей подложке СаА5(001) и содержали А1БЬ буферный слой толщиной 10 нм, толстый слой ОаАз8Ь, изопериодичный к тАз, толщиной 2мкм, А1БЬ барьер толщиной 5 нм и 1пАз КЯ толщиной 19 и мА^В^ с т ь структуры состояла из 4нм ZnTe буферного слоя, М£о|Сс1о95е барьера легированного С1 до уровня ~10|7см~3 толщиной 25 нм и п+-Сс18е:С1 слоя толщиной 2 нм. Для сравнения была выращена тестовая А3В! структура с 1пА КЯ той же толщины, ограниченной А18Ь барьерами толщиной 5 нм.

А|Ач5Ь

4— АЮаАзгь—*

б) в)

Рис. 4. Схематическая зонная диаграмма структур (а) и изображение ПЭМ в геометрии поперечною сечения структур Б (б) и В (в) Для всех структур при 300 и 77 К поверхностная плотность электронов была приблизительно одинаковой, в то время как их подвижность сильно различалась. Использование гетеровалентного интерфейса 1пА5/А2Вл вблизи КЯ 1пА привело к резкому уменьшению подвижности электронов \1с при 77 К, прежде всего, за счет увеличения рассеяния на ионизированных примесях, вероятней всего точечных дефектов. С другой стороны, цДЗОО К) осталась достаточно высокой, указывая на доминирование в проводимости структуры 1пА канала высокого структурного совершенства. Существование ДЭГ в гибридных структурах с КЯ 1пА подтверждается наблюдением осцилляции Шубникова-де-Гааза.

Для оптических исследований была выращена серия гибридных гетероструктур с асимметричными барьерами ограничи-

вающими КЯ 1пАз толщиной 300, 50 и 10 нм (структуры А, Б и В, соответственно). На рис. 4 представлены схематическая зонная диаграмма структур и микрофотографии ПЭМ структур Б и В. Действительные

толщины КЯ оказались меньше заложенных значений на величину порядка 3 нм, что позволило определить скорость травления 1пА8 при химической пассивации в водном растворе ЫагБ.

Положение пика ФЛ от слоя InAs структуры А (0.415 эВ) хорошо согласуется с шириной запрещенной зоны InAs (рис. 5). На спектрах ФЛ структур Б и В помимо пика от подложки InAs (не показан на рисунке) проявляется также дополнительная линия излучения, связанная с КЯ InAs. При этом уменьшение толщины КЯ ведет к смещению пика излучения в коротковолновую область и увеличению полуширины линии. Структура Б проявляет заметную зависимость спектрального положения линии ФЛ и ее ширины от энергии возбуждения, в то время как форма линии ФЛ для структуры В остается неизменной, что характерно для 3D и 2D плотности

ь

о

X

а s о

X

<Ц

IX

S

0 4 0 5 06

Энергия, эВ

Рис. 5. Спектры ФЛ для структур А, Б и В

состояний, соответственно (вставка на рис. 5). Используя данные ФЛ, были рассчитаны уровни размерного квантования для случая AlAso22Sbo7e/InAs/ZnTe/Mgo iCdoiSe асимметричной КЯ, и было показано, что в случае предварительного осаждения тонкого 5 МС ZnTe слоя, интерфейс InAs/MgCdSe имеет структуру сопряжения зон типа I.

Оценка взаимного положения энергетических зон на гетеропереходе InAs/CdSe, сформированным с предварительным осаждением Cd на поверхность InAs (2x4)As в отсутствии ZnTe буфера, была проведена в рамках "model-solid theory" [7], согласно которой, гетеропара InAs/CdSe является гетеропереходом II рода, в котором зона проводимости InAs располагается выше на 60 мэВ, чем у CdSe. Это подтверждается спектрами электролюминесценции (ЭЛ) для гибридных р—п структур с тонким 10 нм слоем CdSe, расположенным между слоями MgCdSe и InAs, и без него (структуры 1 и 2, соответственно). Структуры AJB6 были выращены на двух кусках одной структуры А3В5. Интенсивная линия ЭЛ для образца 2

80К Е,эВ ОЮ- В

А 044043 . ■

) X "¡0 100 Р, мВт

1 1 ; » Б L Ч [ 1

1 1 1 Х * 1 у' \в

1 1 \х5

\

определяется рекомбинацией носителей заряда в ЛпАя. Для образца 1 наблюдается существенное снижение интенсивности ЭЛ и длинноволновое смещение пика от ЛпАя на величину 30 мэВ. Такое возможно, когда гетеропара InAs/CdSe является гетеропереходом II рода, т. е. ЭЛ определяется рекомбинацией носителей заряда на дефектной гетерогранице InAs/CdSe.

Пятая глава посвящена вопросам конструирования и МПЭ гибридных !пА/ А2В6 лазерных гетероструктур.

Предложена оригинальная лазерная гетероструктура, предназначенная для генерации в среднем ПК диапазоне и сочетающая в себе слои на основе соединений А3В5 и А3В6 (рис. 6). К ее потенциальным преимуществам следует отнести:

• большие значения разрывов ЗП и ВЗ (>1 эВ), обеспечивающие сильное электронное и дырочное ограничение в !пА8 активной области; возможность формирования псевдоморфной структуры в целом, благодаря согласованию параметров решетки •' хорошее оптическое ограничение за счет большой разницы показателей преломления активной области (П|„л5=3.4) и А2В6барьера (пс<)$с=2.55). Гибридные лазерные гетероструктуры выращивались методом двухстадийной молекулярно-пучковой эпитаксии.

Рис. 6. Зонная структура гибридной р-АЮаАзБЬ/пМпАз/п-К^СёЗе лазерной гетероструктуры

Для исследования ЭЛ и лазерных свойств путем химического травления были изготовлены меза-полоски с двухканальным профилем, которые затем были напаяны на медный теплоотвод. Для формирования омического контакта к р-1пАз осуществлялось последовательное напыление трехслойного покрытия: Сг, сплав Км+Хп и Аи. В качестве омического контакта к п-Сс11^8е использовался металлический Ы.

Электролюминесценция с накачкой в квазинепрерывном режиме наблюдалась в широком диапазоне температур от 77 до 300К. Амплитуда импульсов тока накачки с продолжительностью и периодичностью

500 Гц варьировалась в пределах до 200 мА. При комнатной температуре ЭЛ наблюдалась в спектральном диапазоне 0.3—0.5 эВ и доминирующей являлась линия излучения с энергией /)У| = 0.374 эВ. При увеличении уровня инжекции происходил небольшой сдвиг (2—3 мэВ) максимума ЭЛ в

А13ЬАв:Ве

направлении больших энергий. При 77 К на спектре ЭЛ была ярко выражена единственная линия асимметричной формы с энергией 0.418 эВ, которая при увеличении уровня инжекции смещалась на 18 мэВ. При снижении температуры от 300 до 77 К интенсивность спонтанной ЭЛ возрастала в 70 раз. Зависимость интенсивности излучения от тока инжекции носит линейный характер.

Стимулированное излучение было получено при температуре жидкого азота в импульсном режиме на длине волны Длительность

импутьсов тока варьировалась в диапазоне от 125 не до 2 мке при частоте повторения от 3.2 до 32 кГц. При 60 К пороговый ток составил /ц,=280 мА (200 не, 3.2 кГц), который соответствует пороговой плотности тока не более Уяор = 3.5 кА/см2. Лазерная генерация наблюдалась вплоть до температур 100 К. При пороговом токе накачки на спектре лазерной генерации доминировал основной пик. При токе инжекции более наблюдался

переход в многомодовый режим. Среднее расстояние между модами составило 2.5 нм при полуширине основного пика генерации 0.7 нм, определяемой разрешением спектрометра.

Обнаружено, что с увеличением температуры угол наклона зависимости мощности выходного излучения от тока инжекции уменьшается, что характерно для лазерных структур, содержащих объемный 1пАз, и может быть объяснено возрастанием потерь на Оже-рекомбинацию в активной области (рис. 7). Температурная зависимость порогового тока имеет экспоненциальный характер. Характеристическая температура составляет Г0 = 35 К.

Предложенная конструкция гибридной структуры может рассматриваться в качестве базовой для структур лазерных диодов среднего ИК-диапазона. Ожидается, что использование КЯ Оа1п8ЬАпАз типа II или '-образной 1пАзДпОа8МпА8/1п(Оа,А1)Аз8Ь МКЯ типа II в качестве активной области, позволит уменьшить пороговые плотности тока за счет снижения потерь, обусловленных процессами Оже-рекомбинации и внутризонного поглощения, существенно расширить температурный диапазон лазерной генерации и увеличить выходную мощность за счет лучшего электронного ограничения.

В заключении приводятся основные результаты работы:

1. Предложена оригинальная методика подготовки подложек 1пАз(001), заключающаяся в обработке поверхности в водном растворе в результате которой отожженная поверхность характеризуется высокой степенью планарности. С помощью ДБЭ на отражение детально исследована температурная зависимость реконструкции поверхности !пАз (001) в ходе отжига.

2. Осаждение сверхтонкого пассивирующего слоя ZnTe толщиной 15 А в режиме обычной МПЭ (Тп «300°С) на поверхность !пАз, пассивированной в водном растворе ИагБ, приводит к снижению плотности дислокаций, прорастающих с гетерограницы 1пАз/А2В6, до уровня ниже Ю6 см .

3. Гибридные КЯ Al(Ga)Sb/InAs/ZnTe/MgCdSe с гетеровалентным интерфейсом InAs/ZnTe, полученным с помощью серной пассивации, демонстрируют наличие ДЭГ при толщине 20 нм с достаточно высокой подвижностью носителей заряда »9900 см2/(В-с) при электронной плотности около 2х10|2см~2 (4.2 К), а также низкотемпературную ФЛ с уровней размерного квантования при толщине 6.7 нм.

4. Экспериментально и теоретически показано, что тип гетероперехода InAs/MgCdSe, сформированного в режиме ЭПМ с предварительным осаждением Cd, зависит от состава твердого раствора: при возрастании мольной доли MgSe происходит трансформация типа с II в I. Из ФЛ измерений установлено также, что при использовании буферного слоя ZnTe гетеропара InAs/MgCdSe также характеризуется сопряжением зон I типа.

5. На подложках InAs (001) впервые методом МПЭ получены структурно совершенные слои твердого раствора Mg^Cdi-^Se кубической модификации в диапазоне концентраций магния до х = 0.3. Определены и уточнены параметры квадратичной зависимости ширины запрещенной зоны твердого раствора Mg^Cd^Se от содержания магния х.

6. Коэффициент встраивания магния a Mg в диапазоне температур Тп = 250— 350°С остается постоянным и равен единице. В тоже время коэффициент встраивания кадмия при единичном соотношении атомов на ростовой поверхности {Ji/IJn = 1) и 7/7 = 290°С составляет ас/ = 0.83. С уменьшением температуры роста Тп и/или увеличением отношения потоков элементов VI и II группы происходит возрастание коэффициента встраивания кадмия а.

7. В приближении эффективной массы рассчитаны энергетические уровни в КЯ CdSe, ограниченной барьерами MgCdSe, с использованием косвенно определенных данных по разрывам ЗП tsEdpc) и ВЗ ÁEi(x). Хорошее соответствие расчета и эксперимента свидетельствует о двумерной природе размерного квантования в тонком слое CdSe, заключенном в барьеры MgCdSe.

8.. Гетероструктуры Al(Ga)Sb/InAs/MgCdSe, выращенные методом двухстадийной МПЭ, продемонстрировали интенсивное спонтанное и когерентное излучение при инжекционной накачке. Длина волны лазерной генерации и пороговая плотность тока при 77 К составили к = 2.775 мкм и соответственно Выходная мощность спонтанного излучения при 300 К составила не менее 0.3 мВт для светодиодов с круглой мезой.

Список цитируемой литературы

1. Vurgaftman I., Felix C.L., AiferE.H., Meyer J.R., in Vol. 2: Semiconductor Optical and Electro-Optical Devices, Handbook of Thin Film Devices, M.H. Francombe (ed.) (Academic Press, 2000), P.171

2. Schliessl U.P., Rohr J., Infr. Phys. Tech.- 1999.- V.40.- P.325

3. Bewley W.W., Lee H., Vurgaftman I., Menna R.J., Felix C.L., Martinelly R.U., Stokes D.W., Garbuzov D.Z., Meyer J.R., Maiorov M., Connolly J.C., Sugg A.R., Olsen G.H. Appl. Phys. Lett,- 2000.- V.76.- P.256

4. ГельмонтБ.Л., СоколоваЗ.Н., Яссиевич И.Н. ФТП- 1982- Т. 16.- С.592-

600

5. WangM.W., Swenberg J.F., Phillips M.C., YuE.T., McCaldin J.O., GrantR.W.,McGillT.C., Appl. Phys. Lett.- 1994- V.64.-P.3455

6. Pelegrini V., Atamasov R., Tredicucci A., Beltram F., Amzulini C, Sobra L., Vanzetti L., Francioso A. Phys. Rev. В.- 1995.- V.51.- P.5171

7. Van de Walle C.G. Phys. Rev. В.- 1989- V.39, N.3.-P.1871-1883

Основные результаты диссертации опубликованы в работах;

1. Kaygorodov V.A., SorokinV.S., Sedoval.V., Nekrutkina O.V., SorokinS.V., ShubinaT.V., ToropovA.A. IvanovS.V. Cd(Mg)Se Single Layers and CdSe/CdMgSe Heterostructures Grown by Molecular Beam Epitaxy on InAs(OOl) Substrates (Молекулярно-пучковая эпитаксия слоев Cd(Mg)Se и гетероструктур CdSe/CdMgSe на подложках InAs(OOl)) // Acta Polonica Physica A.- 2001.- V.I 00.- P.443

2. Kaygorodov V.A., Sedova I.V., SorokinS.V., Nekrutkina O.V., Shubina T.V., ToropovA.A., IvanovS.V. Molecular beam epitaxy of low-strained CdSe/CdMgSe heterostructures on InAs(OOl) substrates (Молекулярно-пучковая эпитаксия слабонапряженных гетероструктур CdSe/CdMgSe на подложках InAs(OOl)) // Abstracts ofX Int. Conf. on II-VI Compounds, Bremen, Germany. -2001.-P.We-08

3. IvanovS.V., Solov'evV.A., ToropovA.A., SedovaI.V.Jerent'evYa.V., Kaygorodov V.A., Tkachman M.G., Kop'ev P.S., Molenkamp L.W. MBE Growth and Luminescence Properties of Hybrid Al(Ga)Sb/InAs/Cd(Mg)Se Heterostructures (МПЭ рост и люминесцентные свойства гибридных Al(Ga)Sb/InAs/Cd(Mg)Se гетероструктур) // J. Crystal Growth.- 2001.-V.227/228.- P.693-698

4. Ivanov S.V., Sorokin S.V., Moiseev K.D., Solov'ev V.A., Kaygorodov V.A., Terent'evYa.V., Meltzer B.Ya., Mikhailova M.P., Yakovlev Yu.P. Kop'evP.S. 3um Room Temperature Electroluminescence from Al(Ga)SbAs/InAs/Cd(Mg)Se Heterostructures with Strong Carrier Confinement (Электролюминесценция при комнатной температуре на длине волны 3 мкм в гетероструктурах Al(Ga)SbAs/InAs/Cd(Mg)Se) // Abstracts of Middle infrared coherent sources Int. Workshop MICS'2001, Saint Petersburg, Russia.- 2001.- P.51

5. KaygorodovV.A., Sedoval.V., SorokinS.V., SitnikovaA.A., Nekrutkina O.V., ShubinaT.V., ToropovA.A., SorokinV.S., IvanovS.V. Molecular Beam Epitaxy of Low-Strained CdSe/CdMgSe Heterostructures on InAs(OOl) Substrates (Молекулярно-пучковая эпитаксия слабонапряженных гетероструктур CdSe/CdMgSe на подложках InAs(OOl)) // Physica Status Solidi В.- 2002.- V.229, N.I.- P. 19-23

6. IvanovS.V., KaygorodovV.A., Solov'evV.A., IvanovE.V., MoiseevK.D., SorokinS.V., Meltzer B.Ya., SemenovA.N., Mikhailova M.P., Yakovlev Yu.P. Kop'ev P.S. Asymmetric Hybrid Al(Ga)SbAs/InAs/Cd(Mg)Se Heterostructures for Mid-IR LEDS and Lasers (Асимметричные гибридные Al(Ga)SbAs/InAs/Cd(Mg)Se гетероструктуры для лазеров среднего ИК-

диалазона) // Mat. Res. Soc. Symp. Proc- 2002.- V.692.- P.H8.8.1-6

7. Кайгородов В.А. Асимметричные гибридные гетероструктуры AI(Ga)SbAs/InAs/Cd(Mg)Se для лазерных диодов среднего ПК-диапазона // Известия СПбГЭТУ "ЛЭТИ", "Физика твердого тела и электроника".- 2002.-Т.2.-С.9-13

8. Иванов СВ., Моисеев К.Д., Кайгородов В.А., Соловьев В.А., Сорокин СВ., МельцерБ.Я., Гребенщикова Е.А., Седова И.В., Терентьев Я.В., Семенов А.Н., Астахова А.П., Михайлова М.П., Торопов А.А., Яковлев Ю.П., Копьев П.С., Алферов Ж.И. Инжекционный ИК лазер (lambda=2.775 мкм) на основе двойной гибридной гетероструктуры AlGaAsSb/InAs/CdMgSe, выращенной методом молекулярно-пучковой эпитаксии // ФТП.- 2003.- Т.37, Вып.6.- СЛ 62-166

9. IvanovS.V., Kaygorodov V.A., SorokinS.V., Meltser B.Ya., Solov'ev V.A., Terent'ev Ya.V., Lyublinskaya O.G., Moiseev K.D., Grebenshchikova E.A., Mikhailova M.P., ToropovA.A., Yakovlev Yu.P., Kop'evP.S., AlferovZh.I. A 2.78-um laser diode based on hybrid AIGaAsSbflnAs/CdMgSe double heterostructure grown by molecular-beam epitaxy (Лазерный диод, излучающий на 2.78 мкм, на основе гибридной AlGaAsSbflnAs/CdMgSe двойной гетероструктуры, выращенной методом молекулярно-пучковой эпитаксии) // Applied Physics Letters.- 2003.- V.82, N.21.- Р.3782

10. Сорокин СВ., Кайгородов В.А., Седова И.В., Львова Т.В., Соловьев В.А., Мельцер Б.Я., Люблинская О.Г., Терентьев Я.В., Торопов А.А., Иванов СВ., Копьев П.С Гетероструктуры с асимметричными квантовыми ямами, полученные методом МПЭ: оптические и транспортные свойства // Тезисы VI Российской конференции по физике полупроводников, Санкт-Петербург.-2003.- С85

11. Иванов СВ., Сорокин СВ., Седова И.В., Кайгородов В.А., Соловьев В.А., Мельцер Б.Я., Семенов А.Н., Терентьев Я.В., Люблинская О.Г., Торопов А.А. Новые инжекционные лазеры на основе гибридных III-V/II-VI гетероструктур // Тезисы VI Российской конференции по физике полупроводников, Санкт-Петербург.- 2003.- С. 166

12. Terent'ev Ya.V., Kaygorodov V.A., Solov'ev V.A., Meltser B.Ya., SemenovA.N., Lyublinskaya O.G., SorokinS.V., Sedoval.V., IvanovS.V. Kop'evP.S. Novel Mid-Infrared Laser on Hybrid AlGaAsSb/InAs/CdMgSe Heterostructures (Новый лазер среднего ИК-диапазона на основе гибридных AlGaAsSb/InAs/CdMgSe гетероструктур) // Physica E: Low-dimensional System andNanostructures.- 2004.- V.20, N.3/4.- P.475-478.

13. Lyublinskaya O.G., Kaygorodov V.A., SorokinS.V., Sedoval.V., Koryakov I.V., L'vovaT.V., Berkovits V.L., Meltser B.Ya., Solov'ev V.A., Terent'ev Ya.V., Toropov A.A., Ivanov S.V. MBE growth and studies of hybrid heterostructures with II-VI/InAs heterovalent interfaces in the active region (МПЭ и исследование гибридных гетероструктур с II-VI/InAs гетеровалентным интерфейсом вблизи активной области) // Physica Status Solidi С- 2004,- V.I, N.4.-P.799-802

14. IvanovS.V., Kaygorodov V.A., SorokinS.V., Solov'ev V.A., Sitnikova A.A., Lyublinskaya O.G., Terent'ev Ya.V., Vasilyev Yu.B., Berkovits V.L., Toropov A.A., Kop'ev P.S. II-VI/HI-V structures with a heterovalent interface in the active region: New opportunities in band engineering (II-VIAII-V структуры с гетеровалентным интерфейсом в активной области: новые возможности в зонном конструировании) // Physica Status Solidi С- 2004.- V.I, N.6.- P. 14681476

15. Ivanov S.V., Lyublinskaya O.G., Vasilyev Yu.B., Kaygorodov V.A., SorokinS.V., Sedoval.V., Solov'ev V.A., Meltser B.Ya., Sitnikova A. A., L'vovaT.V., Berkovits V.L., Toropov A.A., Kop'evP.S. Asymmetric AlAsSb/lnAs/CdMgSe quantum wells grown by molecular-beam epitaxy (Асимметричные AlAsSbflnAs/CdMgSe квантовые ямы, выращенные методом молекулярно-пучковой эпитаксии) // Applied Physics Letters- 2004-V.84,N.23

Подписано в печать 19.05.2004. Формат 60x84/16. Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии ЗАО «КопиСервис». Печать ризографическая. Заказ № 2/1905. П. л. 1.0. Уч.-изд. 1.0. Тираж 100 экз.

ЗАО «КопиСервис», 194017, Санкт-Петербург, Скобелевский пр., д. 16

Тел.:(812)234 4333

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛАЗЕРНЫЕ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ СРЕДНЕГО ИК-ДИАПАЗОНА, ГЕТЕРОВАЛЕНТНЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ (ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ И КОНСТРУИРОВАНИЯ)

§1.1. Краткая характеристика узкозонных соединений А3В5 с параметром кристаллической решетки близким к ЬгАв.

§1.2. Лазерные гетероструктуры среднего ИК-диапазона на основе антимонидов металлов Ш-группы.

§1.3. Гетероэпитаксия соединений

А2В6 на подложках А В и особенности формирования гетеровалентных интерфейсов

ГЛАВА 2. АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНО-ПУЧКОВОЙ ЭПИТАКСИИ И МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ ГЕТЕРОСТРУКТУР

§2.1. Основные принципы и аппаратное обеспечение молекулярно-пучковой эпитаксии.

§2.2. Методы in situ и ex situ диагностики.

ГЛАВА 3. СВОЙСТВА InAs/CdSe/M&Cd^e ГЕТЕРОСТРУКТУР, ВЫРАЩЕННЫХ МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНО-ПУЧКОВОЙ ЭПИТАКСИИ

§3.1. Свойства твердого раствора MgcCdi^Se кубической модификации.

§3.2. Молекулярно-пучковая эпитаксия твердого раствора

М&Сё^хБе на подложках 1пАз (001).

§3.3. Выращивание слоев М&Сд^Бе методом эпитаксии с повышенной миграцией атомов на поверхности.

• §3.4. Оптические, структурные и электрические свойства слабонапряженных гетероструктур СдБе/ М&Сё^Бе.

ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И СВОЙСТВА ГЕТЕРОВАЛЕНТНОГО ИНТЕРФЕЙСА InAs/A2B

§4.1. Формирование гетеровалентного интерфейса InAs/A В

§4.2. Гибридные гетероструктуры с гетеровалентным InAs/A2B интерфейсом.

§4.3. Электронные свойства гетеровалентного интерфейса

InAs/A*B6.

ГЛАВА 5. ГИБРИДНЫЕ AlxGaI.xAs>5bi.>/InAs/MgxCd1xSe ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ ДЛЯ ЛАЗЕРОВ СРЕДНЕГО ИК ДИАПАЗОНА

§5.1. Концепция лазерной гетероструктуры с асимметричными барьерами.

§5.2 Структурные и оптические свойства гибридных лазерных AlxGai.xAs^Sbi./biAs/MgrCdi-xSe гетероструктур, выращенных методом двухстадийной молекулярно-пучковой эпитаксии.

§5.3. Исследование свойств спонтанного и лазерного излучения гибридных гетероструктур AlxGai.xAs^Sbi.ybiAs/MgrCdi^Se лазерных диодов.

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ

Современное развитие науки и техники требует разработки дешевых и надежных источников когерентного излучения в широком диапазоне длин волн, начиная от ультрафиолетового и заканчивая инфракрасным (РЖ). Важное место занимает средний ИК диапазон (2.5—5 мкм), в котором лежат интенсивные линии молекулярного поглощения и важные атмосферные окна прозрачности. Перестраиваемые одномодовые лазеры данного спектрального диапазона идеально подходят для высокочувствительного контроля остаточных газов, а, соответственно, для контроля промышленного производства и мониторинга загрязняющих и токсичных газов [1]. К другим их применениям относятся эффективные источники ИК излучения для волоконных линий связи на основе флюоридных стекол, а также высокомощные лазеры для лазерных радаров и целеуказателей.

Полупроводниковые лазерные диоды вследствие их компактности, высокой эффективности, надежности и дешевизны наиболее привлекательны по сравнению с распространенными твердотельными и газовыми лазерами. Первые полупроводниковые лазерные диоды среднего ИК диапазона были реализованы на основе халькогенидов свинца [2]. Сейчас они активно используются в высокоразрешающей спектроскопии благодаря возможности перекрытия с их помощью широкого диапазона длин волн от 3 до 30 мкм. Однако малые выходные мощности таких лазеров из-за малой теплопроводности халькогенидов свинца, а также недостаточная надежность не позволили найти им более широкого применения.

Большой интерес представляют соединения А3В5 с параметром кристаллической решетки близким к а = 6.1 А, поскольку электронные и оптические свойства гетероструктур на их основе могут варьироваться в широком диапазоне. Уже в начале 1960-х годов появились первые публикации, в которых сообщалось о возможности применения данной группы соединений для получения лазерных диодов, излучающих в среднем ИК-диапазоне. К началу выполнения диссертационной работы (2000 г.) благодаря новым представлениям в области конструирования и технологии получения гетероструктур был сформирован значительный задел в развитии полупроводниковых лазеров на их основе. Однако лазерная генерация в диапазоне длин волн 2.5—5 мкм при инжекционной накачке в непрерывном режиме при комнатной температуре в А3В5 лазерах до сих пор не реализована. Наилучшие результаты получены в антимонидных структурах с гетеропереходами П типа с \¥-образным расположением квантовых ям (КЯ), которые показали генерацию при температуре 200 К на длине волны X = 3.25 мкм при непрерывной инжекционной накачке [3]. Однако вследствие специфики зонной структуры узкозонных соединений А3В5 существует ряд проблем, препятствующих достижению высоких рабочих температур и больших мощностей в лазерах среднего ИК диапазона, среди которых основными являются безызлучательные потери на Оже-рекомбинацию и внутризонное поглощение [4], а также токовые утечки через р—п-переход, возникающие вследствие недостаточного электронного ограничения дырок в активной области гетероструктур.

Настоящая диссертационная работа посвящена разработке технологии и конструкции, а также комплексному исследованию гибридных лазерных двойных гетероструктур на основе согласованных по параметру кристаллической решетки соединений А3В5 и А2В6, в которых благодаря новым конструктивным решениям возможно, в частности, подавление токовых утечек носителей из активной области.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ.

Цель работы заключалась в проведении зонного конструирования лазерных гетероструктур среднего ИК диапазона на основе системы материалов ч г

А1,Оа,1п)(Аз,8Ь) и соединений А В , с параметром кристаллической решетки близким к ГпАб (М§Сс18е, ХпХо), а также в разработке и оптимизации технологических режимов молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ) этих соединений А2В6 с основным акцентом на проблеме формирования когерентного гетеровалентного интерфейса А3В5/А2В6.

Для достижения поставленной цели, в ходе работы решались следующие основные задачи:

• апробирование различных способов подготовки ЬгАв (001) подложек (или ЬгАв поверхности в случае гибридных гетероструктур) для дальнейшей МПЭ соединений (Сё, М§, гп)(Бе, Те);

• достижение воспроизводимости процесса отжига подготовленной поверхности ТпАб (001) и получение требуемой реконструкции поверхности;

• отработка различных режимов инициации роста соединений А2В6 на поверхности МАв, включая исследование закономерностей эпитаксии с повышенной миграцией атомов (ЭПМ) слоев М^Сф-дЗе и внедрение туннельно-прозрачного буферного слоя 2пТе;

• определение разрывов зон на гетеровалентном интерфейсе 1пАз/А2В6 в зависимости от способа его формирования посредством исследования:

- транспортных свойств двумерного электронного газа в тонкой КЯ ЬгАэ с гетеровалентным интерфейсом 1пАз/А2В6;

- фото- и электролюминесцентных свойств гибридных гетероструктур с 1пАз активной областью, в том числе и проявляющей эффекты размерного квантования;

• отработка режимов МПЭ твердого раствора М&Сф-гБе кубической модификации, обеспечивающих получение эпитаксиалъных слоев высокого структурного качества;

• исследование закономерностей встраивания атомов кадмия и магния в твердый раствор М&Сс^-хЗе при варьировании режимов роста;

• исследование зависимости ширины запрещенной зоны и разрывов зон на гетерогранице Сс^е/М^Сё^Бе от состава твердого раствора М^Сё^е в области малых концентраций магния (х < 0.3);

• изучение оптических свойств гетероструктур с псевдоморфными КЯ СёБе между барьерами М^СсЬ^е;

• разработка конструкции и технологии гибридных лазерных гетероструктур, излучающих в среднем ИК диапазоне.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ работы состоит в применении принципиально новой конструкции двойной лазерной гетероструктуры на основе систем материалов (А1, ва, 1п)(Аз, БЬ) и (Сё, гпХБе, Те) для получения лазерной генерации в среднем РЖ-диапазоне. Среди значимых результатов диссертационной работы следует отметить:

• Впервые методом МПЭ выращены слои твердых растворов М^Сс^^е (0 <л; < 0,3) кубической модификации на подложках ЬъАб (001) и исследованы их структурные, оптические и электронные свойства.

• Впервые получены гетероструктуры с КЯ из кубического СёБе между барьерами М^Сс^дЗе с интенсивной фотолюминесценцией (ФЛ) в диапазоне энергий 1.8—1.9эВ. Проведенные ФЛ и рентгеновские исследования подтверждают наличие квантового ограничения носителей заряда в слое Ссйе, заключенном в барьерах М^Сс^Бе, и позволяют экспериментально измерить разрывы валентной зоны (ВЗ) и зоны проводимости (ЗП) на М^Сс^Зе/СёБе гетерогранице.

• Предложена методика серной пассивации поверхности подложки ГпАб (001) с последующим отжигом в условиях сверхвысокого вакуума, позволяющая получать атомарно гладкую поверхность ГпАб с реконструкцией (2*4)А8, пригодную для формирования методом МПЭ структурно совершенного гетероинтерфейса А2В6/1пАз.

• Впервые получена лазерная генерация в среднем ИК диапазоне при инжекционной накачке КЯ в двойной гибридной гетероструктуре рвыращенной методом двухстадиинои МПЭ. Длина волны излучения при 77 К составила X = 2.775 мкм, а г* пороговая плотность тока Зпор = 3—4 кА/см .

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

1. При молекулярно-пучковой эпитаксии слоев твердых растворов М^Сс^Бе коэффициент встраивания магния оспри температурах Тп — 250—350°С и соотношении потоков «ЛУ-Л/ ^ 1 практически равен единице и не зависит от давлений в падающих пучках. В этих же условиях атомы Сс1 частично десорбируются с поверхности роста, причем скорость десорбции уменьшается с увеличением соотношения потоков Лт/У//.

2. Твердые растворы М^Сё^е, формируемые на подложках ЬъАв (001) в условиях сохранения псевдоморфизма в области составов х<0.3, обладают кристаллической структурой сфалерита и прямой структурой энергетических зон.

3. Псевдоморфные гетероструктуры СёБе/М&Сс^-хЗе с решеткой сфалерита проявляют свойства гетеропереходов I типа. Увеличение содержания Ъ^Бе в твердом растворе до х<0.3 сопровождается монотонным возрастанием ширины запрещенной зоны и разрывов ВЗ и ЗП, причем разрыв ВЗ можно описать уравнением АЕу= О.ббх (эВ).

4. Инициация роста слоев М&Сё^е на (2х4)А5-стабилизированной поверхности ЬхАв (001), пассивированной в водном растворе Ыа25, как с использованием режима низкотемпературной (200°С) ЭПМ, так и при внедрении ультратонкого буферного слоя ZnTe в режиме обычной

МПЭ при 300°С приводит к уменьшению плотности протяженных дефектов на гетероинтерфейсе InAs/A2B6 до уровня ниже 106 см-2.

5. Гетеропереход InAs/CdSe, сформированный при начальной выдержке поверхности InAs под потоком Cd, является переходом П рода, в котором зона проводимости InAs лежит выше, чем у CdSe, в то время как внедрение атомов магния в матрицу CdSe, либо использование туннельно-прозрачного слоя ZnTe, выращенного в Те обогащенных л / условиях, приводит к трансформации гетероперехода InAs/A В в тип I, т. е. к изменению знака разрыва зоны проводимости.

6. Гибридные AlGaAsSb/InAs/(ZnTe)/MgCdSe р—i—п гетероструктуры с гетеровалентным интерфейсом вблизи активной области обеспечивают эффективное ограничение электронов и дырок и пригодны для создания гетероструктур инжекционных лазеров, излучающих в среднем ИК диапазоне.

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийских и международных конференциях и симпозиумах:

• XI International Conference on МВЕ, Beijing, China, 2000;

• XXX International School on the Physics of Semiconducting Compounds, Jaszowiec, Poland, 2001;

• International Workshop "Middle Infrared Coherent Sources", St. Petersburg, Russia, 2001;

• X International Conference on П-VI Compounds, Bremen, Germany, 2001;

• Material Research Society Symposium, Boston, USA, 2001;

• International Conference on MBE, San Francisco, USA, 2002;

• 11th International Symposium "Nanostructures: Physics and Technology", Saint-Petersburg, Russia, 2003;

• 3rd International Conference on Physics of Light-Matter Coupling in Nanostructures, Acireale, Italy, 2003.

XI International Conference on П-VI Compounds, Niagara Falls, USA, 2003;

VI Всероссийская конференция по физике полупроводников, Санкт-Петербург, Россия, 2003.

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Предложена оригинальная методика подготовки подложек 1пАз (001), заключающаяся в обработке поверхности в водном растворе ИагБ, в результате которой отожженная поверхность характеризуется высокой степенью планарности. С помощью ДБЭ на отражение детально исследована температурная зависимость реконструкции поверхности ¡пАб (001) в ходе отжига.

2. Осаждение сверхтонкого пассивирующего слоя толщиной 15 А в режиме обычной МПЭ (Тп «300°С) на поверхность ЬгАб, пассивированной в водном растворе ИагБ, приводит к снижению плотности дислокаций, прорастающих с гетерограницы ГпАб/А2!}6, до уровня ниже 106 см-2.

3. Гибридные КЯ А1(Оа)8Ь/1пАз/2пТе/М§Сё8е с гетеровалентным интерфейсом ГпАБУ^пТе, полученным с помощью серной пассивации, демонстрируют наличие ДЭГ при толщине 20 нм с достаточно высокой подвижностью носителей заряда \хе« 9900 см^Вс) при электронной плотности около 2x1012 см"2 (4.2 К), а также низкотемпературную ФЛ с уровней размерного квантования при толщине 6.7 нм.

4. Экспериментально и теоретически показано, что тип гетероперехода ГпАзЛУ^СёБе, сформированного в режиме ЭГГМ с предварительным осаждением Сё, зависит от состава твердого раствора: при возрастании мольной доли М§8е происходит трансформация типа с П в I. Из ФЛ измерений установлено также, что при использовании буферного слоя Zn^e гетеропара ГпАв/^^СёЗе также характеризуется сопряжением зон I типа.

5. На подложках ЬгАб (001) впервые методом МПЭ получены структурно совершенные слои твердого раствора М^Сё^е кубической модификации в диапазоне концентраций магния до х = 0.3. Определены и уточнены параметры квадратичной зависимости ширины запрещенной зоны твердого раствора М&Сё^дЗе от содержания магния х.

6. Коэффициент встраивания магния aMg в диапазоне температур Тп = 250— 350°С остается постоянным и равен единице. В тоже время коэффициент встраивания кадмия при единичном соотношении атомов на ростовой поверхности (Jyi/Ju= 1) и Тп = 290°С составляет ctcf = 0.83. С уменьшением температуры роста Тп и/или увеличением отношения потоков элементов VI и П группы происходит возрастание коэффициента встраивания кадмия а о/.

7. В приближении эффективной массы рассчитаны энергетические уровни в КЯ CdSe, ограниченной барьерами MgCdSe, с использованием косвенно определенных данных по разрывам ЗП АЕс(х) и ВЗ АЕу{х). Хорошее соответствие расчета и эксперимента свидетельствует о двумерной природе размерного квантования в тонком слое CdSe, заключенном в барьеры MgCdSe.

8. Гетероструктуры Al(Ga)Sb/biAs/MgCdSe, выращенные методом двухстадийной МПЭ, продемонстрировали интенсивное спонтанное и когерентное излучение при инжекционной накачке. Длина волны лазерной генерации и пороговая плотность тока при 77 К составили X = 2.775 мкм и Jth — 3—4 кА/см2, соответственно Выходная мощность спонтанного излучения при 300 К составила не менее 0.3 мВт для светодиодов с круглой мезой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Vurgaftman 1., Felix C.L., AiferE.H., Meyer J.R., in Vol. 2: Semiconductor Optical and Electro-Optical Devices, Handbook of Thin Film Devices, M.H. Francombe (ed.) (Academic Press, 2000), P. 171.

2. Shliessl U.P., J. Rohr High temperature laser based on lead chalcogenide alloys // Infr. Phys. Tech.- 1999.- V.40.- P.325.

3. Zegrya G. G., Andreev A. D. Mechanism of suppression of Auger recombination processes in type-П heterostructures // Appl. Phys. Lett- 1995.- V.67, N.18-P.2681-2683.

4. Wang M.W., Swenberg J.F., Phillips M.C., Yu E.T., McCaldin J.O., Grant R.W., McGillT.C., X-ray photoelectron spectroscopy measurement of valence-band offsets for Mg-based semiconductor compounds // Appl. Phys. Lett.- 1994-V.64.-P.3455.

5. V. Pelegrini, R. Atamasov, A. Tredicucci, F. Beltram, C. Amzulini, L. Sobra, L. Vanzetti, A. Francioso, Excitonic properties of Zni.xCdxSe/ZnSe strained quantum wells//Phys. Rev. В.- 1995.-V.51.-P.5171-5175.

6. Chris G. Van de Walle Band lineups and deformation potentials in the modelsolid theory//Phys. Rev. В.- 1989.-V.39, N.3.-P.1871-1883.

7. H. Kitabayashi, T. Waho, M. Yamamoto. Resonant interband tunneling current in InAs/AlSb/GaSb/AlSMnAs diodes with extremely thin AlSb barrier layers // Appl. Phys. Let. 1997. - V. 71. - P. 512-514.

8. V.G. Mokerov, Yu.V. Fedorov, A.V. Hook. High density 2DEG in AmBv-semiconductor heterostructures and high electron mobility transistors on their basis // Semicondustors. 1999. - V. 33. -P.1064.

9. H. Kromer, G.Griffiths. Staggered-line-up heterojunctions as sources to tunable bellow-gap radiation: Operation principle and semiconductor selection // ШЕЕ Electron device.- 1983.- V.8.- P.20-22.

10. McGill T.C. and Collins D.A. Prospect for the future of narrow bandgap materials // Semicond. Sci. Technol.- 1993.- V.8.- P.S1-S5.

11. A. Sasaki, M. Nishiuma, Y. Takeda Energy band structure and lattice constant chart of ПТ-V mixed semiconductor lasers on GaSb substrates // Jap. J. of Appl. Phys. 1980. - V.19. -P. 1695-1702.

12. Sorokin V S, Sorokin S V, Semenov A N, Meltser В Ya, Ivanov S V Novel approach to the calculation of instability regions in GalnAsSb alloys // J. Cryst. Growth.- 2000.- V.216.-P.97.

13. Sadao Adachi. Band gaps and refractive indices of AlGaAsSb, GalnAsSb, and InPAsSb: Key properties for a variety of the 2-4|im optoelectronic device applications // J. of Appl. Phys. 1987. - V.61. - P. 4869-4876.

14. L Vurgaftman, J. R. Meyer, L. R. Ram-Mohan Band parameters for III-V compound semiconductors and their alloys // J. of Appl. Phys.- 2001.- V.89, N.ll -P.5815-5875.

15. G.H. Dohler, K. Ploog, Periodic doping structures in GaAs // in Progress in crystal growth and characterization. Ed. B.R. Pamplin (Permagon Press, Oxford, 1981)

16. A. Furukawa and M.Mizuta. Heterojunction bipolar transistor utilizing the AlGaSb/GaSb alloy system //Electron. Lett.- 1988.- V.24.- P.l378.

17. J.D. Sheng, Y. Makita, K. Ploog, H.J. Queisser, Electrical properties and photoluminescence of Te-doped GaAs grown by molecular beam epitaxy // J. of Appl. Phys.- 1982.- V.53 — P.999.

18. Effects of antimonide growth in Ш-V MBE system // EPI Application Note. -1995.-№6

19. A.H. Семенов, B.C. Сорокин, B.A. Соловьев, Б.Я. Мельцер, C.B. Иванов Особенности встраивания молекул Sb2 и Sb4 при молекулярно-пучковойэпитаксии твердых растворов AlGaAsSb // ФТП- 2004.- Т.38, В.З.- С.278-284.

20. G. Bauer, М. Kriechbaum, Z. Shi, M. Tacke IV-VI Quantum Wells for Infrared Lasers // J. Nonlinear Opt. Phys. Mat.- 1995.- V.4.- P.283.

21. B. Spanger, U. Shliessl, A. Lambreht, H. Bottner, M. Tacke, Near-room-temperature operation of PbixSrxSe infrared diode lasers using molecular beam epitaxy growth techniques // Appl. Phys. Lett.- 1988.- V.53.- P.2582-2583.

22. Z. Feit, M. McDonald, R.J. Woods, V. Archambault, P. Mak, Low threshold PbEuSeTe/PbTe separate confinement buried heterostructure diode lasers // Appl. Phys. Lett.- 1996.-V.68, N. 6.-P.738-740.

23. Dolginov L., Druzhinina L., Eliseev P., Kryukova I., Leskovich V., Milvidskii M., Sverdlov B. Multicomponent solid-solution semiconductor lasers // Physica E.- 1977.- V.13, N.8.— P.609-611.

24. Dolginov L., Drakin A., Druzhinina L., Eliseev P., Milvidsky M., Skripkin V., Sverdlov B. Low threshold heterojunction AlGaAsSb/GaSb lasers in the wavelength range of 1.5—1.8 \im II Physica E.- 1981.- V.17, N.5.- P.593- 597.

25. N. Kobayashi, Y. Hiroshi, C. Uemura Room Temperature Operation of the InGaAsSb/AlGaAsSb DH Laser at 1.8 цт Wavelength // Jpn. J. of Appl. Phys.-1980.-V. 19, P.L30-L32.

26. A. E. Bochkarev, L. M. Dolginov, A. E. Drakin, P. G. Eliseev, B. N.Sverdlov, and P. N. Lebedev Injection lasers operating continuously atroom temperature at 2.33 im II 11th IEEE Int. Semiconductor Laser Conf., Boston, USA.- 1988-PD8.

27. A.N.Baranov, P.E.Dyshlovenko, A.A.Kopylov, V.V.Sherstnev. Long-wavelength optical absorption in p-GaSb // Sov. Tech. Phys. Lett.- 1988-V.14.-P.798

28. Т.Н. Chiu, W.T. Tsang, J.P. Ditzenberger and. Van der Zeil Room-temperature of InGaAsSb/AlGaSb double heterostructure lasers near 2.2 цт prepared by molecular beam epitaxy // J. Appl. Phis. Lett. 1986. - V. 49 - P. 1051-1052.

29. H. K. Choi and S. J. Eglash, Room-temperature cw operation at 2.2 |im of GalnAsSb/AlGaAsSb diode lasers grown by molecular beam epitaxy // Appl. Phys. Lett.- 1991, V.59, N. 10.-P. 1165-1167

30. H. Lee, P.K. York, R.J. Menna et al. Room-temperature 2.78 }im AlGaAsSb/InGaAsSb quantum well lasers // Appl. Phys. Lett. 1995. V.66. - P. 1942-1944.

31. D.Z. Garbuzov, R.U. Martinelli, R.J. Menna. 2.7-^m AlGaAsSb/InGaAsSb laser diodes with continuous-wave operation up to -39°C // Appl. Phys. Lett. 1995. -V. 67.-P. 1346-1348.

32. D.Z. Garbuzov, R.U. Martinelli, H. Lee. Ultralow-loss broadened-waveguide high power 2 |im AlGaAsSb/InGaAsSb/GaSb separate-confinement quantum well lasers // Appl. Phys. Lett. 1996. V. 69. - P. 2006-2008.

33. G.B. Stringfellow. Miscibility gaps in quatrnary III/V alloys // J. of Cryst. Growth. 1982. - V. 58 - P. 194-202.

34. T.H. Chiu W.T. Tsang, S.N.G. Chu, J. Shah, and J.A. Ditsrenberger. Molecular-beam epitaxy of GaSbo.5Aso.5 and AlxGai.xSbyAsiy lattice mathed to InP // Appl. Phys. Lett. -1985. V. 46. - P. 408-410.

35. H.K Choi, S.J. Eglash, and G.W. Turner. Double-heterostructure diode lasers emitting at 3 |im with a metastable GalnAsSb active layer and AlGaAsSb cladding layers // Appl. Phys. Let. -1994. V. 64. - P. 2474-2476.

36. S.J. Eglash, and H.K Choi. InAsSb/AlAsSb double-heterostructure diode lasers emitting at 4 fim // Appl. Phys. Let. 1994. - V. 64. - P. 833-835.

37. H.K Choi, and G.W. Turner. InAsSb/InAlAsSb strained quantum-well diode lasers emitting at 3.9 pm // Appl. Phys. Let. 1995. - V. 67. - P. 332-334.

38. H.K Choi, G.W. Turner, M.J. Manfra, and M.K. Konnors. 175K continuous operation of InAsSb/InAlAsSb quantum-well diode lasers emitting at 3.5 pirn // Appl. Phys. Let. 1996. - V. 68. - P. 2936-2938.

39. H.K Choi, G.W. Turner, and. H.Q. Lee. InAsSb/InAlAs strained quantum-well lasers emitting at 4.5 |im // Appl. Phys. Let. 1995. - V. 66. - P. 3543-3545.

40. В. Brar, J. Ibbetson, H. Kroemer, J. H. English Effects of the interface bonding type on the optical and structural properties of InAs-AlSb quantum wells // Appl. Phys. Lett.-1994.- V.64, N.25.-P.3392-3394

41. I. Sela, C. R. Bolognesi, L. A. Samoska, and H. Kroemer Study of interface composition and quality in AlSb/InAs/AlSb quantum wells by Raman scattering from interface modes // Appl. Phys. Lett.- 1992 V.60, N.26.- P.3283

42. S. J. Eglash and H. K. Choi High-power multiple-quantum-well GalnAsSb/AlGaAsSb diode lasers emitting at 2.1 pm with low threshold current density // Appl. Phys. Lett.- 1992,- V.61.-P.l 154-1156

43. G. Tuttle, H. Kroemer, and J.H. English. Effects of interface layer sequencing on the transport properties of InAs/AlSb quantum wells: Evidence for antisite donors at the InAs/AlSb interface // Appl. Phys. Lett 1990. - V. 67. - P. 30323037

44. B. Brar, J. Ibbetson, H. Kroemer, and J.H. English. Effects of the interface bonding type on the optical and structural properties of InAs-AlSb quantum wells // Appl. Phys. Lett. 1994. - V. 64. - P. 3392-3394

45. M. Yano, M. Okuizumi, Y. Twai, and M.Inou. Molecular-beam-epitaxial growth and optical analysis of InAs/AlSb strained-layer superlattices // Appl. Phys. Lett.-1993.- V.74.— P.7472-7480

46. Grein C.H. Theoretical performance of InAs/ InxGaixSb superlattice-based midwave infrared lasers // J. of Appl. Phys 1994 - V.76 - P. 1940

47. Youngdale E.R., Auger lifetime enhancement in InAs-GaixInxSb superlattices // Appl. Phys. Lett.- 1994.- V.64.-P.3160

48. В. Баранов, Б.Е Джуртанов, A.H. Именков и др. Генерация когерентного излучения в квантово размерной структуре на одном гетеропереходе // ФТП.- 1986.- Т.20,— С.2217-2221

49. T.C.Hasenberg, D.H. Chow, A.R. Kost, Miles R.H., and West L. Demonstration of 3.5 jim GaixInxSb/InAs superlattice diode laser // Electronics Letters 1995 — V.31- P.275-276

50. W.W Bewley, E.H. Aifer, C.L. Felix, et. al. High-temperature type-II superlattice laser at X=2.9 nm // Appl. Phys. Lett 1997 - V.71.- P.3607-3609

51. J.I. Malin, J.R. Meyer, C.L. Felix, et. al. Type II mid-infrared quantum well lasers // Appl. Phys. Lett.- 1996.- V.68.- P.2976-2978

52. J.R. Meyer, C.A. Hoffman, F.J. Bartoli and L.R. Ram-Mohan. Type II quantum well lasers for the mid-wavelength // Appl. Phys. Lett- 1995.- V.67.- P.757-759

53. Chih-Hsaing Lin, S.S. Pei, H.Q. Lee et. al. Low-threshold quasi-cw type II quantum well lasers at wavelengths beyond 4 fim // Appl. Phys. Lett.— 1997.-V.71- P.3281-3283

54. H.Q. Lee C.H. Lin, and S.S. Pei. Low-loss high-efficiency and high-power diode-pumped mid-infrared GalnSb/InAs quantum well lasers // Appl. Phys. Lett.- 1998.-V.72.-P.3434-3436

55. Malin J.I., Felix C.I., Meyer J.R. Type II mid-IR lasers operating above room temperature//Electron. Lett.- 1996.-V.32.-P. 1593-1595

56. R. Q. Yang, B.H. Zhang, C.-H. Lin. High power mid-infrared interband cascade lasres based on type-II quantum wells // Appl. Phys. Lett- 1997.- V.71-P.2409-2411

57. L.J. Olafsen, E.H. Aifer, I. Virgaftman. Near room-temperature mid-infrared interband cascade lasers // Appl. Phys. Lett 1998.- V.72 - P.2370-2372

58. M.A. Haase, J. Qiu, J.M. DePuydt, H. Cheng Blue-green laser diodes // Appl. Phys. Lett.- 1991.- V.59.-P.1272

59. H. Okuayma, T. Miyajima, Y. Morinaga, F. Hiei, M. Ozawa, K. Akimoto, ZnSe/ZnMgSSe blue laser diodes // Electron. Lett 1992 - V.28 - P. 1798

60. Cho A.Y., Arthur J.R. Molecular beam epitaxy // in Progress in solid state chemistry, ed. by G. Somoijaj, J. McCaldin, Pergamon 1975.- V.10.- P. 157

61. R. Heckingbottom, G.J. Davies, K.A. Prior Growth and doping of gallium arsenide using molecular beam epitaxy (MBE), Thermodynamic and kinetic aspects // Surf. Sei.- 1983.- V.l32, N.2.-P.375.

62. C.T. Foxon Molecular beam epitaxy // Acta Electrónica.- 1978.- V.21, N.2.— P.139

63. T. Yao, Y. Miyoshi, Y. Makita, S. Maekawa Growth rate and sticking coefficient of ZnSe and ZnTe grown by molecular beam epitaxy // Japan. J. of Appl. Phys.-1977.-V.16, N.2.- P.369

64. Z. Zhu, T. Nomura, M. Miyao, M. Hagino MBE growth mechanism of ZnSe: growth rate and surface coverage // J. of Crystal Growth.- 1989 V.96 - P.513.

65. Zhu, T. Nomura, M. Miyao, M. Hagino MBE growth mechanism of ZnSe: flux ratio and substrate temperature // J of Crystal Growth 1989 - V.96 - P.529

66. S.V. Ivanov, S.V. Sorokin, P.S. Kop'ev, J.R. Kim, H.D. Jung, H.S. Park Composition, stoichiometry and growth rate control in MBE of ZnSe based ternary and quaternary alloys // J. of Cryst. Growth 1996.- V. 159.- P.16

67. И.В.Седова, Т.В.Львова, В.П.Улин, С.В.Сорокин, А.В.Анкудинов, В.Л.Берковиц, С.В.Иванов, П.С.Копьев, Сульфидные пассивирующие покрытия поверхности GaAs(100)B условиях молекулярно-пучковой эпигаксии AWGaAs // ФТП.- 2002.- Т.36, Вып. 1С.59

68. R. L. Gunshor, L. A. Kolodziejski, M. R. Melloch, M. Vaziri, C. Choi and N. Otsuka Nucleation and characterization of pseudomorphic ZnSe grown on molecular beam epitaxially grown GaAs epilayers // Appl. Phys. Lett- 1987-V.50, N.4.— P.200-202

69. S.Itoh, A.Ishibashi ZnMgSSe based laser diodes // J. Cryst. Growth.- 1995-V.150.— P.701-706

70. C. C. Chu, T. B. Ng, J. Han, G. C. Hua, and R. L. Gunshor, E. Ho, E. L. Warlick, and L. A. Kolodziejski, A. V. Nurmikko Reduction of structural defects in II-VI blue green laser diodes // Appl. Phys. Lett.- 1997.- V.69, N.5.- P.602-604

71. AC Wright, J O Williams, A Krost, W Richter and D R T Zahn High resolution and conventional transmission electron microscopy of Ga2Se3 thin films grown by vapour phase epitaxy // J. Crystal Growth.- 1992 V. 121, N. 1/2 - P. 111

72. J.M. Gaines, J. Peruzzello, B. Greenberg, Structural properties of ZnSe films grown by migration enhanced epitaxy // J. Appl. Phys- 1993- V.73, N.6.-P.2835-2840

73. J.M. Gaines Molecular beam epitaxy of II-VI wide bandgap semiconductors // Philips J. Res.- 1995.- V.49.- P.245-265

74. J. Qiu, D. R. Menke, M. Kobayashi, R. L. Gunshor, D. Li, Y. Nakamura, and N. Otsuka Characterization of Ga2Se3 at ZnSe/GaAs heterovalent interfaces // Appl. Phys. Lett.- 1991.- V.58, N.24.- P.2788

75. A. Ohtake, T. HanadaT. Yasuda, K. Arai, T. Yao Strucrure and composition of the ZnSe(OOl) surface during atomic-layer epitaxy // Phys. Rev. B.- 1999 — V.60, N.11.-P.8326

76. L Kassel, J W Garland, P M Raccah, M A Haase and H Cheng Effects of Zn and Ga interdiffusion on ZnSe/n+GaAs interfaces // Semicond. Sci. Technol.- 1991-V.6.— P. A146-A151

77. L Kassel, J W Garland, P M Raccah, M C Tamargo and H H Farrell Electroreflectance determination of the band profile of ZnSe/n+GaAs heterojunction//Semicond. Sci. Technol.- 1991.- V.6.- P.A152-A156

78. A. D. Raisanen L. J. Brillson L. Vanzetti, A. Bonanni, and A. Franciosi Atomic diffusion-induced deep levels near ZnSe/GaAs(100) interfaces // Appl. Phys. Lett.- 1995.-V.66, N.24.-P.3301

79. H. Katayma-Yoshida, K. Sato Materials design for semiconductor spinotronics ab initio electronic-structure calculation // Physica B 2003.- V.327.- P.337-343

80. F. C. Farrow, G. R. Jones, G. M. Williams, and I. M. Young Molecular beam epitaxial growth of high structural perfection, heteroepitaxial CdTe films on InSb (001) // Appl. Phys. Lett.- 1981.- V.39, N.12.- V.954

81. Y. Rajakarunanayake, B. H. Cole, J. O. McCaldin, D. H. Chow, J. R. Soderstrom, and T. C. McGill C. M. Jones Growth and characterization of ZnTe films grown on GaAs, InAs, GaSb, and ZnTe // Appl. Phys. Lett.- 1989.- V.55, N.12- P.1217-1219

82. M.T. Litz, M. Korn, H. Ress, U. Lunz, W. Ossau, A. Waag, G. Landwehr, K. Watanabe, T. Walter, B. Neubauer, D. Gerthsen, U. Schussler, Epitaxy of ZnMgSeTe on (100)InAs // J. of Crystal Growth.- 1996.- V.159, N.l-4.- P.54-57

83. V.V. Preobrazhenskii, M.A. Putyato, O.P. Pchelyakov, B.R. Semyagin, Experimental determination of the incorporatio factor of AS4 during molecular beam epitaxy GaAs //J. of Crystal Growth.- 1999.- V.202.- P. 170-173

84. H.H. Farrell, J.L. deMiguel, M.C. Tamargo, Reflection high-energy electron diffraction electron-stimulated desorption from ZnSe(100) (2x1) surfaces // J. of Appl. Phys.- 1989.-V.65, N.10.-P.4084-4086

85. N. Matsumura, K. Senga, J. Kakuta, J. Saraie, Reflection high energy electron diffraction study on adatom desorption from ZnSe surface under electron beam irradiation and light irradiation // J. Crystal Growth- 1992.- V.117, N.l-4.-P. 129-133

86. Y. Guo, G. Aizin, Y. C. Chen, L. Zeng, A. Cavus, M.C. Tamargo Photo-pumped ZnCdSe/ZnCdMgSe blue-green quantum well lasers grown on InP substrates // Appl. Phys. Lett.- 1997.-V.70, N.11.-P.1351-1353

87. M. C. Phillips, M. W. Wang, J. F. Swenberg, J. O. McCaldin, and T. C. McGill Proposal and verification of a new visible light emitter based on wide band gap II-VI semiconductors // Appl. Phys. Lett.- 1992.-V.61, N.16.- P.1962-1964

88. F. Firszt, S. Legowski, H. Meczynska, J. Szatkowski, W. Paszkowicz, M. Marczak Photoluminescence and structural properties of selected wide-gap n-VI solid solutions // J. of Crystal Growth.- 1998.- V. 184/185.- P. 1053

89. K.N. Shreekanthan, B.V. Rajendra, V.B. Kasturi, G.K. Shivakumar Growth and characterization of semiconducting cadmium selenide thin films // Cryst. Res. Technol.- 2003.- V.38, N.l.-P.30-33

90. N. Samarth, H. Luo, J. K. Furdyna, S. B. Qadri, Y. R. Lee, A. K. Ramdas, N. Otsuka, Growth of cubic (zinc blende) CdSe by molecular beam epitaxy // Appl. Phys. Lett.- 1989.-V.54, N.26.-P.2680-2682

91. S. Ivanov, A.A. Toropov, T.V. Shubina, S.V. Sorokin, R.N. Kyutt, A.A. Sitnikova, D.D. Solnyshkov, and O.V. Nekrutkina, CdSe-based nanostructures: growth, properties, lasers // Phys. Stat. Sol. (b).- 2004.- V.241, N.3.- P.531-537

92. H. Okuyama, Y. Kishita, A. Ishibashi, Quaternary alloy ZnMgSSe // Phys. Rev. B.-1998.-V.57, N.4.- P.2257-2263

93. R.C. Tu, Y.K. Su, W.H. Lan, F.R. Chien Structural and optical studies of ZnCdSe/ZnSe/ZnMgSSe separate confinement heterostructures with different buffer layers grown by molecular beam epitaxy // J. of Crystal Growth — 1999-V.201/202- P.961

94. J. W. Matthews and A. E. Blakeslee, Defects in epitaxial multilayers // J. Cryst. Growth.- 1974.- V.27 — P. 118

95. R. People and J. C. Bean, Calculation of critical layer thickness versus lattice mismatch for GexSiix/Si strained-layer heterostructures // Appl. Phys. Lett-1985.- V.47, N.3.- P.322-324

96. B. Jobst, D. Hommel, U. Lunz, T. Gerhard, G. Landwehr E0 band-gap energyand lattice constant of ternary ZnixMgxSe as functions of composition // Appl. Phys. Lett.- 1996.-V.69, N.1.-P.97-99

97. M.C. Phillips, M.W. Wang, J.F. Swenberg, J.O. McCaldin, T.C. McGill

98. Proposal and verification of a new visible light emitter based on wide band gapn-VI semiconductors // Appl. Phys. Lett.- 1992.- V.61, N. 16.- P. 1962-1964 i

99. J. Gutowski, P. Baume, K. Hauke, in: R.Bargava (Ed.), Properties of Wide

100. Bandgap II-VI Semiconductors, Inspec IEE, London.- 1997 P.37

101. S. Permogorov, A. Reznitzky, Effect of disorder on the optical spectra of wide-gap n-VI semiconductor solid solutions // J. of Luminescence- 1992 V.52, N.l-4- P.201-223

102. W.H. Strehlow and E.L.Cook Electronic structure calculation of lead and magnesium chalcogenides // J. of Phys. Chem. Ref. Data 1973.- V.2.- P. 163

103. S.-H. Wei, A. Zunger Calculated natural band offsets of all II-VI and III-V semiconductors: Chemical trends and the role of cation d orbitals // Appl. Phys. Lett.- 1998.- V.72, N.16.-P.2011-2013.

104. M.W. Wang, J.F. Swenberg, M.C. Phillips, E.T. Yu, J.O. McCaldin, R.W. Grant, T. C. McGill X-ray photoelectron spectroscopy measurement of valence-band offsets for Mg-based semiconductor compounds // Appl. Phys. Lett.- 1994.-V.64, N.25.- P.3455

105. J. Lilja, J. Keskinen, M. Hovinen, M. Pessa, A comparative study of growth of ZnSe films on GaAs by conventional molecular-beam epitaxy and migration enhanced epitaxy // J. Vac. Sei. Technol. B-1989.- V.7, N.4.- P.593-598

106. General Chemical Handbook, ed. by N.S. Zefirov (BRE, Moscow).- 1995-V.4.-P.311

107. T. Ando, A. B. Fowler, and F. Stern, Electronic properties of two-dimensional systems // Rev. Mod. Phys.- 1982.- V.54.- P.437