Особенности излучательной рекомбинации низкоразмерных гетероструктур InGaAs/AlGaAs и GaAs/AlGaAs

Кудряшов, Игорь Вениаминович

Особенности излучательной рекомбинации низкоразмерных гетероструктур InGaAs/AlGaAs и GaAs/AlGaAs тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Кудряшов, Игорь Вениаминович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Санкт-Петербург МЕСТО ЗАЩИТЫ

2000 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.10 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Особенности излучательной рекомбинации низкоразмерных гетероструктур InGaAs/AlGaAs и GaAs/AlGaAs»

Автореферат диссертации на тему "Особенности излучательной рекомбинации низкоразмерных гетероструктур InGaAs/AlGaAs и GaAs/AlGaAs"

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им.А.Ф.ИОФФЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

На правах рукописи

РГ5 ОД

КУДРЯШОВ Игорь Вениаминович

ОСОБЕННОСТИ ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ РЕКОМБИНАЦИИ НИЗКОРАЗМЕРНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР МаАз/АЮаАз И ОаАз/АЮаАэ.

(01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург 2000

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

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Евтихиев В.П.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук,

профессор • Воробьев JI.E.j

кандидат физико-математических наук.

доцент Талалаев В.Г.

Ведущая организация — Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет.

Защита состоится ojU&jlM0^ 2000 г. в " jéí" часов на

заседании специализированного совета К-003.23.01 при Физико-техническом институте им.А.Ф.Иоффе РАН по адресу: 194021, Санкт-Петербург, ул.Политехническая, д.26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физико-технического института им.А.Ф.Иоффе РАН.

Автореферат разослан " 1$ " (ptéJlüM 2000 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета К-003.23.0 h }

кандидат физ.-мат.наук "W i Куликов Г.С.

13 3 %в.Х11>5 ОЬ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы определяется тем, что полупроводниковые гетероструктуры, содержащие низкоразмерные квантовые объекты, в последние годы заняли ведущее место в физике полупроводников и оптоэлектроники.

Интенсивные исследования полупроводниковых гетероструктур с квантовыми ямами, квантовыми нитями и квантовыми точками позволили существенно развить теорию полупроводников, привели к открытию явлений ранее неизвестных в физике полупроводников. На основе этих исследований создаются принципиально новые полупроводниковые приборы и улучшаются параметры уже существующих.

Однако к началу диссертационной работы ряд особенностей излучательной рекомбинации в квантоворазмерных объектах не был исследован. Так, не было проведено детального исследования зависимости эффективности излучательной рекомбинации от параметров квантовой ямы и уровня возбуждения в реальных гетероструктурах. В работах, посвященных фотолюминесцентным исследованиям квантовых точек, практически не приводятся конкретные значения эффективности излучательной рекомбинации, а характер её зависимости от температуры и уровня возбуждения не обсуждается. Знание этих характеристик важно, как для понимания происходящих в низкоразмерных гетероструктурах фундаментальных процессов, так и для реализации уникальных свойств этих гетероструктур в оптоэлектронных приборах.

Цель диссертационной работы - исследование особенностей излучательной рекомбинации и выявление основных механизмов, определяющих её эффективность, в низкоразмерных гетероструктурах: квантовых ямах ОаАБ/АЮаАз, 1пОаА5/АЮаАз и однослойных массивах квантовых точек 1пА5.

Для выполнения поставленной цели в работе предполагалось: - изготовление методом молекулярно-пучковой эпитаксии гетероструктур ваАз/АЮаЛз и 1пСаА5/АЮаА5, содержащих высококачественные квантовые ямы ваАз и 1пОаАБ с заданными шачениями толщин и высот барьеров;

- проведение в широком диапазоне температур исследований спектров фотолюминесценции выращенных гетероструктур с целью точного определения параметров квантовых ям;

- исследование характера зависимости эффективности излучательной рекомбинации от концентрации неравновесных носителей для различных по толщине и ширине запрещенной зоны квантовых ям;

- разработка способа получения высокооднородных массивов квантовых точек 1пАз на основе метода молекулярно-пучковой эпитаксии;

- исследование характера зависимости эффективности излучательной рекомбинации от концентрации неравновесных носителей для однослойных массивов квантовых точек 1пАз.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые:

1) Исследованы зависимости эффективности излучательной рекомбинации в гетероструктурах с квантовыми ямами ОаАз/АЮаАБ и ¡пОаАБ/АЮаАз от уровня возбуждения и ширины квантовой ямы при температуре 300К.

2) Экспериментально обнаружена беспороговая оже-рекомбинация в тонких квантовых ямах 1пОаАз/АЮаА8.

3) Исследованы спектры фотолюминесценции зарощенных однослойных массивов квантовых точек 1пАз; полученных на основе оригинальной методики роста квантовых точек на разориентированных в сторону [010] поверхностях ваАБ (001).

4) Экспериментально исследованы зависимости эффективности излучательной рекомбинации от уровня возбуждения и температуры для однослойных массивов квантовых точек 1пАз, выращенных на подложках, разориентированных в сторону [010] подложках СаАв (001).

Научная и практическая значимость работы заключается в том, что е

ней:

1) выявлены основные каналы безызлучательной рекомбинации определяющие значение эффективности люминесценции квантовых ям, I практически важном диапазоне толщин 28-180А для гетерострукту{ ОаАБ/АЮаАБ и 28-70А для гетероструктур [пСаАз/АЮаАБ;

2) показано, что в квантовых ямах ЬОаАз/АЮаАБ с толщиной мене! 50А существенное влияние на значение эффективности излучательно1

рекомбинации оказывает безызлучательный канал по механизму оже-рекомбинации;

3) установлено, что применение в молекулярно пучковой эпитаксии разориентированных в сторону [010] подложек GaAs (001) улучшает однородность размеров квантовых точек InAs;

4) обнаружено, что при молекулярно пучковой эпитаксии InAs квантовых точек на разориентированных поверхностях GaAs (001), уменьшение времени прерывания роста после осаждения слоя InAs увеличивает однородность квантовых точек по размерам;

5) показано, что массивы квантовых точек InAs, выращенные на разориентированных поверхностях GaAs (001) обладают более высокой эффективностью излучательной рекомбинации, чем аналогичные массивы, полученные на точно ориентированной поверхности GaAs (001).

Представляемые к защите научные положения.

Положение 1.

Основным каналом безызлучательной рекомбинации в квантовых шах GaAs/AIGaAs и InGaAs/AIGaAs с шириной менее 100А при больших уровнях возбуждения при Т=300К является безызлучательная рекомбинация термически выброшенных неравновесных носителей в 5арьерных слоях.

Положение 2.

При низких температурах (Т=77К) в узких квантовых ямах InGaAs фоявляется беспороговый механизм оже-рекомбинации.

Положение 3.

Дополнительное снижение эффективности излучательной >екомбинации в квантовых ямах InGaAs/AIGaAs с шириной менее 50А при юльших уровнях возбуждения обусловлено оже-рекомбинацией.

Положение 4.

Применение разориентированных в направлении [010] подложек }aAs (001) для роста квантовых точек InAs приводит к изменениям пектров их фотолюминесценции: сдвигу положения пика ютолюминесценции в сторону больших энергий и уменьшению юлуширины линии при увеличении угла разориентации.

Положение 5.

Эффективность излучательной рекомбинации в [пАэ квантовых точках, выращенных на разориентированных в сторону [010] подложках ОаАэ (001) возрастает с увеличением угла разориентации подложки.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на научных семинарах отделения физики университета г. Падерборн (Германия) и ФТИ им. А.Ф.Иоффе РАН, а также на И Российской конференции по физике полупроводников в г. Зеленогорске, 1996 г., на 3 международном симпозиуме по молекулярно-пучковой эпитаксии в г. Велико-Тырново (Болгария), 1989 г., на 12 международном вакуумном конгрессе в г. Гаага (Нидерланды), 1992 г., на 23 международном симпозиуме по полупроводникам в г.С.-Петербурп (Россия), 1996 г., на 5 международном симпозиуме "Наноструктуры: физика и технология" в г.С.-Петербурге (Россия), 1997 г., на 7 международном симпозиуме "Наноструктуры: физика и технология" в г.С.-Петербурге(Россия), 1999 г., на 10-ой международной конференции по молекулярно-пучковой эпитаксии в г. Канны (Франция), 1998 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Она содержит страниц машинописного текста, 32. рисунка на страницах. Список цитируемой литературы содержит 6 ^ наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы диссертации, выбор объекта и методик исследования. Формулируются цели работы.

В первой главе представлен обзор работ по получению гетероструктур с квантовыми ямами и с массивами квантовых точек, а также исследованию эффективности излучательной рекомбинации в гетероструктурах с низкоразмерными объектами.

В п. 1.1 обсуждаются работы, посвященные развитию технологий пс получению гетероструктур с квантовыми ямами. С помощью современны*

технологии роста гетероструктур получены полупроводниковые гетеролазеры с квантовыми ямами в качестве активной области. Плотность порогового тока в гетеролазерах пропорцианальна эффективности излучательной рекомбинации в гетероструктуре. Достигнутые значения плотностей порогового тока для гетеролазеров с квантовыми ямами ОаАз/АЮаАз с толщиной более ЮОА и 1пОаАз с толщиной 70А говорят о возможности достижения значения эффективности излучательной рекомбинации, близкой к 100% в этих гетроструктурах. Одновременно отмечается, что в квантовых ямах ОаАз/АЮаАБ с шириной менее ЮОА эффективность излучательной рекомбинации резко падает [1]. В ряде работ в качестве каналов безызлучательной рекомбинации, влиящих на значение эффективности излучательной рекомбинации, предполагается рекомбинация на гетрограницах и безызлучательная рекомбинация в окружающих квантовую яму барьерных слоях.

Для квантовых ям теоретически предсказан новый механизм оже-•рекомбинации [2]. Особенностью этого механизма является сильная зависимость эффективности предложенного механизма от ширины квантовой ямы и степенная зависимость от температуры.

В п. 1.2 представлен обзор основных результатов по получению массивов квантовых точек 1п(Са)Аз. Для практического применения в лазерных гетроструктурах необходимо получать массивы квантовых точек с достаточно высокой плотностью и низкой дисперсией квантовых точек по размерам [3]. В ряде работ предлагается достижение этой цели путем изменения параметров роста. Однако, как было показано в [4], интенсивность пика фотолюминесценции, соответствующего массиву квантовых точек 1пАз, сильно зависит от параметров роста квантовых точек и оптимум по интенсивности достигается в узком диапазоне параметров. Более распространенным способом получения массивов с высокой плотностью и хорошими фотолюминесцентными характеристиками является рост вертикально связанных массивов квантовых точек. Однако уменьшение ширины линии фотолюминесценции в связанных массивах квантовых точек объясняют появлением когерентных состояний, подобных сверхрешеточным. Лучшие результаты для пороговой плотности тока в гетеролазерах с различными типами

массивов квантовых точек в качестве активной области пока почти на порядок превышают предсказанные теорией значения. В литературе приводятся значения эффективности излучательной рекомбинации массивов квантовых точек,не превышающие 15%.

В п. 1.3 приведены краткие выводы из обзора литературы, сформулированы конкретные экспериментальные задачи диссертационной работы.

Вторая глава посвящена описанию методик эксперимента. В п.2.1 приведено описание установки, на которой производилось выращивание всех исследованных гетероструктур, методик роста гетероструктур с квантовыми ямами СаАБ/АЮаАз, 1пОаА5/АЮаА5 и с массивами квантовы> точек 1пАз. В п.2.2 представлены описания фотолюминесцентных методик, примененных для исследований спектров фотолюминесценции, эффективности излучательной рекомбинации, экспериментального обнаружения оже - рекомбинации. В п.2.3 описаны методы расчета положения уровней размерного квантования в квантовых ямах, окруженных короткопериодичной сверхрешеткой.

В третьей главе представлены результаты исследований излучательной рекомбинации в квантовых ямах ОаАз/АЮаАэ и ЫОаАв/АЮаАз.

В п.3.1 описаны способ изготовления и предварительный анализ гетероструктур ОаАБ/АЮаАз с квантовыми ямами в диапазоне ширин 28-180А. Представлен анализ спектров фотолюминесценции при Т=77К и Т=300К. Сравнение экспериментальных данных положения первого уровня размерного квантования с рассчитанным показало, что расчет положения уровней размерного квантования с учетом конкретной структуры окружающей квантовую яму сверхрешетки дает лучшее согласие с экспериментальными данными. В то время как пренебрежение детальной структуры окружающих квантовую яму барьеров дает заниженные значения положений уровней размерного квантования. На основе согласия между экспериментальными и расчетными данными можно сделать вывод о возможности использования заданных во время роста гетероструктур толщин для последующих теоретических расчетов. Имеется лишь расхождение для очень узких ям. Они соответствуют отклонению на 1-2

Уровень возбуждения, А/см2

Рис.1. Зависимость эффективности излучательной рекомбинации от уровня возбуждения для квантовых ям ОаАз/АЮаАз с толщинами 180А, 40А и 28А. Экспериментальные точки отмечены маркерами, расчетные данные представлены кривыми.

монослоя от заданной толщины. Для этих ям при последующих расчетах использовались скорректированные толщины.

В п.3.2 приведены результаты исследований зависимости эффективности излучательной рекомбинации квантовых ям СаАз/АЮаАБ от уровня возбуждения при Т=300К. Полученные зависимости для квантовых ям с ширинами 180А, 40А и 28А представлены на рис.1. Все

зависимости имеют три характерных участка. Первый - увеличение квантовой эффективности с увеличением уровня возбуждения в области малых уровней возбуждения. Этот участок соответствует насыщению центров безызлучательной рекомбинации в квантовой яме с увеличением концентрации неравновесных носителей. Данные центры обусловлены наличием точечных кристаллических дефектов в материале квантовой ямы, а также наличием остаточных примесных уровней, лежащих глубоко в запрещенной зоне. Второй - падение квантовой эффективности с увеличением уровня возбуждения в области больших уровней возбуждения. Этот участок соответствует увеличению концентрации неравновесных носителей в Окружающих квантовую яму барьерных слоях, а, значит, увеличению влияния безызлучательных центров в барьерных слоях. В данный участок зависимости также могут вносить свой вклад сильно концентрационно зависимые каналы безызлучательной рекомбинации в квантовой яме, например оже-рекомбинация. Третий участок - промежуточный, соответствующий максимальной квантовой эффективности. Для структур с эффективностью излучательной рекомбинации, достигающей уровня близкого к 100%, этот участок может охватывать широкий диапазон уровней возбуждения. Экспериментальные зависимости были подогнаны расчетными на основе теоретической модели, учитывающей следующие каналы рекомбинации: излучательная рекомбинация в квантовой яме через Г-минимум зоны проводимости;, излучательная рекомбинация в барьерных слоях через Г-минимум зоны проводимости; безызлучательная рекомбинация в квантовой яме через Г-минимум зоны проводимости; безызлучательная рекомбинация в квантовой яме через Ь-минимум зоны проводимости; безызлучательная рекомбинация в барьерных слоях через Х-минимум зоны проводимости; безызлучательная рекомбинация в барьерных слоях через Ь-минимум зоны проводимости; безызлучательная рекомбинация в барьерных слоях через Г-минимум зоны проводимости. Удовлетворительное согласие с экспериментом было достигнуто без привлечения других каналов безызлучательной рекомбинации. Проведенные исследования показали,что: канал безызлучательной рекомбинации неравновесных носителей на гетероинтерфейсе пренебрежимо мал для необходимости его

Рис.2. Зависимость внешней эффективности излучательной рекомбинации раздельно для квантовой ямы и барьерных слоев от температуры для гетероструктуры, содержащей квантовую яму шириной 28А. Треугольниками отмечены значения, соответствующие значениям для квантовой ямы, квадратами -для барьерных слоев. Закрашенные маркеры -рассчитанные значения, незакрашенные - экспериментальные.

учета; основным механизмом падения эффективности излучательной рекомбинации при увеличении плотности возбуждения является термический выброс неравновесных носителей в ограничивающие квантовую яму слои и последующая их безызлучательная рекомбинация в них. Эти выводы подтверждаются исследованием зависимости эффективности излучательной рекомбинации от температуры для квантовой ямы шириной 28А (рис.2).

В п.3.3 описаны способ изготовления и предварительный анализ гетероструктур ЫСаАз/АЮаАБ с квантовыми ямами в диапазоне ширин 2870.4. Проведен анализ спектров фотолюминесценции выращенных гетероструктур при Т=77К и Т=300К. На основе согласия между экспериментальными и расчетными данными сделан вывод о возможности использования заданных во время роста гетероструктур толщин для последующих теоретических расчетов.

В п.3.4 проведено исследование зависимости эффективности излучательной рекомбинации от уровня возбуждения для квантовых ям ЫОаАБ/АЮаАБ при Т=300К. Полученные зависимости имеют аналогичный вид с зависимостями, полученными для квантовых ям ОаАз/АЮаАБ (рис.3). Однако для квантовых ям с шириной менее 50А зависимость в области больших уровней возбуждения носит более резкий характер. Для удовлетворительного согласия расчетных и экспериментальных данных теоретическая модель была расширена дополнительным каналом безызлучательной рекомбинации: оже-рекомбинация в квантовой яме. Влияние данного канала безызлучательной рекомбинации усиливается при уменьшении ширины квантовой ямы.

В п.3.5 представлены результаты по прямому наблюдению оже--рекомбинации в квантовой яме 1пОаАБ с толщиной 51А при Т=77К. В спецально выращенной гетероструктуре наблюдалась антистоксовская люминесценция при возбуждении мощным полупроводниковым лазерным диодом с длиной волны излучения 825нм. Интенсивность антистоксовской линии фотолюминесценции при уровне возбуждения 200А/см2 была на 4 порядка меньше, чем . интенсивность линии фотолюминесценции, соответствующей переходам в квантовой яме. Зависимость интенсивности обнаруженной антистоксовской линии фотолюминесценции от уровня возбуждения имела сильно нелинейный характер. Оценка коэффициента оже - рекомбинации из соотношения интенсивностей линии фотолюминесценции дало значение 10'31см6/с. Полученное значение коэффициента оже-рекомбинации совпадало с теоретической оценкой этого коэффициента для беспорогового механизма оже-рекомбинации в квантовой яме.

В п.3.6 представлены краткие выводы.

я а х я ю

Ьй

о ж л

ч и

л н и о

X ш 5

•е-

г>

I о

(XI

□

О/-®

О--л

□

□ 70А эксп.

-70Арасч.

1 ^ 51А эксп.

..............51А расч.

О 36А эксп.

---------36А расч.

В 28А эксп. .........28А расч.

■ 11111_■_■.......1

100

1000

Уровень возбуждения, А/см'

Рис. 3. Экспериментальные и рассчитанные зависимости эффективности излучательной рекомбинации от уровня возбуждения для квантовых ям 1пСаА5/АЮаА5 с ширинами 70А, 51 А, 36 А и 28 А.

В четвертой главе представлены результаты по росту однослойных массивов квантовых точек (КТ) 1пАз на разориентированных в сторону [010] подложках СаАэ (001) и исследованию излучательной рекомбинации в КТ.

В п.4.1 приведены результаты исследования методом атомно-силовой микроскопии открытого массива КТ 1пАз на разориентированных в сторону [010] подложках ваАз (001). Толщина осажденного слоя 1пАв для исследованных образцов составляла 3 монослоя. Исследовались массивы КТ, выращенные на разориентированных на 0, 2 и 6 градусов

со

со а

С (в X Я

о.

с! о

1.32

1.30

1.28

1.26

- 1.24

1.22

2 3 4 5 6

Угол разориентации, градусы

а >£ Я с га 2

О И Св

со о

Рис.4.3ависимость положения максимума пика фотолюминесценции одиночного массива квантовых точек [пАз и полуширина пика от угла разориентации. Закрашенные маркеры соответствуют серии с временем прерывания роста 10с, незакрашенные - 15мин.

поверхностях. Анализ полученных данных показал, что с увеличением угла разориентации возрастает однородность массива КТ и уменьшается количество больших ЫАэ "островов".

В п.4.2 описаны изготовление и анализ спектров фотолюминесценции гетероструктур, содержащащих однослойные

массивы ГпАв КТ. Исследовались массивы квантовых точек, выращенные на разориентированных на 0, 2, 4 и 6 градусов поверхностях. Были выращены две серии гетероструктур, отличающихся временем прерывания роста после осаждения слоя ¡пАв толщиной 2.9 монослоя. Анализ спектров фотолюминесценции при Т=77К (рис.4) показал, что увеличение угла разориентации приводит к "синему" сдвигу пика фотолюминесценции и уменьшению его полуширины. Уменьшение времени прерывания роста приводит к более резкой зависимости полуширины линии ФЛ от угла разориентации. Показано, что применение разориентированной в сторону [010] подложки ОаАэ (001) и уменьшение времени прерывания роста позволяют получить высокооднородный массив КТ, характеризующийся полушириной линии ФЛ менее 50мэВ.

В п.4.3 приведены результаты исследований эффективности излучательной рекомбинации для однослойных массивов ГпАв КТ. В результате проведенных исследований показано, что максимальное значение эффективности излучательной рекомбинации увеличивается при увеличении угла разориентации для данной серии образцов, содержащих одиночный массив КТ 1пАз. Максимальное значение эффективности излучательной рекомбинации наблюдается для образца, полученного на разориентированной в сторону [010] на 6 градусов поверхности СаАэ (001) при времени прерывания роста Юс. Это значение составляет 29%. Полученные зависимости эффективности излучательной рекомбинации от уровня возбуждения сильно отличаются от аналогичных зависимостей, полученных для квантовых ям [пСаАэ и ваЛв.

В п.4.4 представлены краткие выводы.

В заключении приведены основные результаты работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1) Методом молекулярно-пучковой эпитаксии выращены гетероструктуры высокого качества, содержащие квантовую яму ваАз шириной в диапазоне 28-150А. Использование сверхрешеток А1Аз/ОаА8 в качестве ограничивающих квантовую яму слоев позволило достичь для квантовых ям с шириной 40А лучшего из известных значения эффективности излучательной рекомбинации - более 60%.

2) Экспериментально исследованы зависимости эффективности излучательной рекомбинации от уровня возбуждения для гетероструктур с квантовой ямой йаАБ при температуре ЗООК. На основе анализа экспериментальных и теоретических зависимостей эффективности излучательной рекомбинации от уровня возбуждения показано, что основным механизмом, ответственным за уменьшение эффективности излучательной рекомбинации при уменьшении ширины квантовой ямы и увеличении уровня возбуждения, является безызлучательная рекомбинация в ограничивающих квантовую яму слоях.

3) Выращены методом молекулярно-пучковой эпитаксии гетероструктуры ¡пСаАз/АЮаАБ высокого качества, содержащие квантовую яму 1пОаАБ с долей 1п около 20% и с шириной 28-70А.

4) Изучены зависимости эффективности излучательной рекомбинации от уровня возбуждения для гетероструктур с квантовыми ямами ¡пСаАв. Из сопоставления экспериментальных и теоретических зависимостей показано, что,в отличие от квантовых ям ваАБ для квантовых ям 1пСаАз с шириной менее 50А, необходимо учитывать дополнительный канал безызлучательной рекомбинации - оже-рекомбинацию в квантовой яме. Влияние этого канала усиливается при уменьшении ширины квантовой ямы.

5) Экспериментально получено прямое подтверждение наличия беспороговой оже-рекомбинации в тонких квантовых ямах 1пОаА$ при низких температурах (Т=77К).

6) Разработана оригинальная методика выращивания методом молекулярно-пучковой эпитаксии высокооднородных массивов квантовых точек на разориентированных в сторону [010] подложках СэАб (001).

7) Показано, что увеличение угла разориентации подложки приводит к улучшению однородности по размерам квантовых точек 1пАб, уменьшению их размеров, уменьшению количества больших „островов" ШАв, являющихся, как правило, центрами безызлучательной рекомбинации.

8) Обнаружено, что при молекулярно-пучковой эпитаксии [пАб квантовых точек на разориентированных поверхностях ОаАв (001)

уменьшение времени прерывания роста после осаждения слоя InAs увеличивает однородность квантовых точек по размерам.

9) Экспериментально исследованы зависимости эффективности излучательной рекомбинации от уровня возбуждения для одиночных массивов квантовых точек InAs, выращенных на подложках GaAs (001), разориентированных на 0, 2, 4 и 6 градусов в сторону [010]. Показано, что внутренняя эффективность излучательной рекомбинации увеличивается с увеличением угла разориентации. Значение внутренней эффективности 28%, полученное на образцах с углом разориентации 6 градусов, является лучшим для одиночного массива квантовых точек InAs.

10) Обнаружено, что характер зависимости эффективности излучательной рекомбинации в квантовых точках от уровня возбуждения сильно отличается от зависимостей для квантовых ям InGaAs.

Основные результаты диссертационной работы изложены в публикациях:

1.1.V.Kudryashov, D.Z.Garbuzov, V.P.Evtikhiev, S.N.Zhigulin, A.B.Komissarov, E.J.Kotelnikov, V.P.Kochereshko, V.E.Tokranov, D.R.Yakovlev "AlGaAs/GaAs CW quantum-well lasers fabricated with home -made MBE installation" Third International Symposium of Molecular Beam Epitaxy, 2-7 Oct, 1989, Velico Tarnovo, Programme and Abstracts, p.87.

2. I.V.Kudryashov, V.P.Evtikhiev, A.B.Komissarov, V.E.Tokranov et al., "AlAs/GaAs superlattices grown on GaAs vicinal surfaces.", Twelfth International Vacuum Congress, Hague, 12-160ct, 1992, conference proceedings p.483.

3. I.V.Kudryashov, D.Z.Garbuzov, V.P.Evtikhiev, N.I.Katsavets, A.B.Komissarov, T.E.Kudrik, V.B.Khalfm, R.K.Bauer, Zh.I.Alferov, D.Bimberg, "Study of radiative recombination efficiency in 28-180A wide AlGaAs/GaAs quantum wells grown by molecular beam epitaxy", J.Appl.Phys.Lett. 75, 4152 (1994).

4. I.V.Kudryashov, V.P.Evtikhiev, V.E.Tokranov et al., "Performance of 980 nm pump laser diodes with GaAs/AIAs graded short period superlattice waveguides", IEEE Laser and Electro-Optics Society 1995 Annual Meeting, conference proceedings^. 1, p.255.

5. I.V.Kudryashov, G.G.Zegrya, V.P.Evtikhiev, V.E.Tokranov "Direct experimental observation of non-threshold Auger recombination in A3B5 type I heterostructures", II National physics of semiconductor conference, Zelenogorsk, 26Feb-lMar, 1996, conference proceedings volume 2, p. 125.

6. I.V.Kudryashov, G.G.Zegrya, V.P.Evtikhiev, V.E.Tokranov, "Direct observation of non-threshold process of Auger recombination in type-I A3B5 quantum wells", Proceeding of 23th international symposium on Compound Semiconductors, St Petersburg, 1996, p.795-798.

7. И.В.Кудряшов, Д.Г.Васильев, В.П.Евтихиев, В.Е.Токранов, В.П.Кочерешко " Влияние разориентации подложки на распределение квантовых точек по размерам в системе InAs/GaAs" ФТТ, 1998, т. 40, N5, с.855-857.

8. I.V.Kudryashov, V.P.Evtikhiev, V.E.Tokranov, A.K.Kryganovskii, A.N.Titkov, "Effect of GaAs (001) surface misorientation on the emission from MBE grown InAs quantum dots", Tenth International Conference on Molecular Beam Epitaxy, Cannes, France, conference proceedings, 1998, p.425.

9. И.В.Кудряшов, В.П.Евтихиев, Е.Ю.Котельников, В.Е.Токранов, А.Н.Титков, И.С.Тарасов, Ж.И.Алферов "Непрерывная генерация при 293 КЯРО ДГС лазеров с одним слоем InAs квантовых точек в активной

области, выращенных на вицинальных поверхностях GaAs (001), разориентированных в направлении [010]" ФТП, 1998, т. 32, N 12, с.1482-1486.

10. I.V.Kudryashov, V.P.Evtikhiev, V.E.Tokranov, E.Ju.Kotel'nikov, A.K.Kryganovskii, A.N.Titkov, "Effect of GaAs(OOl) surface misorientation on the emission from MBE grown InAs quantum dots", J. Ciyst. Growth, 201/202, 1999, pp.1158-1160.

11. I.V.Kudryashov, V.P.Evtikhiev, E.Yu.Kotel'nikov, A.K.Kryganovskii, A.S.Shkolnik, A.N.Titkov and V.E.Tokranov "Effect of GaAs (001) surface misorientation on the emission from MBE grown InAs quantum dots",

Proceedings of 7th Int. Symp. "Nanostructures: physics and technology", St Petersburg, 1999, p.50. 12. И.В.Кудряшов, Г.В.Астахов, В.П.Кочерешко, Д.Г.Васильев, В.П.Евтихиев, В.Е.Токранов, Г.В.Михайлов "Фотолюминесценция квантовых точек InAs, выращенных на разориентированных подложках GaAs" ФТП, 1999, т. 33, N 9, с.1084-1087.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1) Ж.И.Алферов, Д.З.Гарбузов, А.Г.Денисов, В.П.Евтихиев, А.Б.Комиссаров, А.П.Сенечкин, В.Н.Скороходов, В.Е.Токранов, "100% эффективность излучательной рекомбинации в гетероструктурах AlGaAs/GaAs с квантовой ямой, полученные молекулярно-пучковой эпитаксией", ФТП 22, 1331 (1988).

2) Г.Г. Зегря, В.А. Харченко, "Новый механизм оже-рекомбинации неравновесных носителей тока в полупроводниковых гетероструктурах", ЖЭТФ,101, 327 (1992).

3) L.V.Asryan, R.A.Suris, Inhomgeneous line broadening and the threshold current density of a semiconductor quantum dot laser. Semicond.Sci.Technol. 11,554(1996).

4) L.Chu, M.Arzberger, G.Bohm, G.Abstreiter, Influence of growth conditions on the photoluminescence of self-assembled InAs/GaAs quantum dots. J.Appl.Phys. 85,2355 (1999).

Отпечатано в типографии ПИЯФ РАН

188350, Гатчина Ленинградской обл., Орлова роща Зак. 81, тир. 100, уч.-изд. л. 1; 2.02.2000 г.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Кудряшов, Игорь Вениаминович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ИЗЛУЧАТЕЛЬНАЯ РЕКОМБИНАЦИЯ И ГЕТЕРОЛАЗЕРЫ НА ОСНОВЕ НИЗКОРАЗМЕРНЫХ ГЕТРОСТРУКТУР ЬЮаАз/АЮаАз И ОаАз/АЮаАв (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ)

1.1 Излучательная рекомбинация и гетеролазеры на основе квантовых ям 1пОаАэ/АЮаАэ и ОаАз/АЮаАБ.

1.2 Излучательная рекомбинация и гетеролазеры на основе массивов квантовых точек 1п(Оа)А

1.3 Постановка задач

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ, МЕТОДИКА

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦОВ И ИЗМЕРЕНИЙ, РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫ

2.1.Методика изготовления образцов

2.2 Фотолюминесцентные методики

2.2.1 Исследование спектров фотолюминесценции

2.2.3 Исследование эффективности излучательной рекомбинации

2.2.4 Исследование Оже рекомбинации

2.3 Методы расчета энергий переходов в квантовых ямах ваАэ и ЫваАБ:

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ РЕКОМБИНАЦИИ В

КВАНТОВЫХ ЯМАХ АЬОАА8/ОАА8 И ЬСаАз/АЮаАз

Введение

3.1 Изготовление и предварительный анализ гетероструктур

СаАБ/АЮаАБ с квантовыми ямами различной ширины.

3.2 Эффективность излучательной рекомбинации в квантовых ямах ОаАз/АЮаАБ

3.3 Изготовление и предварительный анализ гетероструктур с квантовыми ямами ГпОаАБ/АЮаАБ

3.4 Эффективность излучательной рекомбинации в квантовых ямах 1пОаАз/АЮаА8.

3.5 Прямое экспериментальное наблюдение Оже-рекомбинации в квантовых ямах ¡пваАБ.

3.6 Выводы

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ

РЕКОМБИНАЦИИ В КВАНТОВЫХ ТОЧКАХ 1пАз

Введение

4.1 Изготовление и исследование методом атомно силовой микроскопии открытого массива КТ 1пАб на разориентированных в сторону [010] подложках СаАв (001)

4.2 Исследование спектров фотолюминесценции зарощенных массивов квантовых точек 1пАз

4.3 Исследование эффективности излучательной рекомбинации в однослойных массивах квантовых точек ¡пАз

4.4 Выводы

Введение диссертация по физике, на тему "Особенности излучательной рекомбинации низкоразмерных гетероструктур InGaAs/AlGaAs и GaAs/AlGaAs"

Интенсивные исследования полупроводниковых гетероструктур с квантовыми ямами, квантовыми нитями и квантовыми точками позволили существенно развить теорию полупроводников, привели к открытию, явлений ранее неизвестных в физике полупроводников. На основе этих исследований создаются принципиально новые полупроводниковые приборы и улучшаются параметры уже существующих.

Цель данной работы - исследование особенностей излучательной рекомбинации и выявление основных механизмов, определяющих её эффективность в низкоразмерных гетероструктурах: квантовых ямах ОаАБ/АЮаАБ, ГгКлаАз/АЮаАз и однослойных массивах квантовых точек ГпАб.

Объектами исследования являлись гетероструктуры ваАз/АЮаАз, содержащие квантовую яму ОаАз в диапазоне толщин 28-180Л, гетероструктуры ¡пОаАз/АЮаАБ, содержащие квантовую яму In0.2Ga0.gAs в диапазоне толщин 28-70Л, и гетероструктуры ЫОаАз/АЮаАБ, содержащие массивы квантовых точек ГпАв.

Методом исследования эффективности излучательной рекомбинации был выбран метод стационарной фотолюминесценции. Исследовалась неполяризованная фотолюминесценция, обусловленная рекомбинацией оптически возбужденных неравновесных носителей заряда.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в данной работе решались следующие задачи:

- изготовление методом молекулярно-пучковой эпитаксии гетероструктур ваАз/АЮаАз и ГпОаАз/АЮаАБ, содержащих высококачественные квантовые ямы ОаАэ и ¡гЮаАБ с заданными значениями толщин и высот барьеров;

- разработка способа получения высокоднородных массивов квантовых точек 1пАб на основе метода молекулярно-пучковой эпитаксии;

- исследование характера зависимости эффективности излучательной рекомбинации от концентрации неравновесных носителей для однослойных массивов квантовых точек ГпАб.

Результаты работы.

Методом молекулярно-пучковой эпитаксии выращены гетероструктуры высокого качества, содержащие квантовую яму ОаАв шириной в диапазоне 28-180А. Использование сверхрешеток А1Аз/ОаАз в качестве ограничивающих квантовую яму слоёв позволило достичь для квантовых ям с шириной 40А лучшего из известных значения эффективности излучательной рекомбинации -более 60%.

Экспериментально исследованы зависимости эффективности излучательной рекомбинации от уровня возбуждения для гетероструктур с квантовой ямой ОаАэ при температуре 300К. На основе анализа экспериментальных и теоретических зависимостей эффективности излучательной рекомбинации от уровня возбуждения показано, что основным механизмом, ответственным за уменьшение эффективности излучательной рекомбинации при уменьшении ширины квантовой ямы и увеличении уровня возбуждения, является безызлучательная рекомбинация в ограничивающих квантовую яму слоях.

Выращены методом молекулярно-пучковой эпитаксии гетероструктуры 1гЮаАз/АЮаА8 высокого качества, содержащие квантовую яму 1пОаАз с содержанием 1п около 20% и с шириной 28-70А.

Изучены зависимости эффективности излучательной рекомбинации от уровня возбуждения для гетероструктур с квантовыми ямами ГпОаАэ. Из сопоставления экспериментальных и теоретических зависимостей показано, что в отличие от квантовых ям ваАБ для квантовых ям ¡гЮаАз с шириной менее 50А необходимо учитывать дополнительный канал безызлучательной рекомбинации - Оже рекомбинацию в квантовой яме. Влияние этого канала усиливается при уменьшении ширины квантовой ямы.

Экспериментально получено прямое подтверждение наличия беспороговой Оже рекомбинации в тонких квантовых ямах 1пОаАБ при низких температурах (Т=77К).

Разработана оригинальная методика выращивания методом молекулярно пучковой эпитаксии высокооднородных массивов квантовых точек на разориентированных в сторону [010] подложках ваАз (001).

Показано, что увеличение угла разориентации подложки приводит к улучшению однородности по размерам квантовых точек 1пА8, уменьшению их размеров, уменьшению количества больших „островов" 1пАб, являющихся, как правило, центрами безызлучательной рекомбинации.

Обнаружено, что при молекулярно пучковой эпитаксии 1пАб квантовых точек на разориентированных поверхностях ОаАэ (001) уменьшение времени прерывания роста после осаждения слоя 1пАб увеличивает однородность квантовых точек по размерам.

Экспериментально исследованы зависимости эффективности излучательной рекомбинации от уровня возбуждения для одиночных массивов квантовых точек 1пАз, выращенных на подложках ваАБ (001), разориентированных на 0, 2, 4 и 6 градусов в сторону [010]. Показано, что внутренняя эффективность излучательной рекомбинации увеличивается с увеличением угла разориентации. Значение внутренней эффективности 28%, полученное на образцах с углом разориентации 6 градусов, является лучшим для одиночного массива квантовых точек ГпАб.

Обнаружено, что характер зависимости эффективности излучательной рекомбинации в квантовых точках от уровня возбуждения сильно отличается от зависимостей для квантовых ям 1пОаАз.

Представляемые к защите научные положения.

Положение 1.

Основным каналом безызлучательной рекомбинации в квантовых ямах ОаАз/АЮаАя и ТпОаАэ/АЮаАз с шириной менее 100А при больших уровнях возбуждения при Т=300К является безызлучательная рекомбинация термически выброшенных неравновесных носителей в барьерных слоях.

Положение 2.

При низких температурах (Т=77К) в узких квантовых ямах 1пОаАз проявляется беспороговый механизм Оже рекомбинации.

Положение 3.

Дополнительное снижение эффективности излучательной рекомбинации в квантовых ямах ЫваАз/АЮаАз с шириной менее 50А при больших уровнях возбуждения обусловлено Оже рекомбинацией.

Положение 4.

Применение разориентированных в направлении [010] подложек О а Аз (001) для роста квантовых точек 1пАз приводит к изменениям спектров их фотолюминесценции: сдвигу положения пика фотолюминесценции в сторону больших энергий и уменьшению полуширины линии при увеличении угла разориентации.

Положение 5.

Эффективность излучательной рекомбинации в 1пАз квантовых точках, выращенных на разориентированных в сторону [010] подложках ОаАэ (001) возрастает с увеличением угла разориентации подложки.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы.

Заключение диссертации по теме "Физика полупроводников"

Основные результаты диссертационной работы сводятся к следующему:

1. Исследованы зависимости эффективности излучательной рекомбинации в квантовых ямах ОаАв/АЮаАз. Показано, что скорость безызлучательной рекомбинации неравновесных носителей на границах квантовой ямы пренебрежимо мала и практически не влияет на эффективность люминесценции ОаАз квантовой ямы во всем диапазоне толщин (28А-180А). Основной причиной спада эффективности люминесценции гетероструктур ОаАз/АЮаАБ, содержащих квантовую яму, при увеличении уровня возбуждения является безызлучательная рекомбинация термически выброшенных неравновесных носителей в ограничивающих квантовую яму слоях.

2. Изучены зависимости эффективности люминесценции в квантовых ямах ТпваАз/АЮаАз. Основной причиной спада эффективности люминесценции в гетероструктурах с квантовыми ямами ¡пОаАз/АЮаАз при увеличении уровня возбуждения является безызлучательная рекомбинация термически выброшенных неравновесных носителей в ограничивающих квантовую яму слоях. При больших уровнях возбуждения (>500А/см ) в квантовых ямах 1пСаАз/АЮаА8 появляется дополнительный канал безызлучательной рекомбинации, связанный с Оже-рекомбинацией неравновесных носителей.

3. В специально выращенных гетероструктурах обнаружена антистоксовская люминесценция, свидетельствующая о проявлении беспороговой Оже-рекомбинации неравновесных носителей заряда в узких квантовых ямах InGaAs.

4. Исследованы спектры фотолюминесценции квантовых точек InAs, выращенных на разориентированных в сторону [010] подложках GaAs (001). Обнаружен коротковолновый сдвиг положения линии фотолюминесценции InAs КТ, величина которого связана с углом разориентации. Увеличение угла разориентации подложки GaAs (001) приводит к уменьшению полуширины линии ФЛ квантовых точек InAs. Обнаруженные особенности спектров ФЛ коррелируют с изменениями размеров и однородностью по размерам квантовых точек InAs, исследованных методом АСМ.

5. Изучена эффективность люминесценции квантовых точек InAs, выращенных на разориентированных в сторону [010] подложках GaAs (001). Эффективность люминесценции квантовых точек InAs возрастает с увеличением угла разориентации. Зависимость эффективности излучательной рекомбинации в квантовых точках InAs от уровня возбуждения принципиально отличается от аналогичных зависимостей для квантовых ям GaAs/AlGaAs и InGaAs/AlGaAs.

Работа выполнена в лаборатории полупроводниковой люминесценции и инжекционных излучателей Физико-технического института им. А.Ф.Иоффе РАН.

От души благодарю моего научного руководителя и моих колег по работе за поддержку и помощь при написании этой работы.

Приношу глубокую благодарность Виктору Борисовичу Халфину за обсуждение результатов работы и помощь в теоретических расчетах.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. D.Z.Garbuzov, V.P.Evtikhiev, S.N.Zhigulin, A.B.Komissarov, E.J.Kotelnikov, V.P.Kochereshko, I.V.Kudryashov, V.E.Tokranov, D.R.Yakovlev "AlGaAs/GaAs CW quantum-well lasers fabricated with home - made MBE installation" Third International Symposium of Molecular Beam Epitaxy, 2-7 Oct, 1989, Velico Tarnovo, Programme and Abstracts, p.87

2. V.P.Evtikhiev, A.B.Komissarov, I.V.Kudryashov, V.E.Tokranov et al., "AlAs/GaAs superlattices grown on GaAs vicinal surfaces.", Twelfth International Vacuum Congress, Hague, 12-160ct, 1992, conference proceedings p.483.

3. V.P.Evtikhiev, I.V.Kudryashov, V.E.Tokranov et al., "Performance of 980 nm pump laser diodes with GaAs/AlAs graded short period superlattice waveguides", IEEE Laser and Electro-Optics Society 1995 Annual Meeting, conference proceedings v. 1, p.255.

4. G.G.Zegrya, V.P.Evtikhiev, I.V.Kudryashov, V.E.Tokranov "Direct experimental observation of non-threshold Auger recombination in A3B5 type I heterostructures", II National physics of semiconductor conference, Zelenogorsk, 26Feb-lMar, 1996, conference proceedings volume 2, p.125.

5. G.G.Zegrya, V.P.Evtikhiev, I.V.Kudryashov, V.E.Tokranov, "Direct observation of non-threshold process of Auger recombination in type-I A3B5 quantum wells", Proceeding of 23th international symposium on Compound Semiconductors, St Petersburg, 1996, p.795-798.

6. Д.Г.Васильев, В.П.Евтихиев, В.Е.Токранов, И.В.Кудряшов, В.П.Кочерешко " Влияние разориентации подложки на распределение квантовых точек по размерам в системе InAs/GaAs" ФТТ, 1998, т. 40, N5, с.855-857.

7. I.V.Kudryashov, V.P.Evtikhiev, V.E.Tokranov, A.K.Kryganovskii, A.N.Titkov, "Effect of GaAs (001) surface misorientation on the emission from MBE grown InAs quantum dots", Tenth International

103

Conference on Molecular Beam Epitaxy, Cannes, France, conference proceedings, 1998, p.425.

8. В.П.Евтихиев, И.В.Кудряшов, Е.Ю.Котельников, В.Е.Токранов, А.Н.Титков, И.С.Тарасов, Ж.И.Алферов "Непрерывная генерация при 293 К РО ДГС лазеров с одним слоем InAs квантовых точек в активной области, выращенных на вицинальных поверхностях GaAs (001), разориентированных в направлении [010]" ФТП, 1998, т. 32, N 12, с.1482-1486.

9.1.V.Kudryashov, V.P.Evtikhiev, V.E.Tokranov, E.Ju.Kotel'nikov, A.K.Kryganovskii, A.N.Titkov, "Effect of GaAs(OOl) surface misorientation on the emission from MBE grown InAs quantum dots", J. Cryst. Growth, 201/202, 1999, pp.1158-1160.

10. V.P.Evtikhiev, I.V.Kudryashov, E.Yu.Kotel'nikov,

A.K.Kryganovskii, A.S.Shkolnik, A.N.Titkov and V.E.Tokranov "Effect of GaAs (001) surface misorientation on the emission from MBE grown tli

InAs quantum dots", Proceedings of 7 Int. Symp. "Nanostructures: physics and technology", St Petersburg, 1999, p.50.

11. Г.В.Астахов, В.П.Кочерешко, Д.Г.Васильев, В.П.Евтихиев,

B.Е.Токранов, И.В.Кудряшов, Г.В.Михайлов "Фотолюминесценция квантовых точек InAs, выращенных на разориентированных подложках GaAs" ФТП, 1999, т. 33, N 9, с. 1084-1087.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Кудряшов, Игорь Вениаминович, Санкт-Петербург

1.1. and Kazarinov, R.F. (1963). Semiconductor laser with electrical pumping, U.S.S.R. Patent 181737.

2. Kroemer, H. (1963). A proposed class of heterojunction lasers, Proc.IEEE 51, 1782-1783.

3. Woodall J.M., Rupprecht H., and Pettit G.D. (1967). Solid state device conference, June 19, 1967, Santa Barbara, California.

4. Alferov Zh., Andreev V.M., Garbuzov D.Z., Zhilyaev Yu.V., Morozov E.P., Portnoi E.L., and Trofim V.G. (1971). Sov.Phys.Semicond. 4, 1573.

5. Hayashi I., Panish M.B., Foy P.W.; and Sumski S. (1970). Junction lasers wich operate continuously at room temperature, Appl.Phys.Lett. 17, 109.

6. Larsen P.K., Neave J.H., Joyce B.A., "Angle-resolved photoemission from As-stable GaAs (001) surfaces prepared by MBE", J.Phys. C., v. 14, p. 167 (1981).

7. Olsen G.H., Nuese C.J., Ettenbery M. Low threshold l,25mkm Vapor-grown InGaAsP lasers. Appl.Phys.Lett., 1979, v.34, p.262-264.

8. Nagarayan R., Mirin R.P., Reynolds Т.Е., and Bowers J.E., "Effect of the confinement-layer composition on the internal quantum efficiency and modulation response of quantum well lasers", IEEE Photon.Tech.Lett. PTL-4, 832 (1992).

9. Thompson G.H.B., Kirby P.A. (GaAl)As lasers with a heterostructure for optical confinement and additional heterojunctions for extreme carrier confinement. IEEE J.Quantum Electron., 1973, QE-9, N2, p.311.

10. J.P. van der Ziel, R. Dingle, R.C. Miller, Wiegman, W.A. Nordland, "Laser oscillation from quantum states in very thin GaAs-Alo.2Gao.8As multilayer structures", Appl.Phys.Lett, 26, 463(1975).

11. Nelson R.J., and Sobers K.G., "Minority-carrier lifetimes and internal quantum efficiency of surface free GaAs", J.Appl.Phys. 49, 6103 (1978).

12. Krahl M., Bimberg D., Bauer R.K., Mars D.E., and Miller J.N., "Enchancement of nonradiative interface recombination in GaAs coupled quantum wells", J.Appl.Phys.Lett. 67, 434 (1990).

13. Krahl M., Kirstaedter N., Bauer R.K., Bimberg D., Meier H.P., and Harder C., "Corelation of time-resolved electroluminescence and cathodeluminescence measurements on quantum well light emitters with varying barrier widths", J.Appl.Phys. 70, 5561 (1991).

14. Blood P., Colak S., and Kucharska I., "Influence of broadening and high-injection effect on GaAs-AlGaAs quantum well lasers", IEEE J.Quantum Electron. QE-24, 1593 (1988).

15. Blood P., Fletcher E.D., Woodbridge K., Heasman K.C., and Adams A.R., "Influence of the barriers on the temperature dependence of threshold current in GaAs/AlGaAs quantum well lasers", IEEE J.Quantum Electron. QE-25, 1459 (1989).

16. Гельмонт Б.Л., "Трех-зонная модель Кейна и Оже рекомбинация", ЖЭТФ 48, 268 (1978).

17. Haug A., "Auger recombination in InGaAsP", Appl.Phys.Lett. 42, 512 (1983).

18. Takeshima M., "Green's-function formalism of band-to band Auger recombination in semiconductors. Correlation effect.", Phys.Rev. В 26, 917 (1982).

19. Agrawal G.P.and Dutta N.K., Long-Wavelength Semiconductor Lasers (Van Nostrand Reinhold, New York, 1983).

20. Зегря Г.Г., Харченко В.А., "Новый механизм Оже-рекомбинации неравновесных носителей тока в полупроводниковых гетероструктурах", ЖЭТФ 101,327(1992)

21. Polkovnikov A.S., Zegrya G.G., Auger recombination in semiconductor quantum wells. Phys.Rev. В 58, 4039-4056 (1998).

22. Chen H.Z., Ghaffari A., Morkoc H., and Yariv A., Effect of substrate tilting on molecular beam epitaxial grown AlGaAs/GaAs lasers having very low threshold current densities. Appl.Phys.Lett., 51, pp.2094-2096 (1987).

23. Zhang G., Nappi J., Vanttinen K., Asonen H., and Pessa M., Low threshold current InGaAs/GaAs/GalnP lasers grown by gas-source molecular beam epitaxy. Appl.Phys.Lett., 61, pp.96-98 (1992).

24. Ни S.Y., Young D.B., Corzine S.W., Gossard А.С, Coldren L.A., "High-efficiency and low-threshold InGaAs/AlGaAs quantum-well lasers", J.Appl.Phys. 76, 3932 (1994).

25. Navid Gratteau, Lubyshev D., and Miller D.L., InGaAs/GaAs/AlGaAs GRIN-SCH quantum-well lasers grown by solid-source molecular-beam epitaxy using CBr4 doping. J.Vac.Sci.Technol. B, 17, pp.1285-1288 (1999)

26. Anders Larsson, Jeffrey Cody, Robert J.Lang, Strained layer InGaAs/GaAs/AlGaAs single quantum well lasers with high internal quantum efficiency. Appl.Phys.Lett. 55, p.2268 (1989).

27. Arakawa Y., Sakaki H. "Multidimensional quantum well laser and temperature dependence of its threshold current", Appl.Phys.Lett., 40, 939(1982).

28. Goldstein L., Glas F., Marzin J.Y., Charasse M.N., Roux G.Le. "Growth by molecular beam epitaxy and characterisation of InAs/GaAs strained-layer superlattices", Appl.Phys.Lett., 47, 1099(1985).

29. Petroff P.M., DenBaars S.P. "MBE and MOCVD growth and properties of self-assembling quantum dot arrays in III-V semiconductor structures", Superlat. Microstruct., 15, N1, 15(1994).

30. Asada M., Miayamoto M., Suematsu Y. "Gain and threshold of three-dimensional quantum-box lasers", IEEE J.Quant.Electron., QE-22, 1915 (1986).

31. Egorov A.Yu., Zhukov A.E., Maximov M.V., Kop'ev P.S., Alferov Zh.I.

32. Gain and differential gain of single layer InAs/GaAs quantum dot injection lasers", Appl.Phys.Lett., 69, 1226(1996).

33. Sotomayor Torres C.M., Wang F.D., Ledentsov N.N., Y.-S.Tang. Proc SPIE -The International Society for Optical Engineering (1994) v.2141, p.2.

34. In: Optical properties of Low Dimensional Semiconductors, ed. By G.Abstreiter, A.Aydinli, J.-P. Leburton, NATO ASI Series. Series E: Applied Sciences (Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands. 1997), v.344,

35. Екимов А.И., Онущенко A.A., "Квантовый размерный эффект в трехмерных микрокристаллах полупроводников", Письма в ЖЭТФ, 34, 363 (1981).

36. Хачатурян А.Г. Теория фазовых превращений и структура твердых растворов, (М., Наука, 1974).

37. Stranski I.N., L.Von Krastanov. Akad. Wiss. Lit. Mainz Abh. Math. Maturwiss. Kl. Lib., 146, 797 (1939).

38. Ratsch C., Zangwill A., Similauer P. and Vvedensky D. D. "Saturation and scaling of epitaxial island densities", Phys.Rev.Lett. 72, 3194 (1994).

39. Moison J.M., Houzay F., Barthe F., Leprince L., Andre E., Vatel O. "Self-organized growth of regular nanometer-scale InAs dots on GaAs", Appl.Phys.Lett. 64, 196 (1994).

40. Leonard D., Krishnamurthy M., Reaves C.M., Denbaars S.P., Petroff P.M. "Direct formation of quantum-sized dots from uniform coherent islands of InGaAs on GaAs surfaces", Appl.Phys.Lett. 63, 3203 (1993).

41. Hirayma H, Matsunaga K, Asada M and Suematsu Y, "Lasing action of GaO.67InO.33As/GaInAsP/InP tensile-strained quantum-box laser", Electron.Lett. 30, 142 (1994).

42. Mukai K., Nakata Y., Shoji H., Sugawara M., Otsubo K., Yokoyma N., IshikawaH., Electron.Lett. 34, 1588 (1998).

43. Park G., Shchekin O.B., Csutak S., Huffaker D.L., Deppe D.G., "Room-temperature continuous operation of a single-layered 1.3 mkm quantum dot laser", Appl.Phys.Lett. 75, 3267 (1999).

44. Asryan L.V., Suris R.A., Inhomgeneous line broadening and the threshold current density of a semiconductor quantum dot laser. Semicond.Sci.Technol. 11,554(1996).

45. Chu L., Arzberger M., Böhm G., Abstreiter G., Influence of growth conditions on the photoluminescence of self-assembled InAs/GaAs quantum dots. J.Appl.Phys. 85, 2355 (1999).

46. Zaitsev S.V., Gordeev N.Yu., Kopchatov V.I., Ustinov V.M., Zhukov A.E., Egorov A.Yu., Kovsh A.R., Kop'ev P.S., "Multi-stacked InAs/InGaAs/InP quantum dot laser (Jth=l lA/cm2, ^=1.9mkm (77K))", J.J.Appl.Phys. 38, 601(1999).

47. Hinooda S., Frechengues S., Lambert В., Loualiche S., Paillard M., Marie X., Amand Т., "Carried dynamics of self-assembled InAs quantum dots on InP (311)B substrates", Appl.Phys.Lett. 75, 3530 (1999).

48. Bockelmann U., Egeler Т., "Electron relaxation in quantum dots by means of Auger processes", Phys.Rev. В 46, 15574 (1992).

49. Morris D., Perret N., Fafard S., "Carrier energy relaxation by means of Auger process in InAs/GaAs self-assembled quantum dots", Appl.Phys.Lett. 75, 3593 (1999).

50. Tsang W.T., Swaminathan V., "The effect of As/Ga flux ratio on the photoluminescent spectra from molecular beam epitaxially-grown Sn-doped AlxGal-xAs", Appl.Phys.Lett. 39, 486 (1981).

51. Kudo К., Makila Y., Takayasu I., Nomura Т., Kobayashi Т., Izumi Т., Matsumori Т., " Photoluminescence spectra of undoped GaAs grown by molecular-beam epitaxy at very high and low substrate temperatures", J.Appl.Phys. 59, 888 (1986).

52. Евтихиев В.П., Котельников Е.Ю., Кудряшов И.В., Токранов В.Е., Фалеев Н.Н., "Связь надежности лазерных диодов с кристаллическим совершенством эпитаксиальных слоёв, оцениваемым методом высокоразрешающей рентгеновской дифрактометрии". ФТП 33, 634 (1999).

53. Талалаев В.Г., Новиков Б.В., Вербин С.Ю., Новиков А.Б., Тхак Динь Шон, Гобш Г., Гольдхан Р., Штейн Н., Голомбек А., Цырлин Г.Э.,