Спектроскопия адмиттанса полупроводниковых наногетероструктур тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

На правах рукописи

Зубков Василий Иванович

СПЕКТРОСКОПИЯ АДМИТТАНСА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ НАНОГЕТЕРОСТРУКТУР

Специальность 01 04 10 - Физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико - математических наук

Санкт-Петербург- _____

003161515

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

Научный консультант -

доктор физико-математических наук, профессор Соломонов А.В.

Официальные оппоненты

Лауреат Государственной премии РФ,

доктор физико-математических наук, профессор Немов С А.

доктор физико-математических наук, профессор Новиков Б В.

доктор технических наук, профессор Гуляев А М

Ведущая организация - Физико-технический институт им АФ Иоффе РАН

Зашита диссертации состоится " $ " ^оЛ'Ь-^ 2007 г в IV часов на заседании диссертационного совета Д 212 238 04 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета "ЛЭТИ" им В И Ульянова (Ленина) по адресу. 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф Попова, 5

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан сем*.?^ 20071

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы:

Стремительное развитие нанотехнологии, наблюдающееся в последние полтора десятилетия, привело к появлению нового направления полупроводниковой электроники - наноэлектроники, которая характеризуется переходом к использованию наноструктур с пониженной размерностью, содержащих квантовые ямы, квантовые нити и квантовые точки В этой связи достаточно остро встает вопрос о диагностике нанообъектов, размеры которых измеряются единицами или десятками атомных слоев

Непрерывный технологический прогресс требует разработки адекватных современных методов анализа таких наноразмерных структур, а также совершенствования существующих методов контроля В этом направлении акцент в последнее время, в основном, лежал в области разработки методов визуализации нанообъектов с использованием различных модификаций электронной микроскопии

Помимо контроля морфологической структуры, для полупроводникового прибора, очевидно, решающее значение имеет диагностика его электронной системы

В настоящей работе развиваются адмиттансные методы исследования и характеризации квантово-размерных гетероструктур, опирающиеся на математическое моделирование и компьютерную обработку данных автоматизированного эксперимента Адмитгансная спектроскопия (спектроскопия полной проводимости) является, по существу, количественной методикой, носит неразрушающий характер и потенциально имеет богатые возможности для характеризации зарядового состояния приборов, но до начала настоящей работы практика ее применения для наногетероструктур ограничивалась, за редким исключением, лишь эмпирическим анализом экспериментальных данных Отсутствовало детальное понимание теоретических основ адмиттанса квантово-размерных структур, не было проведено систематических исследований актуальных материалов и структур наноэлектроники

В основе развиваемого в данной работе нового научного направления - спектроскопии адмиттанса наногетероструктур - лежит численное моделирование результатов измерений с учетом квантово-механических эффектов, присущих рассматриваемым объектам С этой целью развита, в частности, теория стационарной емкостной спектроскопии легированных гетероструктур с квантовыми ямами (КЯ), учитывающая размерное квантование носителей заряда в яме и реальный вид потенциальной энергии вблизи КЯ в легированном полупроводнике, а также теория неоднородного уширения плотности энергетических состояний самоорганизующихся квантовых точек Комплексное применение всех адмитгансных методик в рамках автоматизированной системы с последующим моделированием и

подгонкой позволяет определять основные электронные свойства наноге-тероструктур, в частности, такие важнейшие из них, как разрыв энергетических зон на гетерогранице, положение уровней квантования и плотность энергетических состояний

Полупроводники А3В5 и их твердые растворы являются базовым материалом опто- и наноэлектроники, однако, несмотря на это, ряд параметров, определяющих характеристики приборов на их основе, не установлен с требуемой степенью точности В частности, практически для всех соединений данной группы (за исключением системы ОаАз/А1Аз) до сих пор нет достоверных сведений о величине разрыва энергетических зон на гетерогранице Причина этого кроется в отсутствии методов прецизионного ее измерения Вместе с тем разрыв зон является ключевым параметром, определяющим работу приборов на полупроводниковых гетероструктурах

Особый интерес представляет гетеросистема на основе твердых растворов ГпОаАзЛЗаАз. В настоящее время эта система активно используется для создания мощных лазеров на основе напряженных квантовых ям и квантовых точек, формирование которых происходит благодаря явлению самоорганизации. Такие приборы служат для генерации излучения в области ближнего инфракрасного диапазона и уже широко применяются в волоконно-оптических линиях связи Создание комплексной системы диагностики таких наноматериалов и структур для управления их электронным спектром является актуальной задачей наноэлектроники

Основными объектами исследований в работе являлись полупроводниковые гетероструктуры на основе соединений А3В5, включающие гетеропереходы AlxGai.xAsZAlyGai.yAs, квантовые ямы Ь^Оа^Аз/СаАз, самоорганизующиеся квантовые точки ГпАв/ОаАз и ТпваАя/СаАя, смачивающие слои квантовых точек ЬэАэ/СаАз С целью демонстрации возможностей разработанных методик часть экспериментов была проведена на множественных квантовых ямах в системе 1пОаЖАЮаМ

Целью работы являлась разработка и развитие методов спектроскопии адмиттанса полупроводниковых наногетероструктур с учетом кванто-во-размерных эффектов для харавстеризации их электрофизических параметров, создание системы диагностики таких гетероструктур и контроль основных параметров их электронного спектра Эти иследования направлены также на

- получение прецизионной информации о разрывах энергетических зон в напряженных квантовых ямах на основе твердых растворов 1пхСа1.хА8,

- экспериментальное определение плотности энергетических состояний в самоорганизующихся квантовых точках ХпАз/СаАв;

- изучение механизмов захвата и эмиссии носителей заряда массивом квантовых точек

В соответствии с указанной целью в работе решались следующие задачи:

1 Разработка и создание автоматизированной системы адмиттансных исследований полупроводниковых материалов, структур и приборов

2 Разработка новых измерительных методик и программных алгоритмов, расширяющих и оптимизирующих возможности адмитгансной спектроскопии наногетероструктур

3. Разработка математической модели самосогласованного решения уравнений Шредингера и Пуассона для расчета вольт-фарадных характеристик полупроводниковых наноструктур, содержащих квантовые ямы

4 Создание программного обеспечения для численного расчета профилей концентрации свободных носителей заряда в полупроводниковых структурах с одиночной квантовой ямой.

5 Проведение прецизионных измерений и моделирования вольт-фарадных характеристик полупроводниковых гетероструктур с одиночными квантовыми ямами Гп^Оа^Ав/СаАз во всем диапазоне их псевдо-морфного роста с целью установления общих закономерностей в изменении их ключевых электрофизических параметров, в частности, величины разрыва энергетических зон на гетерогранице

6 Создание метода диагностики уширенной плотности энергетических состояний массива самоорганизующихся квантовых точек на основе спектроскопии адмиттанса

7 Сравнительная оценка динамических характеристик и способности накапливать заряд массивом квантовых точек и смачивающим слоем самоорганизующихся квантовых точек

8 Обоснование возможностей и создание метода непосредственного наблюдения процесса захвата носителей заряда в массив квантовых точек

Научная новизна работы:

1 Предложена математическая модель, использующая единый квантово-механический подход при описании энергетического спектра свободных и связанных носителей заряда в области квантовой ямы, позволяющая описывать пространственное распределение носителей заряда в легированных полупроводниковых гетероструктурах с квантовыми ямами на основе самосогласованного решения уравнений Шредингера и Пуассона

2 Проведено систематическое исследование напряженных квантовых ям в гетероструктурах ТПхва^Аз/ОаАз в диапазоне псевдоморфного роста (О < х < 0 29) методом стационарной емкостной спектроскопии Установлены общие закономерности в поведении электронного спектра в указанной гетеросистеме, в том числе определена зависимость величины разрыва зоны проводимости от состава твердого раствора КЯ

3 Показана роль связанных, квазирезонансных и свободных носителей заряда в области квантовой ямы при формировании наблюдаемого в вольт-фарадных измерениях профиля концентрации носителей заряда наногетероструктуры с квантовой ямой

4. Предложен способ определения плотности энергетических состояний массива самоорганизующихся квантовых точек из анализа спектров проводимости, снятых при различных приложенных смещениях

5 На основе измерений температурных спектров адмиттанса смачивающих слоев самоорганизующихся квантовых точек 1пАз/ОаАз определены параметры их энергетического спектра

6 С помощью нестационарной емкостной спектроскопии зарегистрированы переходные процессы захвата носителей заряда в массив самоорганизующихся квантовых точек. Предложен и реализован новый метод -метод БЬТБ захвата

Практическая иенность работы заключается в углублении существующих представлений о фундаментальных свойствах электронных кван-товоразмерных состояний в наногетероструктурах, являющихся базовыми либо перспективными при производстве приборов современной опто- и наноэлектроники, а также рассматривающихся в качестве ключевых полупроводниковых структур для будущих приборов одноэлектроники и спин-троники

Разработана система диагностики полупроводниковых гетеро-структур (гетеропереходов, квантовых ям и квантовых точек) по результатам адмиттансных измерений, выполненных в стационарных и нестационарных режимах при различных приложенных напряжениях, частотах и температурах, позволяющая определять основные параметры их электронного спектра

Создано программное обеспечение, позволяющее моделировать электрофизические характеристики гетероструктур, содержащих объекты низкой размерности

Получены количественные зависимости по разрыву зоны проводимости от состава твердого раствора напряженных квантовых ям в гетероси-стеме 1пхОа1.хАз/ОаАз (0 < х < 0.3), необходимые при разработке высокоэффективных приборов опто- и наноэлектроники с заданными параметрами

Получены количественные данные о величине заряда, аккумулируемого массивом квантовых точек и смачивающим слоем самоорганизующихся квантовых точек в зависимости от температуры

Предложен метод непосредственного определения динамических характеристик процесса захвата носителей заряда в массив самоорганизующихся квантовых точек ¡пАзАЗаАз, что важно для разработки нового поколения запоминающих устройств на квантовых точках

Научные положения, выносимые на защиту:

1 Методы спектроскопии адмиттанса, к которым относятся стационарный метод вольт-фарадных характеристик, частотная спектроскопия проводимости и нестационарная емкостная спектроскопия переходных процессов эмиссии и захвата, являются эффективным средством характери-

зашга наногетероструктур Их комплексное использование совместно с математическим моделированием дает прецизионную количественную информацию об основных электрофизических параметрах гетеропереходов, квантовых ям и массивов квантовых точек с чувствительностью 1012 см"3 по концентрации, разрешением до 5 мэВ по энергии и 1 нм по координате.

2 Численное моделирование экспериментальных вольт-фарадных характеристик на основе самосогласованного решения уравнений Шрединге-ра и Пуассона позволяет определять основные параметры легированных полупроводниковых наногетероструктур, содержащих квантовые ямы, а именно глубину ямы, профиль легирующей примеси и основных носителей заряда, пространственное распределение потенциала и электрического поля, величину разрыва энергетических зон на гетерограницах, энергию уровней размерного квантования и соответствующие им волновые функции

3 Разрыв энергетических зон на гетерогранице полупроводниковой пары определяется технологией выращивания гетероперехода, толщиной ге-терослоев и рассогласованием периодов решеток Для практически используемых напряженных квантовых ям в гетеросистеме 1пхОа1.хАз/ ОаАз с содержанием 1п от 6.5 до 29% зависимость величины разрыва зоны проводимости от состава твердого раствора описывается квадратичной функцией вида АЕе = 0 85* - 0 Зх с погрешностью не более 15 мэВ для предельного состава по индию

4 Измерение температурных спектров проводимости в интервале частот позволяет непосредственно определить распределение плотности энергетических состояний массива квантовых точек, а с помощью численного моделирования получить параметры уширения Для самоорганизующихся КТ ТпАз/ваАз распределение плотности состояний близко к Га-уссовому, что объясняется эффектом неоднородного уширения вследствие флукгуаций размеров, геометрии и состава отдельных точек

5. Ультратонкие смачивающие слои самоорганизующихся квантовых точек играют роль квантовой ямы и могут эффективно накапливать носители заряда При низких температурах смачивающие слои способны аккумулировать заряд, по величине сопоставимый с зарядом массива квантовых точек.

6. Нестационарная емкостная спектроскопия переходных процессов захвата носителей заряда позволяет измерять процесс захвата носителей в квантовую точку и определять динамические характеристики этого процесса Условием для регистрации измерителем адмиттанса переходных процессов захвата является снижение концентрации свободных носителей заряда, что достигается помещением слоя квантовых точек в область объемного заряда наноструктуры

Апробация результатов работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях III Всесоюзном совещании "Физика и технология широкозонных полупроводников" (Махачкала, 1986), XII Всесоюзной конференции по физике полупроводников (Киев, 1990), Первой национальной конференции "Дефекты в полупроводниках" (С - Петербург, 1992), 23 Int Symp. on Compound Semiconductors (St Petersburg, Russia, 1996); 5th, 9th, 12th, 14th Int Symp "Nanostructures Physics and technology" (St Petersburg, Russia, 1997, 2001, 2004, 2006), Fourth Int. Conf. "Material Science and Material Properties for Infrared Optoelectronics" (Kiev, Ukraine,

1998), II и IV Международн конф по мягким вычислениям и измерениям (С.-Петербург, 1999, 2001), 12-ой международной научной конференции "Математические методы в технике и технологиях" (Великий Новгород,

1999), XI Российском Симпозиуме по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел (РЭМ-99) (Черноголовка, 1999), X Международном симпозиуме "Тонкие пленки в электронике" (Ярославль, 1999), XX Международной конференции "Релаксационные явления в твердых телах" (Воронеж, 1999), Х-й Международной конференции "Взаимодействие дефектов и неупругие явления в твердых телах" (Тула, 2001), Всероссийской научной конференции "Физика полупроводников и полуметаллов" (ФПП-2002) (С.-Петербург, 2002); 5-th Session of the V.A.Fock School on Quantum and Computational Chemistry and 1-st All-Russian Meeting on Electronic Structure of Nanomatenals (Novgorod the Great, 2002), 10th International Conference on Silicon Carbide and Related Materials (Lyon, France, 2003), III, IV и VI Международных научных конференциях "Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии" (Кисловодск, 2003, 2004, 2006), X и XII Международных научно-технических конференциях "Высокие технологии в промышленности России (Материалы и устройства функциональной электроники и микрофотоники)" (Москва, ОАО ЦНИТИ "Техномаш", 2004, 2006), XXI Int Conf on Relaxation Phenomena m Solids (Voronezh, Russia, 2004); VI и VII Международных конференциях "Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы" (Ульяновск, 2004, 2005); IX и X Симпозиумах «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 2005, 2006), 2-й Международной конференции по физике электронных материалов (Калуга, 2005), Международной научно-технической конференции «Наука, образование и общество в XXI веке» (Санкт-Петербург, 2006); ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ (1997-2007)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 46 научных работ, из них - 20 статей (10 статей, опубликованных в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК РФ), 26 работ - в материалах и трудах всесоюзных, всероссийских и международных научных и научно-технических конференций и симпозиумов

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения и списка литературы, включающего 290 наименований. Основная часть работы изложена на 274 страницах машинописного текста Работа содержит 118 рисунков и 5 таблиц

Во введении дано обоснование актуальности темы диссертации, поставлена цель и дана общая характеристика работы, включая научную новизну и практическую ценность полученных результатов, сформулированы научные положения, выносимые на защиту

В первой главе проводится классификация методов спектроскопии адмиттанса. Все методы условно могут быть разделены на стационарные (метод вольт-фарадных характеристик), частотные (температурные спектры емкости и проводимости), нестационарные (изотермическая релаксация и емкостная спектроскопия переходных процессов, или ОЬТ$) Отмечается, что, несмотря на разнообразие методов и измеряемых объектов, интерпретация адмиттансных измерений основывается на нескольких общих концепциях, к которым относятся барьерная емкость области объемного заряда полупроводника, приближение полного обеднения и малосигнальное приближение. Анализируются принципы классического метода вольт-фарадаого профилирования и особенности его применения для измерений гетероструктур с наноразмерными слоями Проведена оценка пространственного разрешения вольт-фарадного метода и, в связи с этим, обсуждается проблема субдебаевского разрешения Обсуждаются проблемы интерпретации результатов спектроскопии адмиттанса барьеров Шотт -ки и /ья-переходов, содержащих квантово-размерные слои

Во второй главе рассмотрены основные свойства гетеропереходов, приведены их зонные диаграммы Значительное внимание уделено вопросу развития вольт-фарадного (С-У) метода определения электрофизических параметров гетероструктур Проведен анализ наблюдаемого профиля концентрации п(ц>) основных носителей заряда вблизи изотипного гетероперехода Обращено внимание на то обстоятельство, что величина диэлектрической проницаемости 8 имеет разные значения по обе стороны гетерогра-ницы, поэтому традиционная обработка результатов С-У-профилирования

где к - ширина области объемного заряда, применительно к гетеропереходам оказывается неточной Предложен способ восстановления реального концентрационного профиля на основе итерационной процедуры

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

О)

Описаны основные экспериментальные методы и теоретические модели определения величины разрыва энергетических зон на гетерогранице, проведена их "сравнительная оценка

Для точного определения величины разрыва зон на гетеропереходе и встроенного в гетеропереход заряда о выполнялось моделирование С-У-характеристик путем численного решения одномерного уравнения Пуассона С этой целью создана оригинальная программа расчета, результатом работы которой является распределение по глубине гетероструктуры электростатического потенциала <р(х), свободных носителей заряда и(х), а также электрического поля в зависимости от приложенного напряжения

С помощью вольт-фарадного профилирования изучались изотопные гетеропереходы AlxGaj.xAsZAlyGai.yAs различных составов и различной технологии выращивания, используемые при изготовлении светодиодов и лазерных диодов

Обнаружено, что концентрационные профили для различных чипов одной и той же серии образцов, выращенных методом жидко-фазной эпитаксии, заметно отличались друг от друга как по глубине залегания гетероперехода, так и по форме области обогащения носителями заряда (Рис 1) В сравнении с этими структурами гетеропереходы, выращенные методом МОУРЕ (газофазная эпитаксия из металлоорга-нических соединений), имели практически идентичные профили концентрации основных носителей заряда. Характерная концентрационная складка, отвечающая за области обогащения и обеднения вблизи гетероперехода для высококачественных МОУРЕ-структур, имела ширину порядка 20...30 нм и точно моделировалась с помощью решения уравнения Пуассона Таким образом, продемонстрировано, что вольт-фарадное профилирование позволяет объективно и быстро количественно охарактеризовать качество гетероперехода, однородность структур по площади пластины и определить основные электрофизические параметры гетероструктуры.

Третья глава посвящена разработке математической модели расчета вольт-фарадных характеристик и профилей концентрации свободных носите-

0.6 0.8

X, мкм

Рис 1 Сравнение профилей концентрации носителей заряда для структур, выращенных методом МОСУБ (I) и жидкофазной эпитак-сией (II) Для структуры (I) выполнена подгонка (точки)

лей заряда в легированных полупроводниковых наноструктурах, содержащих одиночные квантовые ямы Для решения поставленной задачи использовалось численное самосогласованное решение нелинейного уравнения Пуассона

Ч~{г(х)^уе[мЪ(х)-п(х)] (2)

и одноэлектронного уравнения Шредингера в приближении эффективной массы

-п2 й

2 йх

1 а

(3)

ут

где - концентрация ионизованных доноров, Е, - энергия г-го уровня квантования, - его волновая функция, У(х) - профиль потенциальной энергии, учитывающий величину разрыва зон на гетерогранице

Показано, что существующий в литературе подход при решении системы уравнений (2-3), принимающий строгое разделение носителей заряда в области квантовой ямы на двумерные и трехмерные [1, 2], может быть справедлив для прямоугольного вида потенциальной энергии Однако в легированной полупроводниковой наноструктуре имеет место значительный изгиб энергетических зон вблизи гетерограниц из-за наличия сильного кулонов-ского отталкивания Поэтому между связанными и свободными состояниями возникает промежуточный класс квазирезонансных состояний, и простое суммирование двумерных и трехмерных электронов приводит к затруднениям в сшивке решений и систематической погрешности в расчетах

Для корректного расчета распределения связанных и свободных носителей заряда в реальном потенциале легированной полупроводниковой гетероструктуры с квантовой ямой нами предложено использовать модель «квантового ящика» с идеально твердыми стенками, на которых волновая функция обращается в нуль, Рис 2

200

300

400

с1, нм

Рис 2 Модель квантового ящика для самосогласованного решения уравнений Шредингера и Пуассона 1 - концентрация носителей заряда, рассчитанная из уравнения Шредингера при нулевом смещении, 2 -концентрация носителей заряда, рассчитанная в квазиклассическом приближении при нулевом смещении, 3 — экспериментально наблюдаемый профиль концентрации носителей заряда в структуре Область квантового ящика незаштрихована

В рамках данной модели концентрация носителей заряда рассчитывается следующим образом1 в центральной части ящика, содержащей квантовую яму, где эффективно проявляется размерное квантование, используется непосредственный численный расчет одномерного уравнения Шредингера, а в приграничных областях ящика и вне его используется квазиклассический подход с расчетом концентрации свободных носителей заряда из интеграла Ферми с учетом изгиба энергетических зон

где Ыс - эффективная плотность состояний в зоне проводимости, Е¥ -энергия уровня Ферми

Расчет локальной концентрации основных носителей заряда в области ямы осуществлялся на основе двумерной статистики электронов с помощью выражения

Суммирование проводилось по всем подзонам размерного квантования. Было определено необходимое количество узлов расчетной сетки (всего 8000, из них около 1000 с более мелким шагом - на квантовый ящик) и рассчитываемых уровней квантования (16) для достижения необходимой точности вычислений.

Положение уровня Ферми рассчитывалось из уравнения электронейтральности Решение системы (2-3) представляет собой итерационную процедуру, на каждом этапе которой производилось последовательное решение дифференциальных уравнений до достижения требуемой точности по потенциалу (10"7 В) При расчете учитывались координатно-зависящая концентрация свободных электронов и неполная ионизация доноров

Для расчета вольт-фарадной характеристики применен квазистатический подход Значение емкости рассчитывалось на основе соотношения С = AQ/AU, причем приращение заряда определялось в соответствии с теоремой Гаусса

На основе предложенной математической модели разработана программа расчета вольт-фарадных характеристик полупроводниковых наноструктур с одиночной КЯ. Интерфейс пользователя создан на базе графической объектно-ориентированной системы программирования Lab VIEW Вычислительное ядро программы реализовано на языке программирования С++ и включено в LabYIEW в качестве динамических библиотек

На основе смоделированных C-V характеристик рассчитывался наблюдаемый профиль концентрации носителей заряда по стандартным выражениям для концентрации и толщины области объемного заряда (1)

(5)

Проанализировано влияние основных параметров квантовых ям, таких как ширина ямы, разрыв энергетических зон на интерфейсах и ширина нелегированных областей, прилегающих к яме, на вид наблюдаемого профиля концентрации Показано, что сравнительно небольшое изменение величины разрыва зоны проводимости (5 мэВ и меньше) приводит к существенному изменению профиля концентрации Это обстоятельство позволяет использовать вольт-фарадный метод вместе с математической подгонкой для прецизионного измерения разрыва зон Сделан вывод о том, что погрешность определения ширины ямы (±0 25 нм) не оказывает существенного влияния на искомые параметры.

Четвертая глава посвящена изложению результатов характеризации параметров электронного спектра квантовых ям с помощью вольт-фарадных характеристик

В качестве исследуемого объекта выбраны гетероструктуры с одиночными квантовыми ямами Inj.Gaj.xAs/GaAs, используемые для создания, в частности, мощных лазерных диодов на ближнюю ИК-область Выбор исследуемых наноструктур обоснован их важным значением для современной и будущей опто- и наноэлектроники, а также тем, что величина такого ключевого параметра как разрыв зон, для данной системы гетеропереходов до настоящего времени является предметом дискуссии [3] Относительная величина разрыва зоны проводимости в исследуемой системе по различным экспериментальным данным составляет от 35 до 84%. Причина существующего разброса литературных данных проанализирована и объяснена в настоящей работе

Наноструктуры были выращены на ОаАэ подложке и+-типа с ориентацией (001). Рост эпитаксиальных слоев производился по технологии МОУРЕ в реакторе горизонтального типа АЕХТЖЖ Температура роста составляла 650°С и 770°С Толщина квантовых ям была от 6 до 9 5 нм Мольная доля индия варьировалась в диапазоне от б 5 до 29% Между квантовой ямой и подложкой выращивалась буферная прослойка ОаАБ и-типа толщиной 350 нм. Сверху квантовой ямы осаждался покрывающий слой ОаАя, также тз-типа проводимости, толщина слоя составляла примерно 300 нм Буферная прослойка и поверхностный слой были равномерно легированы кремнием до уровня (6-7) 1016 см"3 Квантовые ямы и прилегающие к ней спейсерные слои ОаАв толщиной 5 нм оставались нелегированными На поверхности образцов для создания выпрямляющего контакта Шоттки наносился слой серебра Со стороны подложки был изготовлен омический контакт

Толщина эпитаксиальных слоев и их состав контролировались с помощью двухкристальной рентгеновской дифрактометрии высокого разрешения (НЮОЩ) Кроме того, содержание 1п в квантовых ямах контролировалось методом вторичной ионной масс-спектрометрии Данные о количестве и типе дефектов вблизи гетерограницы получены методами просве-

чивающей электронной микроскопии и катодолюминесцендии Было установлено, что выращенные эпитаксиальные слои квантовых ям 1пхОа1_хА&/ ОаАя являются упруго напряженными во всем выбранном диапазоне составов твердого раствора Концентрация легирующей примеси по глубине структуры контролировалась методом вольт-фарадных измерений в процессе электрохимического травления. Исходные параметры структур и основные результаты измерений и расчетов суммированы в Таблице 1

Таблица 1 Экспериментальные данные исследованных наноструктур, содержащих напряженные квантовые ямы ГПхОаьхАвЛЗаАз

Образец № Состав КЯ, X Т роста, °С Ширина ямы, нм Энергия связанного уровня, мэВ Разрыв зоны проводимости, мэВ

298 0 065 770 95 -10 9 55

299 0 14 770 80 -29 0 110

308 0 145 650 60 -25 0 110

303 0 145 650 75 -321 120

309 0 145 650 95 -35 1 120

296 0 19 770 65 -38 3 150

297 02 650 65 -39 5 155

306 0215 770 72 -43 7 160

307 0 225 770 74 -48 8 175

300 0 23 770 72 -48 5 175

301 0 27 770 65 -54 6 210

305 0 29 650 60 -55 3 220

Результаты моделирования профилей концентрации исследованных структур с квантовыми ямами представлены на Рис 3. Для большей части исследованных структур в результате численной подгонки удалось достичь практически идеального соответствия между экспериментально полученными и теоретически рассчитанными профилями концентрации. При этом в качестве подгоночного параметра использовалась только величина разрыва зоны проводимости на гетерогранице. Совпадение теоретических и экспериментальных результатов свидетельствует как о высоком качестве исследованных наноструктур, так и об адекватности используемой математической модели

Разработанная система диагностики гетероструктур с квантовыми ямами на основе анализа и моделирования С-У-характеристик позволяет определять основные электрофизические параметры таких наногетерост-руктур. энергетические уровни квантования электронов и дырок в яме, их волновые функции, концентрацию носителей заряда в подзонах квантования, реальный профиль дна зоны проводимости и потолка валентной зоны, истинный и "кажущийся" профили основных носителей заряда вблизи квантовой ямы, состав твердого раствора КЯ, встроенное электрическое

в изотипных и-и-гетероструктурах с одиночными квантовыми ямами In.xGai.xAs/GaAs (0 065 < х < 0 3). Состав КЯ, х 1 -0 065, 2 -0 145, 3 -02,4-0.23,5-029 Г=300К

поле, а также зависимость перечисленных характеристик от приложенного электрического поля и температуры.

На Рис 4 представлены рассчитанные волновые функции для одной из структур Вид волновой функции для низшего состояния, связанного в квантовой яме, практически не модифицируется в процессе самосогласования Следующая группа уровней, имея положительные энергии, лежит в области энергетического барьера, вызванного кулоновским изгибом самосогласованного потенциала Хартри Один из этих уровней (кривая 4 на Рис 4) является квазирезонансом, его квадрат волновой функции преимущественно сосредоточен в области квантовой ямы Волновые функции более высоких состояний принадлежат почти свободным электронам

Расчеты показывают, что в рассматриваемых структурах концентрация носителей заряда в нижней подзоне квантования, соответствующей

связанному уровню, составляет 95% от всей концентрации носителей в области квантовой ямы (Рис 5) Таким образом, пик обогащения основными носителями заряда в КЯ формируется подавляющим образом носителями, сосредоточенными в подзоне, соответствующей связанному в квантовой

п, см"

-100 -

260 280 300 320 340 й, нм

Рис 4 Рассчитанные волновые функции 1 - связанного состояния, 2 - второго уровня, 3 - третьего уровня, 4 - 6-го уровня, 5 - 10-го уровня Волновые функции представлены в произвольном масштабе и смещены по вертикали на энергию соответствующего уровня квантования. Точками изображен рассчитанный самосогласованный потенциал Хартри. Расчет для квантовой ямы 1по гзОао 77Аз/ОаАз шириной 7 2 нм

260 280 300 320 340 360 й, нм

Рис 5 Рассчитанная концентрация электронов в области квантового ящика, содержащего квантовую яму 1по2зОао77А8/ОаАз. 1 (кружки) -суммарная концентрация в нижних 16 подзонах размерного квантования квантового ящика, 2 (пунктир) - концентрация в первой подзоне размерного квантования, 3 (точки) -концентрация во второй подзоне, 4 (сплошная линия) - концентрация в подзоне, соответствующей квазирезонансу

яме уровню, а плечи концентрационного профиля формируются носителями в подзонах, соответствующих свободному движению, и могут рассчитываться квазиьслассически с помощью интеграла Ферми (3) Можно утверждать, что в случае одного связанного в квантовой яме уровня экспериментально наблюдаемый вид профиля концентрации основных носителей заряда в области КЯ отражает квадрат волновой функции связанного состояния.

Во всех исследованных структурах наблюдался только один уровень квантования, связанный в квантовой яме Его энергия при малых смещениях как функция состава твердого раствора КЯ приведена в Табл 1 и на

Рис 6 Наличие единственного уровня в КЯ играет важную роль при создании высокоэффективных одномодовых лазеров, и предлагаемая методика результативно диагностирует это свойство приборов на квантовых ямах Отметим, что при малых составах 1п в квантовой яме нижний уровень тоже оказывается выше дна зоны проводимости Ес в области плоских зон Причиной этого является наличие спейсерных слоев по сторонам КЯ

Ер мэВ АЕС, мэВ

-20 -40

-60

00 01 02 03

х1п

Рис. 6. Положение связанного энергетического уровня Е\ в напряженных КЯ In.xGai.xAs/GaAs Сплошная линия — расчетная зависимость Е\ от х^ в предположении V/ - 7 2 нм и для концентрации примеси как в образце #300. Штрих-пунктирная линия - соответствующее положение уровня Ферми

03

02

0 1

00 0

Рис 7 Разрывы зоны проводимости в напряженных КЯ InxGai.xAs/GaAs (точки - эксперимент) как функция от состава твердого раствора КЯ Показана величина ошибки, соответствующая 95%-му доверительному интервалу Пунктирная линия - рекомендуемая в [3] зависимость ££"тг; штрих-пунктир - рассчитанная по "model-solid theory" AEf

Состав х,

По результатам численной подгонки экспериментальных С-У-данных определена зависимость абсолютной величины разрыва зоны проводимости в псевдоморфно выращенных напряженных квантовых ямах In.xGai.xAs/GaAs от состава твердого раствора КЯ при комнатной температуре (Рис. 7). Нами предлагается квадратичная аппроксимация разрыва зоны проводимости ХПхОаьхАзЛЗаАя в диапазоне составов 0 < х < 0 3

АЕС = 0 85л: — 0 Зх2, (6)

где х - доля 1п в твердом растворе КЯ, а энергия выражается в электрон-вольтах Полученные значения разрывов зоны проводимости представлены в Табл. 1

Аппроксимирующая зависимость (6) сгроилась с использованием матрицы ошибок, принимая во внимание различную величину погрешности в определении разрыва зон для различных составов * С помощью предлагаемой системы характеризации квантовых ям погрешность определения АЕС оценивается как 5-15 мэВ в зависимости от состава КЯ

Сравнение полученных в наших экспериментах значений разрыва зоны проводимости напряженных квантовых ям InxGai_xAs/GaAs с рекомендуемыми в обзоре [3] показывает, что в псевдоморфных квантовых ямах величина разрыва зоны проводимости примерно на 25 % меньше, чем на некогерентном гетеропереходе Такой результат хорошо согласуется с теоретическими оценками влияния эффекта псевдоморфизма

Нами проведен расчет изменения ширины запрещенной зоны псевдоморфных упруго напряженных слоев InGaAs на GaAs с учетом деформационного потенциала, возникающего из-за рассогласования периодов решетки тонкого эпитаксиального слоя и подложки В качестве основы была использована известная модель идеального твердого тела {model-solid, theory) [4], распространенная в настоящей работе для твердых растворов.

Результаты расчетов показали, что при напряжениях сжатия ширина запрещенной зоны, к примеру, псевдоморфно выращенного слоя In02sGa0 75As на GaAs увеличивается на 10% при 300 К (от 1 08 до 1 18 эВ) Валентная зона вследствие наличия встроенных механических напряжений в материале квантовой ямы расщепляется на подзоны тяжелых и легких дырок, причем подзона тяжелых дырок оказывается выше подзоны легких. Разрыв зоны проводимости на гетерогранице Ino2sGao75As/GaAs уменьшается на 135 мэВ, в то время как разрыв валентной зоны увеличивается на 28 мэВ. Таким образом, расчеты с использованием model-solid theory качественно подтверждают экспериментально зарегистрированный эффект, что упругие напряжения сжатия, увеличивая ширину запрещенной зоны нано-размерного слоя, приводят к уменьшению разрыва зоны проводимости на гетерогранице InxGai.xAs/GaAs

В пятой главе изложены экспериментальные результаты и анализ серии вольт-фарадных профилирований р-я-гетеропереходов InAs/GaAs с самоорганизующимися квантовыми точками

Гетероструктуры были выращены методом MOCVD на подложках n+-GaAs. Три слоя квантовых точек заращивались сверху слоем и-GaAs толщиной 448 нм с концентрацией электронов 1.7 101 см"3, а затем для создания р-п перехода осаждался слой GaAs /»-типа толщиной 650 нм и концентрацией 2 5 1017 см"3. Для проведения сравнительного анализа по аналогичной технологии были изготовлены референтные образцы, не содержащие слои InAs, а также образец с тремя ультратонкими слоями InAs ниже критической толщины образования КТ

В области азотных температур экспериментальные вольт-фарадные характеристики гетероструктур с самоорганизующимися квантовыми точ-

а ю11 см-2

1.4 -1-

1.2- I 1.0 - -"Ч 0.8 - ^ч?

0.6 -

0.4 -I-1-1-1-1-1—

0 40 80 120 160 200 Г, К

Рис. 9. Изменение величины заряда в массиве квантовых точек ¡пАз/ОаЛи от температуры (частота /•= 1 кГц).

ками ТпАз/СаАз обнаруживали два плато, что давало два пика в зависимости наблюдаемой концентрации носителей заряда от координаты (или напряжения). Динамика изменения амплитуды пиков в функции от температуры представлена на Рис. 8. Мы интерпретируем два пика в концентрационной зависимости как принадлежащие основному и группе возбужденных электронных состояний в КТ.

Наблюдающийся в эксперименте факт, заключающийся в возникновении двух пиков в концентрационной зависимости от координаты для массива квантовых точек, объяснен на основе активационных представлений и энергетической диаграммы гетероструктуры с КТ. Предлагается использовать наблюдаемое явление несоответствия между истинной и измеренной в С-У-профилировании глубиной залегания массива КТ для получения информации об энергетических положениях уровней квантования в квантовой точке.

Важным параметром гетероструктуры с квантовыми точками является величина заряда, запасенного в отдельной КТ. Знание этого параметра необходимо, в частности, для характеризации свойств квантовых точек как элементов наноэлектронных запоминающих устройств. На Рис. 9 представлена зависимость величины заряда в структуре, содержащей три слоя вертикально связанных квантовых точек ЫАб в матрице ОаАз. Определен-

Рис. 8, Зависимость п-У для структуры с самоорганизующимися КТ ЬгАв/ОаАз на частоте тестового сигнала / = 1 кГц при различных температурах (для наглядности профили смещены друг относительно друга на величину, равную Ы0шсм-\

ная величина заряда в КТ составляла 5 Ю10 см'2 при Т= 200 К и монотонно возрастала до 1.2 10п см"2 при Т = 20 К В то же время, латеральная плотность квантовых точек, определенная по данным просвечивающей электронной микроскопии, была равна 1 Ю!0 см"2 Таким образом, экспериментально установлено, что при низких температурах на одну квантовую точку может приходиться до 10 электронов

В заключении к главе отмечается, что по сравнению с КЯ квантовые точки являются существенно более сложным объектом для математического моделирования, строгий анализ их вольт-фарадных характеристик на основе трехмерного математического моделирования пока представляется нереализуемой задачей. Тем более, что особенности роста КТ по механизму Странского-Крастанова диктуют наличие стохастической составляющей всех характеристик Это означает, что задача должна решаться статистическими методами, учитывая возможный разброс параметров, что еще более усложняет построение решения

Поэтому еще более важной оказывается необходимость комплексного тестирования структур с квантовыми точками всем набором стационарных и нестационарных методов адмиттанса. Как показано далее, использование комплексных измерений емкости и проводимости позволяет всесторонне охарактеризовать электронные свойства структур и приборов с КТ

В шестой главе представлены результаты измерений и анализа спектров адмиттанса р-и-гетеропереходов ЬАв/СаАз с самоорганизующимися квантовыми точками Здесь же предлагается оригинальный метод определения функции плотности энергетических состояний массива квантовых точек и развивается метод диаграмм Коула-Коула

Спектры адмиттанса измерялись в сотрудничестве с Институтом физики твердого тела Технического университета, г. Берлин Личный вклад автора заюпоч|лся в создании алгоритма измерений спектров адмиттанса, написании программного обеспечения и непосредственном выполнении всех измерений на автоматизированном оборудовании Измерения проводились с использованием 11ЬС-метра НР4284А в диапазоне частот 1 кГц 1 МГц и в широком температурном интервале 10 300 К Особенность разработанного алгоритма заключалась в том, что сигнал адмиттанса в одном температурном цикле возможно было измерять на ряде (обычно 10) частот и в большом количестве (порядка 250) точек по напряжению, что равносильно проведению 2500 традиционных температурных циклов

Ряд спектров проводимости для различных приложенных смещений приведен на Рис 10 При больших смещениях (|С7| > 3 В) в спектрах наблюдался один широкий пик Ы С понижением обратного смещения амплитуда сигнала проходила через максимум при II - -3 1 В После этого второй пик Ь2 появлялся на низкотемпературной стороне спектров

Поскольку в референтном образце, не содержащем 1пАз, не наблюдалось сигнала в данном диапазоне температур, мы связываем обнаружен-

ные пики L1 и L2 с эмиссией электронов с энергетических уровней квантования в системе, включающей квантовые точки и смачивающий слой

Определенная из графиков Аррениуса энергия активации уровней, формирующих пики L1 и L2, очень сильно зависела от приложенного смещения C/rev (Рис 11) Для уровня L1 зарегистрированная энергия активации изменялась от 40 до 150 мэВ Мы интерпретируем зависимость на Рис. 11 как текущее положение на шкале энергий, тестируемое спектроскопией проводимости при данном Utev С увеличением обратного смещения сильное электрическое поле, проникая в слой КТ, поднимает дно зоны проводимости вместе с квантовой ямой вверх, и уровень Ферми пересекает энергетические уровни квантования один за другим, создавая условия для появления резонанса в измерительной цепи

Другой причиной зависимости энергии активации от приложенного электрического поля может быть конкурирующий механизм температурно-независимого подбарьерного туннелирования с глубокого уровня В работе [5] проводились исследования аналогичных образцов с самоорганизующимися квантовыми точками InAs/GaAs методом DLTS В спектрах DLTS удалось зарегистрировать только один пик, обусловленный термической эмиссией с уровня квантования в КТ при температуре, близкой к 40 К Со стороны более низких температур в спектре наблюдалась "полка", которая, по мнению авторов, обусловлена доминирующими процессами туннелирования носителей с основного и возбужденного уровней в квантовой точке в матрицу GaAs

Базируясь на физической трактовке и рассуждениях, опубликованных в предыдущих работах [5], мы полагаем, что пик L1 в действительности отражает эмиссию носителей с основного (Lg) и нескольких возбужденных (Le) уровней массива КТ, в зависимости от приложенного смещения. Наложение откликов от основного и возбужденных состояний из-за флуктуаций энергий квантования в ансамбле квантовых точек делает невозможным явно разрешить эти пики, но тонкая структура пиков проводимости свидетельствует в пользу этого утверждения Скачок от 110 мэВ до

19

G/&, пФ

1 2 - i-2 6V /Ч "29V

1.0 - Y -2 m Y

\-2 7V iK \ /-s "3 3V

08 -

06 -

04 -

02 -

0 20 40 60 80 100 120 140

Г, К

Рис 10 Спектры проводимости р-п-гетероструктуры, содержащей массив квантовых точек InAs/GaAs, при различных приложенных смещениях Тестовая частота 1 MHz

Ел, мэВ

00

-о

-20 -I

s

S -40

fef

-2.4

и, В

Рис 11 Зависимость наблюдаемой энергии активации носителей заряда с уровней квантования в массиве самоорганизующихся КТ ¡пАв/ ваАв от приложенного обратного смещения.

-60 -

-80 -100 -120 -140

05

__л_

1 0 _I_

DOS, отн ед

Рис 12 Рассчитанная из спектров проводимости функция плотности энергетических состояний (DOS) массива самоорганизующихся КТ InAs/GaAs. Пунктир - Гауссова функция с параметрами- Ет - 57 80 мэВ в наблюдаемых энергиях ак- мэВ, а = 18.3 мэВ тивации отражает, в общих чертах,

энергетический зазор между основным и первым возбужденным состояниями Далее, мы полагаем, что пик L2 появляется вследствие эмиссии носителей из смачивающих слоев InAs Соответствующая энергия активации около 20 мэВ находится в хорошем согласии с фотолюминесцентными измерениями

Совместный анализ Рис 10 и 11 позволяет предложить оригинальный метод определения плотности состояний массива квантовых точек Для этого при выбранном приложенном смещении амплитуда спектра проводимости из Рис 10 комбинируется с соответствующей энергией активации Er (Рис 11), полученной из графика Аррениуса Получающаяся зависимость Рис 12 отражает количество носителей заряда, участвующих в термоэмиссии с уровня с данной энергией Е. По аналогии с "наблюдаемым" профилем концентрации носителей заряда, который получается из дифференцирования C-V-характеристик, мы предлагаем рассматривать данный график как "наблюдаемую" ("apparent") плотность состояний массива неоднородных квантовых точек, модифицированную распределением Ферми-Дирака

По результатам определения плотности состояний самоорганизующихся КТ InAs/GaAs, приведенным на Рис 12, можно заключить, что в диапазоне энергий -80 -30 мэВ ниже дна зоны проводимости наблюдается уширенное возбужденное состояние Le массива квантовых точек Глуб-

же него, в интервале энергий -130 . -80 мэВ залегает основное состояние Lg, менее выраженное вследствие его меньшей емкости Узкая зона L2 ассоциируется с эмиссией носителей заряда из квантовой ямы смачивающего слоя InAs Большой широкий пик по форме очень близок к гауссовому распределению Из сравнения этой кривой с функцией Гаусса можно определить дисперсию уширения функции плотности состояний массива квантовых. точек, что дает о = 18 мэВ

Положение энергетических уровней квантования данной гетерост-руктуры, содержащей 3 слоя квантовых точек, рассчитывалось с помощью 8-зонного к-р метода [6] на суперкомпьютере Cray Расчеты показали наличие двукратно вырожденных основного (195 мэВ) и трех близкорасположенных возбужденных уровней (-115 мэВ) В целом, рассчитанная схема адекватно соответствует эксперименту, однако все уровни в расчете оказываются несколько глубже Нам представляется, что наиболее естественное объяснение этому есть вышеупомянутое наличие конкурирующего канала туннельной эмиссии, приводящее к эффективному уменьшению наблюдаемой энергии активации

Вторая часть главы посвящена изучению смачивающих слоев самоорганизующихся квантовых точек Как известно, в настоящее время самоорганизующиеся КТ в системе InAs/GaAs выращиваются по механизму Странского-Крастанова, самоформируясь из тонкого смачивающего слоя, толщина которого составляет примерно 1.7 монослоя. В отличие от отдельно друг от друга расположенных на поверхности наноструктуры квантовых точек, смачивающий слой распределен по всей поверхности структуры и может рассматриваться как ультратонкая квантовая яма Несмотря на исчезающе малые размеры смачивающего слоя, его двумерная (в отличие от массива КТ) плотность состояний способна аккумулировать значительное количество носителей заряда Однако роль смачивающего слоя как конкурирующего резервуара для накопления носителей заряда и формирования общей плотности состояний массива самоорганизующихся КТ до сих пор не выяснена и в настоящей работе освещается впервые

В качестве образцов сравнения, в дополнение к гетероструктурам, содержащим три слоя квантовых точек, измерялись образцы, представлявшие собой р-п переходы GaAs с тремя упруго напряженными смачивающими слоями InAs Толщина слоев составляла 1 2 монослоя и была ниже критической толщины формирования квантовых точек Расстояние между слоями - 2 8 нм

Было обнаружено, что при изменении приложенного смещения происходит сильная модификация спектров проводимости (Рис 13), что объясняется резким изменением темпа эмиссии из квантовых ям смачивающих слоев с изменением напряженности проникающего электрического поля Детальные исследования выявили независимость положения темпе-

G7(0, пф 06

200 250 Г, К

Рис. 13 Экспериментальные спектры проводимости смачивающих слоев ¡пАз/ваАв, полученные при смещениях- 1 - -1 6 В, 2 - -2 0 В, 3 - -4 5 В Тестовая частота 1 МГц

ратурных пиков от смещения на фиксированной частоте, в противоположность измерениям структур с КТ

Пики в спектрах проводимости интерпретируются как отклики от 3 энергетических уровней в квантовых ямах смачивающих слоев, с которых происходит эмиссия носителей заряда. Таким образом, квантовые ямы, сформированные 3 смачивающими слоями толщиной 1 2 МС, действуют как единый квантово-механический объект и создают 3 уровня квантования, эмиссия носителей заряда с них приводит к появлению 3 максимумов проводимости

Принципиальное отличие спектров проводимости массива InAs КТ и смачивающих слоев InAs состоит в том, что пики в спектрах КТ плавно сдвигаются по температуре в зависимости от приложенного смещения при фиксированной частоте измерительного сигнала, в то время как пики в спектрах от смачивающих слоев с изменением смещения лишь изменяют амплитуду Тот факт, что обратное смещение влияет только на амплитуду пиков в спектре, но не на их температурное положение, дает основания полагать, что энергетические уровни не являются уширенными

Определенные из 1рафиков Аррениуса значения энергий активации (17 2 мэВ, 46 8 мэВ и 153 мэВ) также практически не зависели от приложенного смещения

Моделирование экспериментальных спектров является дополнительным и эффективным средством получения объективной информации о параметрах и характеристиках исследуемых структур Нами моделировались спектры проводимости и емкости гетероструктур, содержащих квантовые точки, с параметрами, определенными из графиков Аррениуса Как было показано, во всех случаях экспериментальный спектр оказывается более уширенным

Этот факт объясняется нами по аналогии с уширением спектров DLTS полупроводниковых твердых растворов, анализировавшимся ранее в наших работах Вследствие различия формы и размеров КТ, результирующая функция плотности состояний их ансамбля оказывается неоднородно уширенной, что может быть описано функцией Гаусса, уширение спектров проводимости происходит от наложения откликов в проводимость отдель-

ных КТ, имеющих разброс в величине энергии активации Ел Из сопоставления модельных и экспериментальных спектров оказывается возможным получить информацию о степени этого уширения (Рис 14) Правомочность описания искомой функции плотности состояний гауссовой функцией подтверждается вышеприведенными результатами (см Рис 11)

Рис 14 Спектры проводимости (слева) и диаграммы Коула-Коула адмит-танса (справа) самоорганизующихся КТ InAs/GaAs точки -эксперимент, пунктир - моделирование для одиночного уровня, сплошная линия - моделирование уширенной DOS с дисперсией гауссового уширения 0 = 8 мэВ Условия эксперимента U= -3 О В,/= 100 кГц Параметры моделирования, Еа = 41.9 мэВ, А = 1.9 10б с"1 К"2, Г= 50 К.

Далее развивается метод диаграмм Коула-Коула для гетероструктур с КТ Диаграмма Коула-Коула представляет собой параметрическую зависимость мнимой составляющей физической величины от ее вещественной части, причем обе составляющие являются функциями частоты прикладываемого сигнала В простейшем случае релаксатора с одной постоянной времени диаграмма Коула-Коула имеет вид полуокружности

Анализ показал, что экспериментальные диаграммы Коула-Коула для самоорганизующихся квантовых точек InAs/GaAs имеют форму прижатой полуокружности Этот эффект объяснен разбросом энергий активации в массиве самоорганизующихся КТ, что характеризуется неоднородно уширенной функцией плотности энергетических состояний Величина DOS определялась из моделирования и подгонки экспериментальных графиков Коула-Коула с учетом непрерывного гауссового распределения релаксаторов (Рис 14) Такое же уширение следует и из подгонки экспериментальных спектров проводимости самоорганизующихся КТ InAs/GaAs

Седьмая глава посвящена разработке нового способа анализа переходных процессов захвата носителей заряда в массив саморганизующихся квантовых точек - метода DLTS захвата

Для этой цели были специально изготовлены образцы, представляющие собой диодные и+-р-структуры с базой р-типа на основе GaAs с предельно низкой концентрацией легирующей примеси, содержащие слой самоорганизованных квантовых точек InAs Концентрация примеси в слаболегированном слое составляла 2*1015 см"3 Слой квантовых точек располагался на глубине 1500 нм от металлургического контакта При всех смещениях он был внутри области объемного заряда, что еще более радикально снижало эффективную концентрацию носителей, участвующих в процессе захвата в КТ

Для измерения емкостных переходных процессов использовался емкостной мост Boonton 7200 на рабочей частоте 1 МГц и импульсный генератор Agilent 33250А Диапазон постоянных смещений определялся по анализу C-V-зависимостей Длительность заполняющих импульсов основных носителей заряда варьировалась от 1 мс до 15 с.

Переходные процессы захвата носителей заряда были зарегистрированы во временном диапазоне от десятков секунд до долей мс при измерении температуры от 10 до 140 К (Рис 15) Они характеризовались противоположным знаком по сравнению с переходными процессами эмиссии и имели некоторое отличие от последних Было обнаружено, что емкостные переходные процессы захвата, подобно эмиссионным, носят явно неэкспоненциальный характер, а также демонстрируют сильную зависимость от температуры и смещения

Наблюдаемая очевидная обратимость переходных процессов захвата и эмиссии, а также тот факт, что они могут быть измерены в одном цикле, позволили нам предложить обработку емкостных переходных процессов захвата с помощью двухстробового (box-car) интегрирования (Рис. 16), как это делается в DLTS измерениях эмиссионных переходных процессов

Полученные таким способом спектры DLTS захвата (Рис 17) имели знак, обратный по отношению к обычным спектрам DLTS эмиссии, как результат противоположного характера переходных процессов эмиссии и захвата Подобно спектрам DLTS эмиссии, пики спектров DLTS захвата

С, фФ

-20 -10 0 10 20

Рис. 15 Переходные процессы релаксации барьерной емкости наноструктуры, содержащей слой квантовых точек ЬпАз/СаАз, во время и после подачи прямоугольного импульса смещения с параметрами = -1 3 В, = -1 2 В Температура 55 2 К

DLTS захвата DLTS эмиссии

Рис 16 ОЦГЗ-обработка переходных процессов захвата (слева, черный цвет) и эмиссии (справа, серый цвет) носителей заряда в КТ Вертикальными пунктирами показаны временные положения стробов

DLTS захвата, фф DLTS эмиссии, фФ

Рис 17 Спектры DLTS захвата и эмиссии и+-р-образца, содержащего массив самоорганизующихся КТ InAs/GaAs Обратное смещение U, В 1-16, 2-15, 3-14, 4-12, 5-10 Амплитуда импульса = 0.1 В, длительность = 1 с Окно скорости = 562 3 мс (захват) и 187 4 мс (эмиссия)

сдвигались с изменением приложенного смещения, что говорило о наличии активационного процесса, связанного с уровнями квантования в КТ Этот экспериментально зарегистрированный факт дает основания для вве-

дения в общепринятую формулу для скорости захвата носителей заряда с = путо экспоненциального температурного множителя, по аналогии со скоростью эмиссии носителей заряда е с глубокого уровня

с(Т) = АТ2 ехр

кТ

(7)

Здесь п - концентрация носителей заряда вблизи захватывающего центра, - их тепловая скорость, Есл может рассматриваться в качестве наблюдаемой энергии активации для процесса захвата носителей в КТ

Построением графиков Аррениуса были определены энергии активации для переходных процессов захвата и эмиссии в зависимости от приложенного смещения.

Варьирование амплитуды импульса заполнения показало изменение степени неэкспоненциальности переходных процессов. На этой основе сделан вывод о том, что емкостные переходные процессы захвата носителей могут служить эффективным способом зондирования энергетических состояний в массиве квантовых точек

В заключении подведены и сформулированы основные результаты работы

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработаны теоретические основы и реализован комплекс методов спектроскопии адмиттанса для диагностики электрофизических параметров гетероструктур наноэлектроншаг гетеропереходов, квантовых ям и квантовых точек

2 Предложена модель описания легированных полупроводниковых гетероструктур, содержащих объекты низкой размерности, на основе самосогласованного решения уравнений Шредингера и Пуассона Отличительной особенностью модели является применение последовательного квантово-механического подхода при описании спектра связанных и свободных носителей заряда в области квантовой ямы

3 Разработано программное обеспечение, позволяющее проводить моделирование вольт-фарадных характеристик полупроводниковых гетероструктур с квантовыми ямами и определять основные электрофизические параметры квантовых ям.

4 Определена композиционная зависимость величины разрыва зоны проводимости напряженных квантовых ям в системе 1пхОа].хА8ЛЗаА8 в диапазоне составов псевдоморфного роста слоя твердого раствора от 6 5 до 29% по 1п, которая описывается квадратичной функцией от состава АЕС = 0 85х - 0 Зх2

5 Определены основные характеристики наноструктур с одиночными КЯ на основе гетеросистемы 1пхОа1.хАв/ОаА8 для ряда составов в диапазоне

О 065 < х < 0 29, такие как профиль дна зоны проводимости, энергии уровней размерного квантования, соответствующие им волновые функции, профиль основных носителей заряда, пространственное распределение потенциала, величина встроенного электрического поля

6. Предложен способ определения плотности энергетических состояний массива самоорганизующихся квантовых точек из анализа спектров проводимости, снятых при различных приложенных смещениях Получены количественные данные о функции плотности состояний самоорганизующихся квантовых точек InAs/GaAs

7 Определены параметры электронного спектра смачивающих слоев квантовых точек InAs/GaAs, проведено сравнение величины заряда, накопленного в смачивающих слоях и в массиве квантовых точек, охарактеризована роль смачивающих слоев самоорганизующихся квантовых точек как конкурирующего канала захвата носителей заряда.

8 С помощью нестационарной емкостной спектроскопии впервые зарегистрированы переходные процессы захвата носителей заряда в массив самоорганизующихся квантовых точек, получены количественные динамические характеристики этого процесса

9 Предложен метод - DLTS захвата - для регистрации захвата носителей заряда в массив квантовых точек Определены условия для его наблюдения аппаратурой адмиттанса

Цитируемая литература:

1 Tan, I -Н A self-consistent solution of Schrodinger-Poisson equations using a nonuniform mesh / Tan I -H, Snider G L, Chang L D, Ни E L //J Appl Phys - 1990 - Vol. 68, N 8. - P 4071-4076

2. Brounkov, P N Simulation of the capacitance-voltage characteristics of a single-quantum-well structure based on the self-consistent solution of the Schrodmger and Poisson equations / Brounkov P N., Benyattou T , Guillot G //J Appl Phys. - 1996 - Vol 80, N2 - P. 864-871

3 Vurgaftman, I. Band parameters for III-V compound semiconductors and their alloys / Vurgaftman I, Meyer J R, Ram-Mohan L R // J Appl Phys -2001 - Vol 89, N11 -P 5815-5875

4 Van de Walle С G Band lineups and deformation potentials m the modelsolid theory // Phys Rev В 1989 Vol 39, N3 P 1871-1883

5 Kapteyn, С M A Electron escape from InAs quantum dots / Kapteyn С M A, Hemnchsdorff F., Stier О, Heitz R et al // Phys Rev В - 1999 - Vol 60, N 20 -P 14265-14268

6 Stier, О Electronic and optical properties of strained quantum dots modeled by 8-band k p theory / Stier О , Grundmann M , Bimberg D // Phys Rev В -1999 - Vol 59, N8 -P 5688-5701

Опубликованные работы по теме диссертации:

1 Зубков, В И Автоматизированная установка для емкостных исследований полупроводников на базе МЦЕ-13АМ / Зубков В.И, Соломонов AB// Язв Ленишр электротехн ин-та им В И. Ульянова (Ленина) "ЛЭТИ" сб научн тр - Л - 1986 - Вып 365 Материалы и элементы оптоэлектроники - С 97-100

2 Зубков, В И Глубокий донорный уровень в твердом растворе GaAS|_xPx / Зубков В И, Пихтин А Н, Соломонов AB// Письма в ЖТФ - 1987 -Т 13, N 14. - С.847-848

3 Зубков, В И Об определении параметров глубоких центров в полупроводниках по спектрам НЕСГУ / Зубков В И, Соломонов А В , Тодоров МТ //ФТП - 1987 -Т 21, Вып 9 -С 1734-1736

4 Зубков, В И Нестационарная емкостная спектроскопия глубоких уровней в твердых растворах. Донорный уровень в GaAsi.xPx / Зубков В И, Пихтин А Н, Соломонов AB// ФТП. - 1989 - Т. 23, Вып 1 - С 64-67

5 Зубков, В И. Исследование глубоких уровней в твердых растворах GaAsi.xPx, легированных медью, методами нестационарной емкостной спектроскопии / Зубков В И, Ким Ха Ен, Соломонов AB// Известия ЛЭТИ- сб научн тр - Л ЛЭТИ - 1990 - Вып 420 Материалы для фотоприемников и излучающих устройств - С 6-10

6 Зубков, В И. Нестационарная емкостная спектроскопия глубоких уровней в полупроводниковых твердых растворах Метод определения функции плотности состояний / Зубков В И , Ким Ха Ен, Копылов А А, Соломонов A.B. // ФТП. -1991. - Т. 25, Вып. 12. - С 2163-2167.

7 Зубков, В И Анализ уширения спектров нестационарной емкостной спектроскопии глубоких уровней в твердых растворах А3В5 / Зубков В И, Мельник М.А., Соломонов AB// Изв С -Петербургского государственного электротехн ун-та "ГЭТУ" Сб научн тр -С-Пб, 1995 -Вып 488 - С 32-38

8 Зубков, В И Определение параметров гетеропереходов из емкостных измерений / В.И Зубков, А О Мартынова, М А Мельник, А В Соломонов // Изв. С.-Петербургского государственного электротехн. ун-та "ГЭТУ"- Сб научн тр - С -Пб, 1996. - Вып. 495 - С 54-58

9 Melnik, М.А Determination of valence-band offset of p-GaxAli.xAs/p-GaxAli.xAs - heterojunctions from C-V-measurements [Определение разрыва валентной зоны Jp-GaxAl1_xAs//>-GaxAl1.xAs-reTep0nepex0A0B из С-V-измерений] / М A Melnik, А N Pikhtin, А V Solomonov, VI Zubkov, F Bugge//Inst Phys Conf Ser N155 Chapt 12 - IOP Publ Ltd, 1997 -P 977-980

10 Melnik, M.A Capacitance-voltage profiling of heterostructures with quantum wells at different temperatures [Вольт-емкостное профилирование ге-тероструктур с квантовыми ямами при различных температурах] / М А Melnik, А N Pikhtm, А V Solomonov, VI Zubkov, F Bugge // Nanostruc-

tures Physics and technology Proc of Int Symp, St Petersburg, Russia, June 23-27, 1997 - St Petersburg, 1997 -P 263-266

11 Зубков, В И О емкостном профилировании вблизи изотипного гетероперехода/В И Зубков, М А Мельник, А В Соломонов//ФТП - 1998 -Т 32, N 1 - С 61-62

12 Зубков, В И. Использование технологии виртуальных инструментов для решения обратных задач емкостной спектроскопии полупроводников / В И Зубков, М А Мельник, А В Соломонов, Е О Цвелев // Мягкие вычисления и измерения сборник докл II Междунар конф, г С -Петербург, 25-28 мая 1999 г - С.-Петербург, 1999 - С 57-58

13 Solomonov, А V Regulanzation of broadened spectra of deep level transient spectroscopy [Регуляризация уширенных спектров нестационарной емкостной спектроскопии глубоких уровней] / А V Solomonov, VI Zub-kov // Soft computing and measurements. Proc. of II Int Conf, St-Petersburg, 1999 - St-Petersburg, 1999 -P 108-109

14 Зубков, В И Регуляризационное определение функции плотности состояний глубоких центров в полупроводниках / Зубков В И, Мельник М А, Соломонов А В // Математические методы в технике и технологиях сборник трудов 12-й Междунар научн конф , г Новгород Великий, 1-4 июня 1999 г - Новгород, 1999 -Т5 -С 105-106

15 Цвелев, ЕО Автоматизированная установка емкостных исследований на основе виртуального инструмента LAB VIEW / Цвелев Е О , Зубков В И, Соломонов А В // Математические методы в технике и технологиях сборник трудов 12-й Междунар. научн конф , г Новгород Великий, 1-4 июня 1999 г - Новгород, 1999 - Т 5 - С 110-111

16,Зубков, В И Исследование ультратонких слоев с квантовыми ямами InGaAs/GaAs вольт-фарадным методом / Зубков В И, Мельник М А , Соломонов А В , Бугге Ф // Тонкие пленки в электронике материалы X Междунар. симпозиума, г Ярославль, 20-25 сент. 1999 г - Ярославль, 1999 -Ч 2, С 333-336

17 Зубков, В И Определение величины разрыва валентной зоны и ее температурной зависимости в изотипных гетеропереходах /?-AlxGai_xAs//?-AlxGa,.xAs из C-V-измерений / Зубков В И , Мельник М А, Соломонов А В , Пихтин А Н , Бугге Ф // ФТП - 1999 - Т 33, Вып 8 - С 940 - 944

18 Solomonov, А V A regulanzation algorithm for the determination of the deep center density-of-states function by DLTS spectra [Регуляризирую-щий алгоритм для определения функции плотности состояний по спектрам НСГУ] / А V Solomonov, VI Zubkov // Physikalisch-Technische Bundesanstalt Bencht IT-7 - Braunschweig und Berlin, 1999 - P 189-203

19 Zubkov, VI Direct observation of two-level electronic emission from QDs InAs/GaAs by means of C-V and admittance spectroscopy [Прямое наблюдение двух-уровневой электронной эмиссии из КТ InAs/GaAs посредством C-V и спектроскопии адмиттанса] /VI Zubkov, А V Solomonov //

Nanostructures Physics and Technology Proc of 9th Int Symp , St Petersburg, Russia, June 18-22, 2001 -St Petersburg -P 244-247

20 Зубков, В,И. Применение процедуры самосогласования для решения обратной задачи стационарной емкостной спектроскопии квантовых ям / Зубков В И, Соломонов А В , Цвелев Е О //IV Междунар конф по мягким вычислениям и измерениям сборник докл, г С -Петербург, 2527 июня 2001 г - С -Петербург, 2001 - С.137-138

21 Зубков, В И Диагностика гетероструктур с квантовыми ямами методами емкостной спектроскопии / В И Зубков, А В Соломонов // Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии труды III Междунар науч конф, г Кисловодск, 14-19 сент 2003 г - Ставрополь, СевКавГТУ,2003 -С 151-153

22 Zubkov, VI Inhomogeneous broadening of admittance spectra in self-organized quantum dots [Неоднородное уширение спектров адмитганса в самоорганизующихся квантовых точках] /VI Zubkov, A Yu Rumyant-sev, А V Solomonov // Nanostructures. Physics and Technology Proc of 12th Int Symp, St Petersburg, Russia, 21-25 June, 2004 - St Petersburg, Ioffe Institute, 2004 - P 266-267

23 Zubkov, VI Determination of band offsets in strained InGaAs/GaAs quantum wells by C-V-profilmg and Schrodmger-Poisson self-consistent simulation [Определение разрывов зон в напряженных InGaAs/GaAs квантовых ямах с помощью C-V-профилирования и самосогласованного моделирования уравнений Шредингера-Пуассона] /VI Zubkov, М A Mel-mk, А V Solomonov, Е О Tsvelev, F Bugge, М Weyers, G. Trankle // Phys Rev В - 2004. - Vol 70, N 7 - P 075312(1 - 8)

24.3убков, В И Моделирование и характеризация напряженных квантовых ям InGaAs/GaAs / В И Зубков, А В Соломонов // Высокие технологии в промышленности России материалы X Междунар науч -техн конф , г.Москва, 9-11 сент. 2004 г - Москва, ОАО ЦНИТИ "Техномаш", 2004 -С 50-55

25 Зубков, В.И Моделирование уширенных спектров проводимости гетероструктур с самоорганизующимися квантовыми точками / В.И. Зубков, А Ю Румянцев, А В Соломонов // Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии труды IV Междунар науч конф , г Кисловодск, 19-24 сент 2004 г - Ставрополь, СевКавГТУ, 2004 - С 212-215

26 Зубков, В.И Определение разрывов энергетических зон в напряженных квантовых ямах / Зубков В И , Кучерова О-В , Кузнецова АН// Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы труды VI Междунар конф, г Сочи, 2004 г - Ульяновск, 2004 - С 43

27 Зубков, В И Влияние самоорганизации на вид спектров проводимости квантовых точек / Зубков В И, Румянцев А Ю , Шулгунова И С // Оп-то-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы труды VI Междунар конф., г Сочи, 2004 г - Ульяновск, 2004 - С 45

28 Зубков, В И Анализ спектров проводимости самоорганизующихся квантовых точек InAs/GaAs / В И Зубков // Вестник Новгородского гос университета Сер Технические науки -2004 -№28 - С 51-53

29 Зубков, В И Емкостная диагностика наногетероструктур / В И Зубков, О В Кучерова, А В Соломонов, Е О Цвелев, F Bugge // Нанофизика и наноэлектроника- материалы IX Симпозиума, Нижний Новгород, 25 -29 марта 2005 г - Нижний Новгород, 2005 - Т 2 - С 354-355

30 Зубков, В И Исследование уширенных спектров проводимости самоорганизующихся квантовых точек InAs/GaAs / В И Зубков // Нанофизика и наноэлектроника материалы IX Симпозиума, Нижний Новгород, 25 -29 марта 2005 г - Нижний Новгород, 2005 - Т 2 - С 356-357

31.Zubkov, VI, Voltage-capacitance and admittance investigations of electron states in self-organized InAs/GaAs quantum dots [Вольт-емкостные и ад-миттансные исследования электронных состояний в самоорганизующихся InAs/GaAs квантовых точках] /VI Zubkov, С М A Kapteyn, А V Solomonov, D Bimberg//J of Physics Condens Matter -2005 - Vol 17 -P 2435-2442

32 Zubkov, VI Strained quantum well InGaAs/GaAs characterization by capacitance techniques [Характеризация напряженных квантовых ям InGaAs/GaAs емкостными методами] /VI Zubkov, О V Kucherova, A.N Kuznetsova // Physics of Electronic Materials 2nd Int Conf Proc , Kaluga, Russia, 24-27 May, 2005 - Kaluga, KSPU Press, 2005 - Vol 2 -P 243-246

33 Zubkov, VI Admittance technique for energy state determination in quantum dot heterostructures [Метод адмиттанса для определения энергетических состояний в гетерострувсгурах с квантовыми точками] /VI Zubkov, A Yu Rumyantsev, I.S Schulgunova, A V. Solomonov // Physics of Electronic Materials 2nd Int. Conf Proc , Kaluga, Russia, 24-27 May, 2005

- Kaluga, KSPU Press, 2005 - Vol 2 - P 284-287

34 Шулгунова, И С Решение обратной задачи DLTS для массива самоорганизующихся квантовых точек / Шулгунова И С, Зубков В И, Соломонов А В // Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы- труды VII Междунар конф - Ульяновск, УлГУ, 2005 - С 62

35 Зубков, В.И Прямое наблюдение процесса захвата носителей заряда в массив самоорганизующихся квантовых точек / В И Зубков, И С Шулгунова, А В Соломонов, М Geller, A Marent, D Bimberg, А.Е. Жуков, Е С Семенова, В М Устинов // Нанофизика и наноэлектроника материалы X симпозиума, г Нижний Новгород, 13-17 марта 2006 г - Нижний Новгород, 2006 - Т 2 - С 326-327

36 Зубков, В И Диагностика наногетероструктур емкостными методами / В И Зубков, А В Соломонов // Наука, образование и общество в XXI веке материалы Междунар науч-техн конф, г Санкт-Петербург, 15 июня 2006 г - Санкт-Петербург, 2006 - С 113-117

37.3убков, В И Диагностика наногетероструктур методами емкостной спектроскопии / В И Зубков, А В. Соломонов // Нанотехнология физика, процессы, диагностика, приборы, Под ред Лучинина В В , Таирова Ю М - М • Физматлит, 2006 - С 389-412

38 Кучерова, О В Влияние механических деформаций на изменение параметров гетероструктур с одиночными квантовыми ямами InGaAs/GaAs / О В Кучерова, В И Зубков // Известия вузов России Сер Радиоэлектроника - 2006 - Вып 1 - С 54-61

39 Marent, A Carrier capture into self-organized InGaAs quantum dots [Захват носителей в самоорганизующиеся InGaAs квантовые точки] / A Marent, М Geller, VI Zubkov, IS Shulgunova, A V Solomonov, D Bimberg // Nanostructures' Physics and Technology Proc 14th Int Symp, St Petersburg, 26-30 June, 2006 -StPetersburg,2006 -P 152-153

40 Зубков, В И Моделирование вольт-фарадных характеристик гетероструктур с квантовыми ямами с помощью самосогласованного решения уравнений Шредингера и Пуассона / В И Зубков // ФТП - 2006 - Т 40, Вып 10 - С 1236-1240.

41 Шулгунова, И.С Оценка динамических и энергетических параметров гетероструктур с квантовыми точками на основе анализа переходных процессов захвата носителей заряда / И С Шулгунова, В И Зубков, А В Соломонов // Высокие технологии в промышленности России материалы XII Междунар науч -техн конф , г.Москва, 7-9 сент 2006 г - Москва, ОАО ЦНИТИ «Техномаш», 2006 - Т 1 -С 317-320

42 Зубков, В И Емкостная спектроскопия - эффективный метод нанодиаг-ностики квантово-размерных структур / В.И Зубков // Петербургский журнал электроники -2006 -№4 - С 52-61.

43.Geller, М. Hole capture into self-organized InGaAs quantum dots [Захват дырок в самоорганизующиеся InGaAs квантовые точки] / М. Geller, А Marent, Е Stock, D Bimberg, VI Zubkov, IS Shulgunova, AV Solomonov//Applied Physics Letters -2006 - Vol 89 -P 232105(1-3)

44 Зубков, В И Прямое наблюдение процесса захвата носителей заряда в массив самоорганизующихся квантовых точек InAs/GaAs / В И Зубков, И С Шулгунова, А В Соломонов, М Geller, A Marent, D Bimberg, А Е Жуков, Е С Семенова, В М. Устинов // Известия РАН Серия физическая.-2007 -Т 71, №1 - С 111-113.

45 Кучерова, О В Комплексное исследование гетероструктур с множественными квантовыми ямами InGaN/GaN емкостными методами/ О В Кучерова, В И Зубков // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Сер Физика твердого тела и электроника - 2006 - Вып 2 - С 36-40

46 Зубков, В И Диагностика гетероструктур с квантовыми ямами InxGai.xAs/GaAs методом вольт-фарадных характеристик, разрывы зон, уровни квантования, волновые функции / В И Зубков // ФТП - 2007. -Т 41, Вып 3 - С 331-337

Подписано в печать 26 07 2007 Формат 60x84/16 Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии ЗАО «КопиСервис» Печать ризографическая Заказ № 1/2607 П л 2 0 Уч -изд д 2 0 Тираж 140 экз

ЗАО «КопиСервис» Адрес 197376, Санкт-Петербург, ул Проф Попова, д 3 тед (812) 327 5098

Введение

Список условных обозначений

Физические основы адмиттансных методов исследования полупроводников

Зонные диаграммы р-п перехода и барьера Шоттки. Область обеднения полупроводника

Емкость области объемного заряда р-п перехода и барьера Шоттки

Приближение полного обеднения. Малосигнальное приближение

Особенности емкостного профилирования концентрации носителей заряда

Эквивалентные схемы измерений. Учет последовательного сопротивления при анализе вольт-фарадных характеристик

Емкостное профилирование гетеропереходов в полупроводниках

Энергетические зонные диаграммы гетеропереходов Вольт-емкостные характеристики гетеропереходов Определение профиля легирования вблизи изотипного гетероперехода с учетом различия диэлектрической проницаемости слоев

Проблема измерения разрыва энергетических зон в гетеропереходах

Теоретические модели расчета разрыва энергетических

Определение разрыва энергетических зон и встроенного на гетерогранице заряда в изотипных гетеропереходах из емкостных характеристик

Численное решение уравнения Пуассона для изотипного гетероперехода

Автоматизированная установка емкостной спектроскопии Учет аппаратной функции емкостного спектрометра Экспериментальные результаты по емкостному профилированию изотипных гетеропереходов p-Alo.2Gao.8As/p-Alo.5Gao.5As

Контроль качества гетерограниц методом вольт-фарадного профилирования

Математическое моделирование вольт-фарадных характеристик гетеро структур с квантовыми ямами Обзор аналитических моделей

Численные методы моделирования вольт-фарадных характеристик с учетом реального вида потенциала квантовой ямы

Моделирование вольт-фарадных характеристик гетерост-руктур с квантовыми ямами с помощью самосогласованного решения уравнений Шредингера и Пуассона Расчет концентрации носителей заряда Расчет распределения электростатического потенциала Моделирование вольт-фарадных характеристик наноструктур с широкой квантовой ямой Построение вольт-фарадной зависимости Диагностика гетероструктур с квантовыми ямами методом вольт-фарадных характеристик

Состояние дел по определению разрывов энергетических зон в наногетероструктурах

Обоснование использования метода вольт-фарадного профилирования для диагностики гетероструктур с квантовыми ямами. Субдебаевское разрешение Особенности гетероструктур с напряженными квантовыми ямами

Подготовка образцов наногетероструктур с квантовыми ямами InxGaixAs/GaAs для вольт-фарадных измерений Контроль качества исследуемых структур Вольт-фарадные характеристики гетероструктур с квантовыми ямами InxGaixAs/GaAs

Характеризация параметров электронного спектра гетероструктур с квантовыми ямами InxGaixAs/GaAs по данным вольт-фарадных измерений

Уровни квантования, волновые функции и концентрация носителей заряда в подзонах квантования

Экспериментальное определение величины разрыва зон в напряженных квантовых ямах InxGaixAs/GaAs Оценка влияния упругих напряжений на изменение ширины запрещенной зоны тонкого слоя InGaAs на GaAs Вольт-фарадные характеристики структур с самоорганизующимися квантовыми точками InAs/GaAs Особенности гетероструктур с напряженными квантовыми точками

Автоматизированная установка вольт-фарадных характеристик гетероструктур с самоорганизующимися КТ

InAs/GaAs

Образцы для адмиттансных исследований квантовых точек InAs/GaAs

Вольт-фарадные измерения структур с самоорганизующимися квантовыми точками InAs/GaAs Профилирование концентрации основных носителей заряда из анализа вольт-фарадных характеристик квантовых точек

Особенности наблюдаемых концентрационных профилей квантовых точек. Связь с геометрическим положением слоя КТ

Расчет заряда в квантовой точке

Проблемы математического анализа результатов стационарной емкостной спектроскопии квантовых точек Метод температурной спектроскопии адмиттанса Физические основы комплексной проводимости полупроводников

Расчет емкости и проводимости, связанных с глубокими ловушками

Зависимость СТ и GT от температуры и частоты Общее выражение для емкости

Определение разрыва зон на гетеропереходе динамическими методами адмиттанса

Термоэмиссионная модель с учетом структуры подзон квантования

Измерения 5-легированных квантовых ям на основе Si Интерпретация результатов спектроскопии проводимости Разрывы энергетических зон

Глубокие уровни в объеме полупроводника Вымораживание основной примеси

За пределами малосигнального приближения. Общая модель адмиттанса обратно смещенного диода Шоттки Измерения спектров проводимости самоорганизующихся квантовых точек InAs/GaAs

Определение плотности энергетических состояний самоорганизующихся квантовых точек по спектрам проводимости

Исследование спектров проводимости наногетерострук-тур со смачивающими слоями InAs/GaAs Расчет энергии активации носителей заряда из квантовых ям смачивающих слоев InAs/GaAs

Эффект уширения спектров проводимости самоорганизующихся квантовых точек

Диаграммы Коула-Коула самоорганизующихся квантовых точек

Измерение переходных процессов эмиссии и захвата носителей заряда в массив самоорганизующихся КТ Прямое наблюдение процесса захвата носителей заряда в массив самоорганизующихся квантовых точек InAs/GaAs Спектроскопия DLTS захвата Метод селективной DLTS

Определение параметров непрерывного распределения плотности энергетических состояний методом тихоновской регуляризации Заключение Список литературы

Стремительное развитие нанотехнологии, наблюдающееся в последние полтора десятилетия, привело к появлению нового направления полупроводниковой электроники - наноэлектроники, которая характеризуется переходом к использованию наноструктур с пониженной размерностью, содержащих квантовые ямы, квантовые нити и квантовые точки. В этой связи достаточно остро встает вопрос о диагностике нанообъектов, размеры которых измеряются единицами или десятками атомных слоев.Непрерывный технологический прогресс требует разработки адекватных современных методов анализа таких наноразмерных структур, а также совершенствования существующих методов контроля. В этом направлении акцент в последнее время, в основном, лежал в области разработки методов визуализации нанообъектов с использованием различных модификаций электронной микроскопии (сканирующая электронная микроскопия S E M , просвечивающая ТЕМ, S T E M и т.п.).Помимо контроля морфологической структуры, для полупроводникового прибора, очевидно, решающее значение имеет диагностика его электронной системы. К основным электрофизическим параметрам гетроструктур, требующим контроля, относятся: распределение концентрации легирующей примеси и основных носителей заряда, положение энергетических уровней квантования, качество гетерограниц, разрыв энергетических зон на гетерогранице, распределение плотности энергетических состояний и др.В настоящей работе развиваются адмиттансные методы исследования и характеризации квантово-размерных гетероструктур, опирающиеся на математическое моделирование и компьютерную обработку данных автоматизированного эксперимента. Адмиттансная спектроскопия (спектроскопия полной проводимости) является, по существу, количественной методикой, носит неразрушающий характер и потенциально имеет богатые возможности для характеризации зарядового состояния приборов, но до начала настоящих исследований практика ее применения для наногетероструктур ограничивалась, за редким исключением, лишь эмпирическим анализом экспериментальных данных. Отсутствовало детальное понимание теоретических основ адмиттанса квантово-размерных структур, не было проведено систематических исследований актуальных материалов и структур наноэлектроники.В основе развиваемого в данной работе нового научного направления - спектроскопии адмиттанса наногетероструктур - лежит численное моделирование результатов измерений с учетом квантово-механических эффектов, присущих рассматриваемым объектам. С этой целью развита, в частности, теория стационарной емкостной спектроскопии легированных гетероструктур с квантовыми ямами (КЯ), учитывающая размерное квантование носителей заряда в яме и реальный вид потенциальной энергии вблизи КЯ в легированном полупроводнике, а также теория неоднородного уширения плотности энергетических состояний самоорганизующихся квантовых точек.Комплексное применение всех адмиттансных методик (под комплексом методов будем понимать измерения емкости и проводимости структуры в различных режимах в зависимости от приложенного смещения, частоты и температуры) в рамках автоматизированной системы с последующим моделированием и подгонкой позволяет определять основные электронные свойства наногетероструктур, в частности, такие важнейшие из них, как разрыв энергетических зон на гетерогранице, положение уровней квантования и плотность энергетических состояний.Интенсивное использование математических методов обработки и анализа экспериментальных данных мы рассматриваем как принципиальный момент для современной спектроскопии адмиттанса. Дело в том, что в отличие, например, от электронно-зондовых или оптических измерений, адмит8 тансные измерения сами по себе не обладают высокой локальностью. Поэтому наличие адекватной математической (а в случае с наноструктурами и квантово-механической) модели является решающим условием для получения прецизионного качественного результата.Приведенные результаты получены автором за примерно двадцатилетний период работы на кафедре микроэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ». В связи с этим следует отметить, что большая часть работы посвящена исследованиям гетероструктур емкостными методами. Причина этого заключается в имевшейся в распоряжении исследователей аппаратуры для проведения измерений. Фактически, начало адмиттансной спектроскопии в ее современном понимании связывается с появлением многофункциональных широкодиапазонных измерителей R L C типа НР4279 (впоследствии НР4284) фирмы «Hewlett-Packard», позволивших выполнять прецизионные измерения в широком интервале частот (от сотен герц до единиц мегагерц). Существовавшие прежде емкостные измерители работали, как правило, на одной частоте (типа мостов Boonton или отечественных серии МЦЕ), что и определяло выбор палитры измерений [1 - 5]. Отметим исторически метод термостимулированного тока (ТСТ) [2], который также можно рассматривать в качестве одного из предшественников адмиттансной спектроскопии. Однако приборы ТСТ не могли работать при различных частотах, что существенно ограничивало исследовательские возможности метода и делало анализ его спектров довольно субъективным.Основными объектами исследований в работе являлись полупроводниковые гетероструктуры на основе соединений А"^В^ включающие гетеропереходы А1хОа1.хА8/А1уОа1.уА8, квантовые ямы ТПхОа^хАз/ОаАз, самоорганизующиеся квантовые точки 1пА8/ОаА8 и ТпОаАз/ОаАз, смачивающие слои квантовых точек 1пА8/ОаА8. С целью демонстрации возможностей разрабо9 тайных методик часть экспериментов была проведена на множественных квантовых ямах в системе 1пОаМ/АЮаК. Несмотря на то, что полупроводники А^В^ и их твердые растворы рассматриваются в качестве базового материала опто- и наноэлектроники, ряд параметров, определяющих характеристики приборов на их основе, не установлен с требуемой степенью точности. В частности, практически для всех соединений данной группы (за исключением системы ОаА8/А1А8) до сих пор нет достоверных сведений о величине разрыва энергетических зон на гетерогранице. Причина этого кроется в отсутствии методов прецизионного ее измерения. Вместе с тем разрыв зон является ключевым параметром, определяющим работу приборов на полупроводниковых гетероструктурах.Особый интерес представляет гетеросистема на основе твердых растворов ТпОаАз/ОаАз. В настоящее время эта система активно используется для создания мощных лазеров на основе напряженных квантовых ям и квантовых точек, формирование которых происходит благодаря явлению самоорганизации. Такие приборы служат для генерации излучения в области ближнего инфракрасного диапазона и уже широко применяются в волоконнооптических линиях связи. Создание комплексной системы диагностики таких наноматериалов и структур для управления их электронным спектром является актуальной задачей наноэлектроники.Целью работы являлась разработка и развитие методов спектроскопии адмиттанса полупроводниковых наногетероструктур с учетом квантоворазмерных эффектов для характеризации их электрофизических параметров, создание системы диагностики таких гетероструктур и контроль основных параметров их электронного спектра.Эти иследования направлены также на: - получение прецизионной информации о разрывах энергетических зон в напряженных квантовых ямах на основе твердых растворов Гп^Оа^хАз; - экспериментальное определение плотности энергетических состояний в самоорганизуюн1ихся квантовых точках ТпАз/ОаАз; - изучение механизмов захвата и эмиссии носителей заряда массивом квантовых точек.В соответствии с указанной целью в работе решались следующие задачи: 1. Разработка и создание автоматизированной системы адмиттансных исследований полупроводниковых материалов, структур и приборов.2. Разработка новых измерительных методик и программных алгоритмов, расширяющих и оптимизирующих возможности адмиттансной спектроскопии наногетерострукгур.3. Разработка математической модели самосогласованного решения уравнений Шредингера и Пуассона для расчета вольт-фарадных характеристик полупроводниковых наноструктур, содержащих квантовые ямы.4. Создание программного обеспечения для численного расчета профилей концентрации свободных носителей заряда в полупроводниковых структурах с одиночной квантовой ямой.5. Проведение прецизионных измерений и моделирования вольт-фарадных характеристик полупроводниковых гетероструктур с одиночными квантовыми ямами 1ПхОа1.хА8/ОаА8 во всем диапазоне их псевдоморфного роста с целью установления общих закономерностей в изменении их ключевых электрофизических параметров, в частности, величины разрыва энергетических зон на гетерогранице.6. Создание метода диагностики уширенной плотности энергетических состояний массива самоорганизующихся квантовых точек на основе спек11 троскопии адмиттанса.7. Сравнительная оценка динамических характеристик и способности накапливать заряд массивом квантовых точек и смачивающим слоем самоорганизующихся квантовых точек.8. Обоснование возможностей и создание метода непосредственного наблюдения процесса захвата носителей заряда в массив квантовых точек.Научная новизна работы; 1. Предложена математическая модель, использующая единый квантовомеханический подход при описании энергетического спектра свободных и связанных носителей заряда в области квантовой ямы, позволяющая описывать пространственное распределение носителей заряда в легированных полупроводниковых гетероструктурах с квантовыми ямами на основе самосогласованного решения уравнений Шредингера и Пуассона.2. Проведено систематическое исследование напряженных квантовых ям в гетероструктурах ГихОа^хАз/СаАз в диапазоне псевдоморфного роста (О < X < 0.29) методом стационарной емкостной спектроскопии. Установлены общие закономерности в поведении электронного спектра в указанной гетеросистеме, в том числе определена зависимость величины разрыва зоны проводимости от состава твердого раствора КЯ.

3. Показана роль связанных, квазирезонансных и свободных носителей заряда в области квантовой ямы при формировании наблюдаемого в вольтфарадных измерениях профиля концентрации носителей заряда наногетероструктуры с квантовой ямой.4. Предложен способ определения плотности энергетических состояний массива самоорганизующихся квантовых точек из анализа спектров проводимости, снятых при различных приложенных смещениях.5. На основе измерений температурных спектров адмиттанса смачивающих слоев самоорганизующихся квантовых точек ГпАз/ОаАз определены па12 раметры их энергетического спектра.6. С помощью нестационарной емкостной спектроскопии зарегистрированы переходные процессы захвата носителей заряда в массив самоорганизующихся квантовых точек. Предложен и реализован новый метод - метод ВЬТ8 захвата.Практическая ценность работы заключается в углублении существующих представлений о фундаментальных свойствах электронных квантоворазмерных состояний в наногетероструктурах, являющихся базовыми либо перспективными при производстве приборов современной опто- и наноэлектроники, а также рассматривающихся в качестве ключевых полупроводниковых структур для будущих приборов одноэлектроники и спинтроники.Разработана система диагностики полупроводниковых гетероструктур (гетеропереходов, квантовых ям и квантовых точек) по результатам адмиттансных измерений, выполненных в стационарных и нестационарных режимах при различных приложенных напряжениях, частотах и температурах, позволяющая определять основные параметры их электронного спектра.Создано программное обеспечение, позволяющее моделировать электрофизические характеристики гетероструктур, содержащих объекты низкой размерности.Получены количественные зависимости по разрыву зоны проводимости от состава твердого раствора напряженных квантовых ям в гетеросистеме ТПхОаьхАз/ОаАз (О < х < 0.3), необходимые при разработке высокоэффективных приборов опто- и наноэлектроники с заданными параметрами.Получены количественные данные о величине заряда, аккумулируемого массивом квантовых точек и смачивающим слоем самоорганизующихся квантовых точек в зависимости от температуры. предложен метод непосредственного определения динамических характеристик процесса захвата носителей заряда в массив самоорганизующихся квантовых точек ХпАз/ОаАз, что важно для разработки нового поколения запоминающих устройств на квантовых точках.Научные положения, выносимые на защиту; 1. Методы спектроскопии адмиттанса, к которым относятся стационарный метод вольт-фарадных характеристик, частотная спектроскопия проводимости и нестационарная емкостная спектроскопия переходных процессов эмиссии и захвата, являются эффективным средством характеризации наногетероструктур. Их комплексное использование совместно с математическим моделированием дает прецизионную количественную информацию об основных электрофизических параметрах гетеропереходов, квантовых ям и массивов квантовых точек с чувствительностью 10 см" по концентрации, разрешением до 5 мэВ по энергии и 1 нм по координате.2. Численное моделирование экспериментальных вольт-фарадных характеристик на основе самосогласованного решения уравнений Шредингера и Пуассона позволяет определять основные параметры легированных полупроводниковых наногетероструктур, содержащих квантовые ямы, а именно: глубину ямы, профиль легирующей примеси и основных носителей заряда, пространственное распределение потенциала и электрического поля, величину разрыва энергетических зон на гетерограницах, энергию уровней размерного квантования и соответствующие им волновые функции.3. Разрыв энергетических зон на гетерогранице полупроводниковой пары определяется технологией выращивания гетероперехода, толщиной гетерослоев и рассогласованием периодов решеток. Для практически используемых напряженных квантовых ям в гетеросистеме 1ПхОа1.хА8/ ОаАз с содержанием 1п от 6.5 до 29% зависимость величины разрыва зоны про14 водимости от состава твердого раствора описывается квадратичной функцией вида А^'с = 0.85х - О.Зх^ с погрептностью не более 15 мэВ для предельного состава по индию.4. Измерение температурных спектров проводимости в интервале частот позволяет непосредственно определить распределение плотности энергетических состояний массива квантовых точек, а с помощью численного моделирования получить параметры уширения. Для самоорганизующихся КТ ГпЛз/ОаЛз распределение плотности состояний близко к Гауссовому, что объясняется эффектом неоднородного уширения вследствие флуктуации размеров, геометрии и состава отдельных точек.5. Ультратонкие смачивающие слои самоорганизующихся квантовых точек играют роль квантовой ямы и могут эффективно накапливать носители заряда. При низких температурах смачивающие слои способны аккумулировать заряд, по величине сопоставимый с зарядом массива квантовых точек.6. Нестационарная емкостная спектроскопия переходных процессов захвата носителей заряда позволяет измерять процесс захвата носителей в квантовую точку и определять динамические характеристики этого процесса.

Основные результаты опубликованы в следующих статьях:

1. Зубков, В.И. Автоматизированная установка для емкостных исследований полупроводников на базе МЦЕ-13АМ / Зубков В.И., Соломонов А.В. // Изв. Ленингр. электротехн. ин-та им. В.И. Ульянова (Ленина) "ЛЭТИ": сб. научн. тр. - Л. - 1986. - Вып. 365. Материалы и элементы оптоэлектроники. -С. 97-100.

2. Зубков, В.И. Глубокий донорный уровень в твердом растворе GaAsixPx / Зубков В.И., Пихтин А.Н., Соломонов А.В. // Письма в ЖТФ. - 1987. -Т.13, N 14. - С.847-848.

3. Зубков, В.И. Об определении параметров глубоких центров в полупроводниках по спектрам НЕСГУ / Зубков В.И., Соломонов А.В., Тодоров М.Т. // ФТП. - 1987. - Т. 21, Вып. 9. - С. 1734-1736.

4. Зубков, В.И. Нестационарная емкостная спектроскопия глубоких уровней в твердых растворах: Донорный уровень в GaAsi„xPx / Зубков В.И., Пихтин А.Н., Соломонов А.В. // ФТП. - 1989. - Т. 23, Вып. 1. - С.64-67.

5. Зубков, В.И. Исследование глубоких уровней в твердых растворах GaAsi. ХРХ, легированных медью, методами нестационарной емкостной спектроскопии / Зубков В.И., Ким Ха Ен, Соломонов А.В. // Известия ЛЭТИ: сб. научн. тр. - Л.: ЛЭТИ. - 1990. - Вып. 420. Материалы для фотоприемников и излучающих устройств. - С. 6-10.

6. Зубков, В.И. Нестационарная емкостная спектроскопия глубоких уровней в полупроводниковых твердых растворах: Метод определения функции плотности состояний / Зубков В.И., Ким Ха Ен, Копылов А.А., Соломонов А.В.//ФТП. - 1991. -Т. 25,Вып. 12. - С. 2163-2167.

7. Зубков, В.И. Анализ уширения спектров нестационарной емкостной спектроскопии глубоких уровней в твердых растворах А3В5 / Зубков В.И., Мельник М.А., Соломонов А.В. // Изв. С.-Петербургского государственного электротехн. ун-та "ГЭТУ": Сб. научн. тр. - С.-Пб, 1995. - Вып. 488. -С. 32-38.

8. Зубков, В.И. Определение параметров гетеропереходов из емкостных измерений / В.И. Зубков, А.О. Мартынова, М.А. Мельник, А.В. Соломонов // Изв. С.-Петербургского государственного электротехн. ун-та "ТЭТУ": Сб. научн. тр. - С.-Пб, 1996. - Вып. 495. - С. 54-58.

9. Melnik, М.А. Detennination of valence-band offset of p-GaxAli-xAs/p-GaxAl]. xAs - heterojunctions from C-V-measurements / M.A. Melnik, A.N. Pikhtin,

A.V. Solomonov, V.I. Zubkov, F. Bugge // Inst. Phys. Conf. Ser. N 155: Chapt. 12. - IOP Publ. Ltd., 1997. - P. 977-980.

10.Melnik, M.A. Capacitance-voltage profiling of heterostructures with quantum wells at different temperatures / M.A. Melnik, A.N. Pikhtin, A.V. Solomonov, V.I. Zubkov, F. Bugge // Nanostructures: Physics and technology: Proc. of Int. Symp., St. Petersburg, Russia, June 23-27, 1997. - St. Petersburg, 1997. - P. 263-266.

11.Зубков, В.И. О емкостном профилировании вблизи изотипного гетероперехода / В.И. Зубков, М.А. Мельник, А.В. Соломонов // ФТП. - 1998. - Т. 32, N 1. - С. 61-62.

12.Зубков, В.И. Использование технологии виртуальных инструментов для решения обратных задач емкостной спектроскопии полупроводников /

B.И. Зубков, М.А. Мельник, А.В. Соломонов, Е.О. Цвелев // Мягкие вычисления и измерения: сборник докл. II Междунар. конф., г. С.-Петербург, 25-28 мая 1999 г. - С.-Петербург, 1999. - С. 57-58.

B.Solomonov, A.V. Regularization of broadened spectra of deep level transient spectroscopy / A.V. Solomonov, V.I. Zubkov // Soft computing and measurements: Proc. of II Int. Conf., St.-Petersburg, 1999. - St.-Petersburg, 1999. - P. 108-109.

14.Зубков, В.И. Регуляризационное определение функции плотности состояний глубоких центров в полупроводниках / Зубков В.И., Мельник М.А., Соломонов А.В. // Математические методы в технике и технологиях: сборник трудов 12-й Междунар. научн. конф., г. Новгород Великий, 1-4 июня 1999 г. - Новгород, 1999. - Т.5. - С. 105-106.

15.Цвелев, Е.О. Автоматизированная установка емкостных исследований на основе виртуального инструмента LABVIEW / Цвелев Е.О., Зубков В.И., Соломонов А.В. // Математические методы в технике и технологиях: сборник трудов 12-й Междунар. научн. конф., г. Новгород Великий, 1-4 июня 1999 г. - Новгород, 1999. - Т. 5. - С. 110-111.

16.3убков, В.И. Исследование ультратонких слоев с квантовыми ямами InGaAs/GaAs вольт-фарадным методом / Зубков В.И., Мельник М.А., Соломонов А.В., Бугге Ф. // Тонкие пленки в электронике: материалы X Междунар. симпозиума, г.Ярославль, 20-25 сент. 1999 г. - Ярославль, 1999. -Ч. 2, С. 333-336.

17.Зубков, В.И. Определение величины разрыва валентной зоны и ее температурной зависимости в изотипных гетеропереходах p-AlxGai.xAs//?-AlxGaixAs из C-V-измерений / Зубков В.И., Мельник М.А., Соломонов А.В., Пихтин А.Н., Бугге Ф. // ФТП. - 1999. - Т. 33, Вып. 8. - С.940 - 944.

18.Solomonov, A.V. A regularization algorithm for the determination of the deep center density-of-states function by DLTS spectra / A.V. Solomonov, V.I. Zubkov // Physikalisch-Technische Bundesanstalt Bericht IT-7. - Braunschweig und Berlin, 1999. - P. 189-203.

19.Zubkov, V.I. Direct observation of two-level electronic emission from QDs InAs/GaAs by means of C-V and admittance spectroscopy / V.I. Zubkov, A. V. Solomonov // Nanostructures: Physics and Technology: Proc. of 9th Int. Symp., St. Petersburg, Russia, June 18-22, 2001. - St. Petersburg. - P. 244-247.

20.Зубков, В.И. Применение процедуры самосогласования для решения обратной задачи стационарной емкостной спектроскопии квантовых ям / Зубков В.И., Соломонов А.В., Цвелев Е.О. // IV Междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям: сборник докл., г.С.-Петербург, 25-27 июня 2001 г. - С.-Петербург, 2001. - С.137-138.

21.Зубков, В.И. Диагностика гетероструктур с квантовыми ямами методами емкостной спектроскопии / В.И. Зубков, А.В. Соломонов // Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии: труды III Междунар. науч. конф., г.Кисловодск, 14-19 сент. 2003 г. - Ставрополь, СевКавГТУ, 2003.-С. 151-153.

22.Zubkov, V.I. Inhomogeneous broadening of admittance spectra in self-organized quantum dots / V.I. Zubkov, A.Yu. Rumyantsev, A.V. Solomonov // Nanostructures: Physics and Technology: Proc. of 12th Int. Symp., St. Petersburg, Russia, 21-25 June, 2004. - St Petersburg, Ioffe Institute, 2004. - P. 266267.

23.Zubkov, V.I. Determination of band offsets in strained InGaAs/GaAs quantum wells by C-V-profiling and Schrodinger-Poisson self-consistent simulation / V.I. Zubkov, M.A. Melnik, A.V. Solomonov, E.O. Tsvelev, F. Bugge, M. Wey-ers, G. Trankle // Phys. Rev. B. - 2004. - Vol. 70, N 7. - P.075312(l - 8).

24.Зубков, В.И. Моделирование и характеризация напряженных квантовых ям InGaAs/GaAs / В.И. Зубков, А.В. Соломонов // Высокие технологии в промышленности России: материалы X Междунар. науч.-техн. конф., г.Москва, 9-11 сент. 2004 г. - Москва, ОАО ЦНИТИ "Техномаш", 2004. -С. 50-55.

25.Зубков, В.И. Моделирование уширенных спектров проводимости гетероструктур с самоорганизующимися квантовыми точками / В.И. Зубков, А.Ю. Румянцев, А.В. Соломонов // Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии: труды IV Междунар. науч. конф., г.Кисловодск, 19-24 сент. 2004 г. - Ставрополь, СевКавГТУ, 2004. - С. 212-215.

26.Зубков, В.И. Определение разрывов энергетических зон в напряженных квантовых ямах / Зубков В.И., Кучерова О.В., Кузнецова А.Н. // Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы: труды VI Междунар. конф., г. Сочи, 2004 г. - Ульяновск, 2004. - С.43.

27.Зубков, В.И. Влияние самоорганизации на вид спектров проводимости квантовых точек / Зубков В.И., Румянцев А.Ю., Шулгунова И.С. // Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы: труды VI Междунар. конф., г.Сочи, 2004 г. - Ульяновск, 2004. - С.45.

28.Зубков, В.И. Анализ спектров проводимости самоорганизующихся квантовых точек InAs/GaAs / В.И. Зубков II Вестник Новгородского гос. университета. Сер. Технические науки. - 2004. - № 28. - С. 51-53.

29.Зубков, В.И. Емкостная диагностика наногетероструктур / В.И. Зубков, О.В. Кучерова, А.В. Соломонов, Е.О. Цвелев, F. Bugge // Нанофизика и наноэлектроника: материалы IX Симпозиума, Нижний Новгород, 25 - 29 марта 2005 г. - Нижний Новгород, 2005. - Т. 2. - С. 354-355.

30.Зубков, В.И. Исследование уширенных спектров проводимости самоорганизующихся квантовых точек InAs/GaAs / В.И. Зубков II Нанофизика и наноэлектроника: материалы IX Симпозиума, Нижний Новгород, 25 - 29 марта 2005 г. - Нижний Новгород, 2005. - Т. 2. - С.356-357.

31.Zubkov, V.I. Voltage-capacitance and admittance investigations of electron states in self-organized InAs/GaAs quantum dots / V.I. Zubkov, C.M.A. Kap-teyn, A.V. Solomonov, D. Bimberg // J. of Physics: Condens. Matter. - 2005. -Vol. 17.-P. 2435-2442.

32.Zubkov, V.I. Strained quantum well InGaAs/GaAs characterization by capacitance techniques / V.I. Zubkov, O.V. Kucherova, A.N. Kuznetsova // Physics of Electronic Materials: 2nd Int. Conf. Proc., Kaluga, Russia, 24-27 May, 2005. -Kaluga, KSPU Press, 2005. - Vol. 2. - P.243-246.

33.Zubkov, V.I. Admittance technique for energy state determination in quantum dot heterostructures / V.I. Zubkov, A.Yu. Rumyantsev, I.S. Schulgunova, A.V. Solomonov // Physics of Electronic Materials: 2nd Int. Conf. Proc., Kaluga, Russia, 24-27 May, 2005. - Kaluga, KSPU Press, 2005. - Vol. 2. - P.284-287.

34.Шулгунова, И.С. Решение обратной задачи DLTS для массива самоорганизующихся квантовых точек / Шулгунова И.С., Зубков В.И., Соломонов

A.В. // Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы: труды VII Междунар. конф. - Ульяновск, УлГУ, 2005. - С.62.

35.Зубков, В.И. Прямое наблюдение процесса захвата носителей заряда в массив самоорганизующихся квантовых точек / В.И. Зубков, И.С. Шулгунова, А.В. Соломонов, М. Geller, A. Marent, D. Bimberg, А.Е. Жуков, Е.С. Семенова, В.М. Устинов // Нанофизика и наноэлектроника: материалы X симпозиума, г.Нижний Новгород, 13-17 марта 2006 г. - Нижний Новгород, 2006.- Т.2. - С. 326-327.

36.Зубков, В.И. Диагностика наногетероструктур емкостными методами /

B.И. Зубков, А.В. Соломонов // Наука, образование и общество в XXI веке: материалы Междунар. науч.-техн. конф., г.Санкт-Петербург, 15 июня 2006 г. - Санкт-Петербург, 2006. - С. 113-117.

37.Зубков, В.И. Диагностика наногетероструктур методами емкостной спектроскопии / В.И. Зубков, А.В. Соломонов // Нанотехнология: физика, процессы, диагностика, приборы; Под ред. Лучинина В.В., Таирова Ю.М. -М.: Физматлит, 2006. - С. 389-412.

38.Кучерова, О.В. Влияние механических деформаций на изменение параметров гетероструктур с одиночными квантовыми ямами InGaAs/GaAs /

О.В. Кучерова, В.И. Зубков // Известия вузов России. Сер. Радиоэлектроника. - 2006. - Вып. 1. - С. 54-61.

39.Marent, A. Carrier capture into self-organized InGaAs quantum dots / A. Marent, M. Geller, V.I. Zubkov, I.S. Shulgunova, A.V. Solomonov, D. Bim-berg // Nanostructures: Physics and Technology: Proc. 14th Int. Symp., St Petersburg, 26-30 June, 2006. - St Petersburg, 2006. - P. 152-153.

40.Зубков, В.И. Моделирование вольт-фарадных характеристик гетероструктур с квантовыми ямами с помощью самосогласованного решения уравнений Шредингера и Пуассона / В.И.Зубков // ФТП. - 2006. - Т. 40, Вып. 10. - С. 1236-1240.

41.Шулгунова, И.С. Оценка динамических и энергетических параметров гетероструктур с квантовыми точками на основе анализа переходных процессов захвата носителей заряда / И.С.Шулгунова, В.И. Зубков, А.В. Соломонов // Высокие технологии в промышленности России: материалы XII Междунар. науч.-техн. конф., г.Москва, 7-9 сент. 2006 г. - Москва, ОАО ЦНИТИ «Техномаш», 2006.- Т.1. - С. 317-320.

42.Зубков, В.И. Емкостная спектроскопия - эффективный метод нанодиагностики квантово-размерных структур / В.И. Зубков // Петербургский журнал электроники. - 2006. - № 4. - С. 52-61.

43.Geller, М. Hole capture into self-organized InGaAs quantum dots / M. Geller, A. Marent, E. Stock, D. Bimberg, V.I. Zubkov, I.S. Shulgunova, A.V. Solomonov // Applied Physics Letters. - 2006. - Vol. 89. - P. 232105(1-3).

44.Зубков, В.И. Прямое наблюдение процесса захвата носителей заряда в массив самоорганизующихся квантовых точек InAs/GaAs / В.И. Зубков, И.С. Шулгунова, А.В. Соломонов, М. Geller, A. Marent, D. Bimberg, А.Е. Жуков, Е.С. Семенова, В.М. Устинов // Известия РАН. Серия физическая. -2007.-Т. 71, №1.-С. 111-113.

45.Кучерова, О.В. Комплексное исследование гетероструктур с множественными квантовыми ямами InGaN/GaN емкостными методами/ О.В. Кучеро

Сформулируем в заключение основные выводы из диссертационной работы:

1. Проведена классификация методов спектроскопии адмиттанса. Все измерительные методы условно могут быть разделены на: статические (метод вольт-фарадных характеристик), динамические (температурные спектры емкости и проводимости), нестационарные (изотермическая релаксация и емкостная спектроскопия переходных процессов, или DLTS).

2. Развит вольт-фарадный метод определения электрофизических параметров гетероструктур. Проведена оценка пространственного разрешения вольт-фарадного метода; продемонстрирована способность адмиттансной спектроскопии уверенно регистрировать концентрацию основных носите

12 3 лей заряда не хуже 3- 10 см".

3. Проведен анализ наблюдаемого профиля концентрации основных носителей заряда вблизи изотипного гетероперехода. Предложен способ восстановления реального концентрационного профиля на основе итерационной процедуры с учетом различной величины диэлектрической проницаемости материала по разные стороны гетерограницы.

4. Для определения величины разрыва зон на одиночном гетеропереходе и встроенного в гетеропереход заряда выполнено моделирование C-V-характеристик путем численного решения уравнения Пуассона. С этой целью создана оригинальная программа расчета, результатом работы которой является распределение по глубине гетероструктуры электростатического потенциала, концентрации свободных носителей заряда и электрического поля в зависимости от приложенного напряжения.

5. С помощью вольт-фарадного профилирования изучались изотопные гетеропереходы AlxGaixAs/AlyGaiyAs различных составов и различной технологии выращивания. Продемонстрировано, что вольт-фарадное профилирование позволяет объективно и быстро количественно охарактеризовать качество гетероперехода, однородность структур по площади пластины и определить основные электрофизические параметры гетероструктуры.

6. Предложена модель описания легированных полупроводниковых гетероструктур, содержащих объекты низкой размерности, на основе самосогласованного решения уравнений Шредингера и Пуассона. Отличительной особенностью модели является применение последовательного квантово-механического подхода при описании спектра связанных, квазирезонансных и свободных носителей заряда в области квантовой ямы.

7. Разработано программное обеспечение, позволяющее проводить моделирование вольт-фарадных характеристик полупроводниковых гетероструктур с квантовыми ямами и определять основные электрофизические параметры квантовых ям.

8. Численное моделирование экспериментальных вольт-фарадных характеристик на основе самосогласованного решения уравнений Шредингера и Пуассона и последующая подгонка к эксперименту позволяет определять основные параметры легированных полупроводниковых наногетеро-структур, содержащих квантовые ямы: истинный и "наблюдаемый" профили концентрации основных носителей заряда вблизи КЯ, пространственное распределение потенциала и электрического поля, величину разрыва энергетических зон на гетерограницах, энергию связанных и квазирезонансных энергетических уровней размерного квантования в яме и соответствующие им волновые функции, концентрацию носителей заряда в соответствующих подзонах квантования.

9. Изготовлены образцы специального дизайна и проведено систематическое исследование напряженных квантовых ям в гетероструктурах InxGaixAs/ GaAs в диапазоне псевдоморфного роста (0 < х < 0.29) методом стационарной емкостной спектроскопии. Показано, что квантовая яма шириной порядка 1 нм уверенно разрешается в C-V профилировании. Определены основные характеристики наноструктур с одиночными КЯ на основе гете-росистемы InxGaixAs/GaAs для ряда составов в диапазоне 0.065 < 0.29.

10.Показана роль связанных, квазирезонансных и свободных носителей заряда в области квантовой ямы при формировании наблюдаемого в вольт-фарадных измерениях профиля концентрации носителей заряда наногете-роструктуры с квантовой ямой.

11. Определена композиционная зависимость величины разрыва зоны проводимости напряженных квантовых ям в системе InxGaixAs/GaAs в диапазоне составов псевдоморфного роста слоя твердого раствора от 6.5 до 29% по In, которая описывается квадратичной функцией от состава: АЕС -0.85л: - О.Зх с погрешностью определения АЕС равной 5. 15 мэВ.

12.Обнаружено, что в области азотных температур экспериментальные вольт-фарадные характеристики гетероструктур с самоорганизующимися квантовыми точками InAs/GaAs имеют два плато, что дает два пика в зависимости наблюдаемой концентрации основных носителей заряда от координаты. Два пика в концентрационной зависимости интерпретируются как принадлежащие основному и группе возбужденных электронных состояний в квантовых точках.

13.Наблюдаемое в C-V измерениях квантовых точек явление несоответствия между истинным и измеренным в C-V-профилировании геометрическим положением массива КТ позволяет получить количественную информацию об энергетических положениях уровней квантования в КТ.

14.Предложен метод определения величины заряда в квантовых точках посредством интегрирования площади под концентрационной зависимостью. Установлено, что при низких температурах на одну квантовую точку может приходиться до 10 электронов.

15.Выполнены детальные измерения спектров проводимости наноструктур с самоорганизующимися квантовыми точками InAs/GaAs. Наблюдающиеся в спектрах пики ассоциируются с эмиссией носителей заряда с основного и группы возбужденных энергетических состояний массива КТ.

16.Предложен оригинальный метод определения плотности состояний массива самоорганизующихся квантовых точек по спектрам проводимости. По аналогии с "наблюдаемым" профилем концентрации носителей заряда, предлагается рассматривать ее как "наблюдаемую" плотность состояний массива неоднородных квантовых точек.

17.Впервые методом температурной спектроскопии проводимости изучены смачивающие слои квантовых ям, которые выявили независимость положения температурных пиков от смещения на фиксированной частоте, в противоположность измерениям структур с квантовыми точками, что свидетельствует от отсутствии уширения плотности состояний в смачивающих слоях КТ.

18. Определены параметры электронного спектра смачивающих слоев квантовых точек InAs/GaAs, проведено сравнение величины заряда, накопленного в смачивающих слоях и в массиве квантовых точек, охарактеризована роль смачивающих слоев самоорганизующихся квантовых точек как конкурирующего канала захвата носителей заряда.

19.Развит метод диаграмм Коула-Коула применительно к наноструктурам с самоорганизующимися квантовыми точками. Исходя из представления о массиве самоорганизующихся КТ как непрерывном распределении релаксаторов, получена величина уширения плотности состояний массива КТ.

20.С помощью нестационарной емкостной спектроскопии впервые зарегистрированы переходные процессы захвата носителей заряда в массив самоорганизующихся квантовых точек, получены количественные динамические характеристики этого процесса.

21.Предложен метод - DLTS захвата - для регистрации захвата носителей заряда в массив квантовых точек. Определены условия для его наблюдения аппаратурой адмиттанса.

22.Показано, что с помощью уменьшения амплитуды импульса в методе

DLTS возможно реализовать режим селективной DLTS, при котором тестируются отдельные участки непрерывного распределения плотности энергетических состояний массива самоорганизующихся квантовых точек. Проанализирована степень его селективности.

23.Предложено рассчитывать распределение плотности энергетических состояний в массиве самоорганизующихся квантовых точек путем решения обратной задачи DLTS с Тихоновской регуляризацией.

1. Берман, Л.С. Емкостные методы исследования полупроводников / Бер-ман Л.С. Л.: Наука, 1972. - 104 с.

2. Берман, Л.С. Емкостная спектроскопия глубоких центров в полупроводниках / Берман Л.С., Лебедев А.А. Л.: Наука, 1981. - 176 с.

3. Зубков, В.И. Автоматизированная установка для емкостных исследований полупроводников на базе МЦЕ-13АМ / Зубков В.И., Соломонов А.В. // Изв. ЛЭТИ. 1986. - Вып. 365. - С. 97-100.

4. Зубков, В.И. Исследование глубоких центров в GaAs!xPx методами нестационарной емкостной спектроскопии: дисс. канд. физ.-мат. наук 01.04.10 / Зубков Василий Иванович. Л, 1987. - 159 с.

5. Соломонов, А.В. Емкостная спектроскопия полупроводниковых твердых растворов / Соломонов А.В. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2000,- 134 с.

6. Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи / Бессонов Л. А. М.: Высш. школа, 1978.

7. Зи, С. Физика полупроводниковых приборов. В 2 т. Т. 1. / Зи С. Пер. с англ. М.: Мир, 1984. - 456 с.

8. Blood, P. The electrical characterization of semiconductors: majority carriers and electron states / Blood P., Orton J.W. Academic Press, London, 1992. - 692 p.

9. Фейнман, P. Фейнмановские лекции по физике: В 9 т. Т. 5. Электричество и магнетизм / Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. // М.: Мир, 1977. -304 с.

10. Hilibrand, J. Determination of the impurity distribution injunction diodes from capacitance voltage measurements / Hilibrand J., Gold R.D. // RCA Rev. - 1960. - Vol. 21. - P. 245-252.

11. Thomas, С.О. Impurity distribution in epitaxial silicon films / Thomas C.O., Kahug D., Manz R.C. // J. Electrochem. Soc. 1962. - Vol. 109. - P. 10551061.

12. Kennedy, D.P. On the measurement of impurity atom distributions by the differential capacitance technique / Kennedy D.P., Murley P.C., Kleinfelder W. // IBM J. Res. Develop. 1968. - Vol.12, N 9. - P. 399-409.

13. Kennedy, D.P. On the measurement of impurity atom distributions by the differential capacitance technique / Kennedy D.P., O'Brien R.R. // IBM J. Res. Develop. 1969.-Vol.13, N3.-P. 212-214.

14. Miller, G.L. Capacitance transient spectroscopy / Miller G.L., Lang D.V., Kimerling L.C. // Ann. Rev. Mater. Sci. 1977. - Vol. 7. - P. 377-448.

15. Кучерова, О.В. Комплексное исследование гетероструктур с множественными квантовыми ямами InGaN/GaN емкостными методами / Куче-рова О.В., Зубков В.И. // Известия СПбГЭТУ "ЛЭТИ", серия "Физика твердого тела и электроника". 2006. - Вып. 2. - С. 36-40.

16. Гольдберг, Ю.А. Влияние последовательного сопротивления на характеристику емкость-напряжение поверхностно-барьерной структуры / Гольдберг Ю.А., Иванова О.В., Львова Т.В., Царенков Б.В. // ФТП. -1983. Т. 17, Вып. 6. - С. 1068-1072.

17. Константинов, О.В. Вольт-фарадные характеристики поверхностно-барьерных структур Me-GaP / Константинов О.В., Мерзин О.А. // ФТП. 1983. - Т. 17, Вып. 2. - С. 305.

18. Милне, А. Гетеропереходы и переходы металл-полупроводник / Милне А., Фойхт Д. Пер. с англ. М.: Мир, 1975. - 432 с.

19. Frensley, W.R. Theory of energy band lineup at an abrupt semiconductor heterojunction / Frensley W.R., Kroemer H. // Phys. Rev. B. 1977. - Vol. 16.-P. 2642-2652.

20. Harrison, W.A. Elementary theory of heterojunctions / Harrison W.A. // J. Vac. Sci. Technol.- 1977.-Vol. 14.-P. 1016-1021.

21. Tersoff, J. Theory of semiconductor heterojunctions: The role of quantum dipoles / Tersoff J. // Phys. Rev. B. 1984. - Vol. 30. - P. 4874-4877.

22. Алферов, Ж.И. Гетеропереходы в полупроводниковой электронике близкого будущего / Алферов Ж.И. // Физика сегодня и завтра. Прогнозы науки. 1973. - С. 61-89.

23. Херман, М. Полупроводниковые сверхрешетки / Херман М. Пер. с англ. М.: Мир, 1989. - 240 с.

24. Шур, М. Современные приборы на основе арсенида галлия / Шур М. -М.: Мир, 1991.-632 с.

25. Alferov, Zh.I. Semiconductor heterostructures: history and future trends / Alferov Zh.I. // Compound Semiconductor. 1996. - P. 1.

26. Alferov, Zh.I. Semiconductor heterostructures / Alferov Zh.I., Andreev V.M., Ledentsov N.N. // Ioffe Institute. 1918-1998. 1998. - P. 68-100.

27. Драгунов, В.П. Основы наноэлектроники / Драгунов В.П., Неизвестный И.Г., Гридчин В. А. Новосибирск, 2000. - 331 с.

28. Воробьев, JI.E. Оптические свойства наноструктур / Воробьев JI.E., Ивченко E.JL, Фирсов Д.А., Шалыгин В.А. СПб.: Наука, 2001. - 188 с.

29. Ильин, В.И. Варизонные полупроводники и гетероструктуры / Ильин В.И., Мусихин С.Ф., Шик А.Я. СПб: Наука, 2000. - 100 с.

30. Кгоетег, Н. Measurement of isotype heterojunction barriers by C-V-profiling / Kroemer H., Chien Wu-Yi, J.S. Harris Jr., Edwall D.D. // Appl. Phys. Lett. 1980. - Vol. 36, N 4. - P. 295-297.

31. Зубков, В.И. О емкостном профилировании вблизи изотипного гетероперехода / Зубков В.И., Мельник М.А., Соломонов А.В. // ФТП. 1998. -Т. 32, Вып. 1.-С. 61-62.

32. Rimmer, J.S. A new, fast method for the computer simulation of CV profiles in multilayer structures / Rimmer J.S., Missous M., Peaker A.R. // Appl. Surf. Sci.- 1991.-Vol. 50.-P. 149-153.

33. Watanabe, M.O. Band discontinuity for GaAs/AlGaAs heterojunction determined by C-V technique / Watanabe M.O., Yoshida J., Mashita M., Na-kanisi Т., Hojo A. // J. Appl. Phys. 1985. - Vol. 57. - P. 5340-5344.

34. Heterojunction Band Discontinuities: Physics and Device Applications / edited by Capasso F., Margaritondo G. North-Holland, Amsterdam, 1987. -652 p.

35. Lang D.V., in "Heterojunction Band Offsets"/ ed. Capasso F., Margaritondo G. North-Holland, Amsterdam, 1989. - P. 377-396.

36. Yu, E. T. Band offsets in semiconductor heteroj unctions / Yu E. Т., McCaldin J. O., McGill Т. C. // Solid State Physics. 1992. Vol. 46. P. 1-146.

37. Vurgaftman, I. Band parameters for III-V compound semiconductors and their alloys / Vurgaftman I., Meyer J.R., Ram-Mohan L.R. // J. Appl. Phys. -2001.-Vol. 89, N 11.-P. 5815-5875.

38. Katnani, A.D. Commutativity and transitivity of GaAs-AlAs-Ge(lOO) band offsets / Katnani A.D., Bauer RS. // Phys. Rev. B. 1986. - Vol. 33. -P. 1106-1109.

39. Лазаренкова, О.Л. Энергетический спектр неидеальной квантовой ямы в электрическом поле / Лазаренкова О.Л., Пихтин А.Н. // ФТП. 1998. -Т. 32, Вып. 9.-С. 1108-1113.

40. Белявский, В.И. Фотоионизация глубоких примесных центров в структурах с квантовыми ямами / Белявский В.И., Померанцев Ю.А. // ФТП. 1999. - Т. 33, Вып. 4. - С. 451-455.

41. Кревчик, В.Д. К теории фотоионизации глубоких примесных центров в параболической квантовой яме / Кревчик В.Д., Зайцев Р.В., Евстифеев В.В. // ФТП. 2000. - Т. 34, Вып. 10. - С. 1244-1249.

42. Елисеев, П.Г. Излучение квантово-размерных структур InGaAs: Спектры спонтанного излучения / Елисеев П.Г., Акимова И.В. // ФТП. -1998. Т. 32, Вып. 4. - С. 472-477.

43. Miller, R.C. Energy-gap discontinuities and effective masses for GaAs-A^Ga^As quantum wells / Miller R.C., Kleinman D.A., Gossard A.C. // Phys. Rev. B. 1983. - Vol. 29. - P. 7085-7087.

44. Duggan, G. A critical review of heterojunction band offsets / Duggan G. // J. Vac. Sci. Technol. B. 1985. - Vol. 3. - P. 1224-1230.

45. Van de Walle, C.G. Theoretical study of band offset at semiconductor interfaces / Van de Walle C.G., Martin R.M. // Phys. Rev. B. 1987. - Vol. 35. -P. 8154-8165.

46. Van de Walle, C.G. Band lineups and deformation potentials in the model-solid theory / Van de Walle C.G. // Phys. Rev. B. 1989. - Vol. 39, N 3.-P. 1871-1883.

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

48. Pickett, N.E. Self-consistent calculations of interface states and electronic structure of the (100) interfaces of Ge-GaAs and AlAs-GaAs / Pickett N.E., Louie S.G., Cohen M.L. // Phys. Rev. B. 1978. - Vol. 17. - P. 815-828.

49. Arnold, D. Determination of the valence-band discontinuity between GaAs and (Al,Ga)As by the use of /?+-GaAs-(Al,Ga)As-/T-GaAs capacitors / Arnold D., Ketterson A., Henderson Т., Klem J., Morkog H. // Appl. Phys. Lett. 1984. - Vol. 45. - P. 1237-1239.

50. Wang, W.I. Valence band offset in AlAs/GaAs heterojunctions and the empirical relation for band alignment / Wang W.I., Stern F. // J. Vac. Sci. Tech-nol. 1985. - Vol. 3. - P. 1280-1284.

51. Johnson, W.C. The influence of Debye length on the C-V measurement of doping profiles / Johnson W.C., Panousis P.T. // IEEE Trans. Electr. Dev. ED-18.- 1971.-Vol. 18.-P. 965-973.

52. Rao, M.A. Determination of valence and conduction-band discontinuities at the (Ga,In)P/GaAs heterojunction by C-V profiling / Rao M.A., Caine E.J., Kroemer H., Long S.I., Babic D.I. // J. Appl. Phys. 1986. - Vol. 61, N 2. -P. 643-649.

53. Dingle R. Quantum states of confined carriers in very thin AlxGai„xAs-GaAs-AlxGai.xAs heterostructures / Dingle R., Wiegmann W., Henry C.H. // Phys. Rev. Lett. 1974. - Vol. 33. - P. 827-830.

54. Dingle, R. Direct observation of superlattice formation in a semiconductor heterostructure / Dingle R., Gossard A.C., Wiegmann W. // Phys. Rev. Lett. 1975.-Vol. 34.-P. 1327-1330.

55. Subramanian, S. Measurement of band offset of a strained-layer single quantum well by a capacitance-voltage technique / Subramanian S., Arora B.M., Srivastava A.K., Fernandes G., Banerjee S. // J. Appl. Phys. 1993. - Vol. 74, N 12.-P. 7618-7620.

56. H. von Wenckstern. Conduction band offset of pseudomorphic InAs/GaAs determined by capacitance-voltage spectroscopy / H. von Wenckstern,

57. Schmidt H., Pickenhain R., Grundmann M. // 26th Int. Conf. Phys. Semi-cond.: Abstracts of the ICPS-26, Edinburgh, Scotland, UK, 29 July 2 August 2002. Edinburgh: Inst, of Physics, 2002. P.

58. Landolt-B6rnstein. Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology, Vol. 17a // Berlin, Heidelberg, N.Y.: Springer-Verlag, 1982. -348 p.

59. Adachi, S. Lattice thermal resistivity of III-V compound alloys / Adachi S. // }. Appl. Phys. 1983. - Vol. 54, N 4. - P. 1844-1848.

60. Adachi, S. GaAs, AlAs and AlGaAs: Material parameters for use in research and device applications / Adachi S. // J. Appl. Phys. 1985. - Vol. 58, N 3. - P. R1-R29.

61. Adachi, S. Physical Properties of III-V Semiconductor Compounds: InP, InAs, GaAs, GaP, InGaAs, and InGaAsP / Adachi S. New York: Wiley, 1992.-352 p.

62. Самарский, А.А. Методы решения сеточных уравнений / Самарский

63. A.А., Николаев Е.С. М.: Наука, 1978. - 592 с.

64. Самарский, А.А. Введение в численные методы / Самарский А.А. М.: Наука, 1982.-315 с.

65. Марчук, Г. И. Методы вычислительной математики / Марчук Г. И. // М.: Наука, 1980.-536 с.

66. Федоренко, Р. П. Введение в вычислительную физику / Федоренко Р. П. // М.: Изд-во Моск. физ.-техн. ин-та, 1994. 528 с.

67. Цвелев, Е.О. Автоматизированная установка емкостных исследований на основе виртуального инструмента LabVIEW / Цвелев Е.О., Зубков

68. B.И., Соломонов А.В. // Математические методы в технике и технологиях: тезисы 12 Междунар. научн. конф., г. Великий Новгород, 1999 г. -Великий Новгород, 1999.-С. 110-111.

69. Зубков, В.И. Технология виртуальных инструментов в научных исследованиях: учеб. пособие / Зубков В.И., Соломонов А.В. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2001. - 66 с.

70. Тревис, Дж. Lab VIEW для всех / Тревис Дж. // М.: ДМК Пресс; При-борКомплект, 2005.

71. Bugge, R Effect of strain and growth temperature on In incorporation and properties of high power laser diodes in MOVPE grown (In,Ga)(As,P)/GaAs / Bugge F., Erbert G., Gramlich S., Rechenberg I. // Inst. Phys. Conf. Ser. -1996.-N 145.-P. 167-170.

72. Knauer, A. MOVPE growth of (In,Ga)(As,P) for high-power laser diodes / Knauer A., Bugge E, Erbert G., Oster A., Weyers M. // Inst. Phys. Conf. Ser. 1996.-N 145.-P. 171-174.

73. Bugge, F. MOVPE growth of highly strained InGaAs/GaAs quantum wells / Bugge F., Zeimer U., Sato M., Weyers M., Trankle G. // J. Cryst. Growth. -1998.-Vol. 183.-P. 511-518.

74. Varshni, Y.P. Temperature dependence of the energy gap in semiconductors / Varshni Y.P. // Physica. 1967. - Vol. 34., N 1 - P. 149-154.

75. Каханер, Д. Численные методы и программное обеспечение / Каханер Д., Моулер К., Нэш С. // Пер. с англ. М.: Мир, 1998.

76. Letartre, X. Analytical calculation of the capacitance assotiated with a single quantum well located in a junction / Letartre X., Stievenard D., Barbier

77. Letartre, X. Accurate determination of the conduction-band offset of a single quantum well using deep level transient spectroscopy / Letartre X., Stievenard D., Barbier E. // Appl. Phys. Lett. 1991. - Vol. 58, N 10. - P. 10471049.

78. Priester, C. Theoretical calculation of band-edge discontinuities near a strained heterojunction: Application to (In,Ga)As/GaAs / Priester C., Allan G., Lannoo M. // Phys. Rev. В. 1988. - Vol. 38. - P. 9870-9873.

79. Marzin, J.Y. Optical investigation of a new type of valence-band configuration in InxGaixAs-GaAs strained superlattices / Marzin J.Y., Charasse M.N., Sermage B. // Phys. Rev. В. 1985. - Vol. 31. - P. 8298-8301.

80. Stern, F. Electron energy levels in GaAs- Ga.xAlxAs heterojunctions / Stern

81. F., Das Sarma S. // Phys. Rev. B. 1984. - Vol. 30, N 2. - P. 840-847.

82. Yokoyama, К. Monte Carlo study of electronic transport in Al.xGaxAs/GaAs single-well heterostructures / Yokoyama K., Hess K. // Phys. Rev. B. 1986. - Vol. 33, N 8. - P. 5595-5605.

83. Tan, I-H. A self-consistent solution of Schrodinger-Poisson equations using a nonuniform mesh / Tan I-H., Snider G.L., Chang L.D., Hu E.L. // J. Appl. Phys. 1990. - Vol. 68, N 8. - P. 4071-4076.

84. Snider, G.L. Electron states in mesa-etched one-dimensional quantum well wires / Snider G.L., Tan I-H., Hu E.L. // J. Appl. Phys. 1990. - Vol. 68, N 6.-P. 2849-2853.

85. Schubert, E.F. Spatial resolution of the capacitance-voltage profiling technique on semiconductors with quantum confinement / Schubert E.F., Kopf R.F., Kuo J.M., Luftman H.S., Garbinski P. A. // Appl. Phys. Lett. 1990. -Vol. 57. - P. 497-499.

86. Sze, S.M. Physics of semiconductor devices / Sze S.M. 2nd ed. - New York: Wiley, 1981.-880 p.

87. Stern, F. Properties of semiconductor surface inversion layers in the electric quantum limit / Stern F., Howard W.E. // Phys. Rev. 1967. - Vol. 163. -P. 816-835.

88. Stern, F. Iteration method for calculating self-consistent fields in semiconductor inversion layer / Stern F. 11 J. Сотр. Phys. 1970. - Vol. 6. - P. 5657.

89. Stern, F. Quantum properties of surface space-charge layers / Stern F. // Crit. Rev. Sol. St. Sci. 1974. - Vol. 4, N 3. - P. 499-514.

90. Stern, F. Self-consistent results for я-type Si inversion layers / Stern F. // Phys. Rev. B. 1972. - Vol. 5, N 12. - P. 4891-4899.

91. Зубков, В.И. Моделирование вольт-фарадных характеристик гетероструктур с квантовыми ямами с помощью самосогласованного решения уравнений Шредингера и Пуассона / Зубков В.И. // ФТП. 2006. - Т. 40, Вып. 10.-С. 1236-1240.

92. Шифф, JI. Квантовая механика / Шифф JI. М.: Изд-во иностранной литературы, 1959. - 475 с.

93. BenDaniel, D.J. Space-Charge Effects on Electron Tunneling / Ben-Daniel D.J., Duke C.B. // Phys. Rev. B. 1966. - Vol. 152. - P. 683-692.

94. Бахвалов, H.C. Численные методы / Бахвалов H.C. М. Наука, 1975.

95. Калиткин, Н.Н. Численные методы / Калиткин Н.Н. М.: Наука, 1978.-280 с.

96. Шуп, Т. Решение инженерных задач на ЭВМ / Шуп Т. Пер. с нем. М.: Мир, 1982. - с. 240.

97. Современные численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений / под ред. Холл Дж., Уатт Дж. Пер. с англ. М.: Мир, 1979.-312 с.

98. Шелест, А.Е. Микрокалькуляторы в физике / Шелест А.Е. М.: Наука, 1988.- 190 с.

99. Ландау, Л.Д. Квантовая механика (нерелятивистская теория). В 10 т. Т. 3 / Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. М.: Наука, 1989. - 768 с.

100. Шик, А .Я. Физика низкоразмерных систем / Шик А .Я., Бакуева Л.Г., Мусихин С.Ф., Рыков С.А. СПб.: Наука, 2001.- 160 с.

101. Abou-Elnour, A. A comparison between different numerical methods used to solve Poisson's and Schroedinger's equations in semiconductor het-erostructures / Abou-Elnour A., Schuenemann K. // J. Appl. Phys. 1993. -Vol. 74. - P. 3273-3276.

102. Hazama, H. Temperature dependence of the effective masses in III-V semiconductors / Hazama H., Sugimasa Т., Imachi Т., Hamaguchi C. // J. Phys. Soc. Jpn. 1986. - Vol. 55. - P. 1282-1293.

103. Adachi, S. GaAs and Related Materials: Bulk Semiconducting and Superlattice Properties / Adachi S. Singapore: World Scientific, 1994. -700 p.

104. Шалимова, K.B. Физика полупроводников / Шалимова К.В. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 392 с.

105. Kroemer, Н. Heterostructure devices: A device physicist looks at interfaces / Kroemer H. // Surf. Sci. 1983. - Vol. 132. - P. 543-576.

106. Kroemer, H. Barrier control and measurements: Abrupt semiconductor heterojunctions / Kroemer H. // J. Vac. Sci. Techol. B. 1984. - Vol. 2, N 3. -P. 433-439.

107. Kroemer, H. Band offsets at heterointerfaces: Theoretical basis, and review of recent experimental works / Kroemer H. // Surf. Sci. 1986. -Vol. 174.-P. 299-306.

108. Batey, J. Energy band-gap discontinuities in GaAs:(Al,Ga)As hetero-junctions / Batey J., Wright S.L., DiMaria D.J. // J. Appl. Phys. 1985. -Vol. 57.-P. 484-487.

109. Weyers, M. Epitaxy of high-power diode laser structures / Weyers M., Bhattacharya A., Bugge E, Knauer A. // High-power diode lasers: fundamentals, technology, applications / ed. by Diehl R. Topics Appl. Phys. -2000. - Vol. 78. Chapter 10. - P. 83-120.

110. Bimberg, D. Quantum Dot Heterostructures / Bimberg D., Grundmann M., Ledentsov N.N. Chichester: Wiley, 1999. - 328 p.

111. Ledentsov, N.N. Ordered array of quantum dots: formation, electronic spectra, relaxation phenomena, lasing / Ledentsov N.N., Grundmann M., Kristaer N., Shmidt O. // Solid State Electron. 1996. - Vol. 40. - P. 785798.

112. Shchukin, V.A. Epitaxy of nanostructures / Shchukin V.A., Ledentsov N.N., Bimberg D. Heidelberg: Springer, 2003. - 388 p.

113. Устинов, B.M. Технология получения и возможности управления характеристиками структур с квантовыми точками / Устинов В.М. // ФТП. 2004. - Т. 38, Вып. 8. - С. 963-970.

114. Bimberg, D. Quantum dot photonics: from lasers to networks / Bimberg D. // Proc. of 11th Int. Symp. "Nanostructures: Physics and Technology", St.-Petersburg, 2003. St.-Petersburg, 2003. - P. 1.

115. Bimberg, D. Quantum dots: lasers and amplifiers / Bimberg D., Ribbat C. // Proc. Int. School of Physics "Enrico Fermi". Amsterdam: IOS Press. -2003.-P. 345-354.

116. Bimberg, D. Quantum dots: lasers and amplifiers / Bimberg D., Le-dentsov N. // J. Phys.: Condens. Matter. 2003. - Vol. 15. - P. R1063-R1076.

117. Bimberg, D. Quantum dots: lasers and amplifiers / Bimberg D., Ribbat C. // Microelectronics Journal. 2003. - Vol. 34. - P. 323-328.

118. Bimberg, D. Quantum dots for lasers, amplifiers and computing / Bimberg D. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2005. - Vol. 38, N 15. - P. 20552058.

119. Hwang, J. Determination of the natural valence-band offset in the InxGa!.xAs system / Hwang J., Pianetta P., Shih C.K., Spicer W.E., Pao Y.-C., Harris J.S. // Appl. Phys. Lett. 1987. - Vol. 51. - P. 1632-1633.

120. Menendez, J. Large valence-band offset in strained-layer InxGaixAs-GaAs quantum wells / Menendez J., Pinczuk A., Werder D.J., Sputz S.K., Miller R.C., Sivco D.L., Cho A.Y. // Phys. Rev. B. 1987. - Vol. 36. -P. 8165-8268.

121. Joyce, M.J. Concentration-dependent band offset in InxGaixAs/GaAs strained quantum wells / Joyce M.J., Johnson M.J., Gal M., Usher B.F. // Phys. Rev. В. 1988.-Vol. 38.-P. 10978-10980.

122. Arent, D.J. Strain effects and band offsets in GaAs/InGaAs strained layered quantum structures / Arent D.J., Deneffe K., Van Hoof C., De Boeck J., Borghs G. // J. Appl. Phys. 1989. - Vol. 66. - P. 1739-1747.

123. Huang, K.F. Optical studies of InxGaixAs/GaAs strained-layer quantum wells / Huang K.F, Tai K, Chu S.N.G, Cho A.Y. // Appl. Phys. Lett. -1989. Vol. 54. - P. 2026-2028.

124. Gershoni, D. Excitonic transitions in strained-layer InxGai.xAs/GaAs quantum wells / Gershoni D., Vandenberg J.M., Chu S.N.G., Temkin H., Tanbun-Ek Т., Logan R.A. // Phys. Rev. B. 1989. - Vol.40. - P. 1001710020.

125. Niki, S. Band-edge discontinuities of strained-layer bixGa^As/GaAs heterojunctions and quantum wells / Niki S., Lin C.L., Chang W.S.C., Wieder H.H. // Appl. Phys. Lett. 1989. - Vol. 55.-P. 1339-1347.

126. Hirakava, K. Strain effect on band offsets at pseudomorphic InAs/GaAs heterointerfaces characterized by x-ray photoemission spectroscopy / Hirakava K., Hashimoto Y., Harada K., Ikoma T. // Phys. Rev. B. -1991.-Vol. 44.-P. 1734-1740.

127. Jogai, B. Energy levels of strained InxGaj.xAs/GaAs superlattices / Jogai В., Yu P.W. // Phys. Rev. B. 1990. - Vol. 41. - P. 12650-12658.

128. Jogai, B. Valence-band offset in strained GaAs-InxGaixAs superlattices / Jogai B. // Appl. Phys. Lett. 1991. - Vol. 59. - P. 1329-1331.

129. Marie, X. Interfacial-band discontinuities for strained layers of InxGa. xAs grown on (100) GaAs / Marie X., Barrau J., Brousseau В., Amand Th., Brousseau M. // J. Appl. Phys. 1991. - Vol. 69. - P. 812-815.

130. Karunasiri, G. Thermionic emission and tunneling in InGaAs/GaAs quantum well infrared detectors / Karunasiri G. // J. Appl. Phys. 1996. -Vol. 79, N 10.-P. 8121-8123.

131. Zou, Y. Characterization and determination of the band-gap discontinuity of the In^Ga^As/GaAs pseudomorphic quantum well / Zou Y., P. Grodzinski, E. P. Menu, et al. // Appl. Phys. Lett. 1991. - Vol. 58. -P. 601-603.

132. Properties of lattice-matched and strained Indium Gallium Arsenide. Ed. by Bhattacharya P. INSPEC, 1993.

133. Tschirner, B.M. Capacitance-voltage profiling of quantum well structures / Tschirner B.M., Morier-Genoud F., Martin D., Reinhart F.K. // J. Appl. Phys. 1996. - Vol. 79. - P. 7005-7009.

134. Shim, K. Theoretical valence band offsets of semiconductor hetero-junctions / Shim K., Rabitz H. // Appl. Phys. Lett. 2002. - Vol. 80, N 24. -P. 4543-4545.

135. Молекулярно-лучевая эпитаксия и гетероструктуры / под. ред. Ченга Л., Плога К. М.: Мир, 1989. - 584 с.

136. Сорокин, B.C. Методы формирования полупроводниковых сверхрешеток и квантово-размерных структур / Сорокин B.C. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 1996. - 68 с.

137. Kroemer, Н. On the theory of Debye averaging in the C-V profiling of semiconductors / Kroemer H., Chien Wu-Yi. // Solid State Electron. 1981. - Vol. 24, N 7. - P. 655-660.

138. Зубков, В.И. Компьютерные технологии в научных исследованиях: учеб. пособие / Зубков В.И., Соломонов А.В. СПб: Изд-во СПбГЭ-ТУ "ЛЭТИ", 2006. - 88 с.

139. Зубков, В.И. Диагностика наногетероструктур методами емкостной спектроскопии / Зубков В.И., Соломонов А.В. // Нанотехнология: физика, процессы, диагностика, приборы; под ред. Лучинина В.В., Таирова Ю.М. Раздел 3.4 / М.: Физматлит, 2006. С. 389-412.

140. Lii, W. Effect of critical thickness on structural and optical properties ofInxGa,.xN/GaN multiple quantum wells / Lii W., Li D. В., Li C. R., Shen R, Zhang Z. // J. Appl. Phys. 2004. - Vol. 95. - P. 4362-4366.

141. Matthews, J. Defects in epitaxial multilayers: I. Misfit dislocations / Matthews J., Blakeslee A. // J. Ciyst. Growth. 1974. - Vol. 27. - P. 118— 125.

142. Matthews, J. Defects in epitaxial multilayers: II. Dislocation pile-ups, threading dislocations, slip lines and cracks / Matthews J., Blakeslee A. // J. Cryst. Growth. 1975. - Vol. 29. - P. 273-280.

143. Matthews, J. Defects in epitaxial multilayers: III. Preparation of almost perfect multilayers / Matthews J., Blakeslee A. // J. Cryst. Growth. -1976.-Vol. 32.-P. 265-273.

144. Kopf, Ch. Physical models for strained and relaxed GalnAs alloys: band structure and low-field transport / Kopf Ch., Kosina H., Selberherr S. // Solid State Electron. 1997. - Vol. 41, N 8. - P. 1139-1152.

145. People, R. Calculation of critical layer thickness versus lattice mismatch for GexSiix/Si strained-layer heterostructures / People R., Bean J. // Appl. Phys. Lett. 1985. - Vol. 47. - P. 322-324.

146. Shen, W.Z. Absorption spectroscopy studies of strained InGaAs/GaAs single-quantum wells / Shen W.Z., Tang W.G., Shen S.C., Wang S.M., Andersson T. // Appl. Phys. Lett. 1994. - Vol. 65, N 21. - P. 2728-2730.

147. Drozdov, Yu.N. Segregation of Indium in InGaAs/GaAs quantum wells grown by vapor-phase epitaxy / Drozdov Yu.N., Baidus N.V., Zvonkov B.N., Drozdov M.N., Khrykin O.I., Shashkin V.I. // Semiconductors. 2003. -Vol. 37.-P. 194-199.

148. Шашкин, В.И. О точности восстановления профиля легирования полупроводников на основе воль-фарадных измерений в процессе электрохимического травления / Шашкин В.И., Каретникова И.Р., Нефедов И.М. // ФТП. 2001. - Т. 35, Вып. 7. - С. 801-807.

149. Solomonov, А.V. A regularization algorithm for the determination of the deep center density-of-states function by DLTS spectra / Solomonov

150. А.V., Zubkov V.I. // Physikalisch-Technische Bundesanstalt Bericht IT-7. Braunschweig und Berlin. 1999. - P. 189-203.

151. Зубков, В.И. Диагностика гетероструктур с квантовыми ямами InxGa!xAs/GaAs методом вольт-фарадных характеристик: разрывы зон, уровни квантования, волновые функции / Зубков В.И. // ФТП. 2007. -Т. 41, Вып. 3.-С. 331-337.

152. Anderson, N.G. Optical characterization of pseudomorphic InxGai xAs-GaAs single-quantum-well heterostructures / Anderson N.G., Laidig W.D., Kolbas R.M., Lo Y.C. // J. Appl. Phys. 1986. - Vol. 60. - P.2361-2367.

153. Huang, G.Ji.D. Optical investigation of highly strained InGaAs-GaAs multiple quantum wells /Huang G.Ji.D., Reddy U.K., Henderson T.S., Houdre R., Morko? H. // J. Appl. Phys. 1987. - Vol. 62. - P. 3366-3373.

154. Joyce, M.J. Photoluminescence excitation spectroscopy of as-grown and chemically released Ino.05Gao.95As/GaAs quantum wells / Joyce M. J., Xu Z.Y., Gal M. // Phys. Rev. B. 1991. - Vol. 44, N 7. - P. 3144-3149.

155. Huang, Y.S. Temperature dependence of the photoreflectance of a strained layer (001) Ino.21Gao.79As/GaAs single quantum well / Huang Y.S.,

156. Qiang H, Pollak F.H, Pettit G.D, Kirchner P.D, Woodall J.M, Stragier H. Sorensen L.B. // J. Appl. Phys. 1991. - Vol.70. - P. 7537-7542.

157. Reddy, U.K. Interband transitions in InxGaixAs/GaAs strained layer superlattices / Reddy U.K., Ji G, Henderson T, Huang D, Houdre R, Morkog H, Litton C.W. // J. Vac. Sci. Technol. 1989. - Vol. 7. - P. 11061110.

158. Reithmaier, B.J.-P. Confinement of light hole valence-band states in pseudomorphic InGaAs/Ga(Al)As quantum wells / Reithmaier B.J.-P, Hoger R, Riechert H, Hiergeist P. // Appl. Phys. Lett. 1990. - Vol. 57. -P. 957-959.

159. Yu, P.W. Photocurrent spectroscopy of InxGaixAs/GaAs multiple quantum wells / Yu P.W, Sanders G.D, Evans K.R, Reynolds D.C, Bajaj K.K, Stutz C.E, Jones R.L. //Appl. Phys. Lett. 1989. - Vol. 54. - P. 22302232.

160. Marzin, J.Y. Optical studies of InxGaixAs-GaAs strained multiquan-tum well structures / Marzin J.Y, Rao E.V.K. // Appl. Phys. Lett. 1983. -Vol. 43.-P. 560-562.

161. Худсон, Д. Статистика для физиков / Худсон Д. Пер. с англ. М.: Мир, 1970.-296 с.

162. Van de Walle, C.G. Theoretical study of Si/Ge interfaces / Van de Walle C.G., Martin R.M.// J. Vac. Sci. Technol. B. 1985. - Vol. 3. -P. 1256-1259.

163. Quantum well lasers / Ed. by Zory P.S. New Jersey: Academic Press, 1993.-504 p.

164. Леденцов, H.H. Гетероструктуры с квантовыми точками: получение, свойства, лазеры / Леденцов Н.Н., Устинов В.М., Щукин В.А., Копьев П.С., Алферов Ж.И., Бимберг Д. // ФТП. 1998. - Т. 32, вып. 4. -С. 385-410.

165. Heitz, R. Energy relaxation by multiphonon processes in InAs/GaAs quantum dots / Heitz R., Veit M., Ledentsov N.N., Hoffmann A., Bimberg D., Ustinov V.M., Kop'ev P.S. and Alferov Zh.I. // Phys. Rev B. 1997. -Vol. 56-P. 10435-10445.

166. Heitz, R. Enhanced polar exciton-LO-phonon interaction in quantum dots / Heitz R., Mukhametzhanov I., Stier O., Madhukar A., Bimberg D. // Phys. Rev. Lett. 1999. - Vol. 83. - P. 4654-4657.

167. Брунков, П.Н. Емкостная спектроскопия электронных уровней в квантовых точках InAs в матрице GaAs / Брунков П.Н., Конников С.Г., Устинов В.М., Жуков А.Е. // ФТП. 1996. - Т. 30. - С. 924-933.

168. Брунков, П.Н. Вольтъемкостное профилирование барьеров Шоттки Au/n-GaAs, содержащих слой самоорганизованных квантовых точек InAs / Брунков П.Н., Суворова А.А., Берт Н.А., Ковш А.Р. // ФТП. -1998.-Т. 32, Вып. 10.-С. 1229-1234.

169. Соболев, М.М. Емкостная спектроскопия глубоких состояний InAs/GaAs гетероструктурах с квантовыми точками / Соболев М.М., Ковш А.Р., Устинов В.М., Егоров А.Ю., Жуков А.Е., Мусихин Ю.Г. // ФТП. 1999. - Т. 33, вып. 2. - С. 184-193.

170. Kapteyn, С.М.А. Electron escape from InAs quantum dots / Kapteyn C.M.A., Heinrichsdorff F., Stier O., Heitz R., Grundmann M., Zakharov N.D., Bimberg D., Werner P. // Phys. Rev. B. 1999. - Vol. 60, N 20. -P. 14265-14268.

171. Sobolev, M.M. Hole and electron traps in the InGaAs/GaAs heterostructures with quantum dots / Sobolev M.M., Kochnev I.V., Lantratov V.M., Cherkashin N.A., Emtsev V.V. // Physica B. Cond. Matter. 1999. -Vol. 273-274. - P. 959-962.

172. Kapteyn, C.M.A. Hole and electron emission from InAs quantum dots / Kapteyn C.M.A., Lion M., Heitz R., Bimberg D., Brunkov P.N., Volovik B.V., Konnikov S.G., Kovsh A.R., Ustinov V.M. // Appl. Phys. Lett. 2000. -Vol. 76, N 12.-P. 1573-1575.

173. Sobolev, M.M. The influence of Coulomb effects on the electron emission and capture in InGaAs/GaAs self-assembled quantum dots / Sobolev M.M., Lantratov V.M. // Physica B. Cond. Matter. 2001. - Vol. 308-310.-P. 1113-1116.

174. Zubkov, V.I. Direct observation of two-level electronic emission from QDs InAs/GaAs by means of C-V and admittance spectroscopy / Zubkov

175. V.I., Solomonov A.V. // Proc. of the 9th Int. Symp. Nanostructures: Physics and Technology, St. Petersburg, June 18-22, 2001. Russia, 2001. - P. 244247.

176. Соболев, M.M. Исследования эффекта Штарка вертикально сопряженных квантовых точек в гетероструктурах InAs/GaAs / Соболев М.М., Устинов В.М., Жуков А.Е., Мусихин Ю.Г., Леденцов Н.Н. // ФТП. 2002. - Т. 36, Вып. 9. - С. 1089-1096.

177. Heinrichsdorff, F. Self-organization processes of InGaAs/GaAs quantum dots grown by metalorganic chemical vapor deposition / Heinrichsdorff F., Krost A., Grundmann M., Bimberg D., Kosogov A., Werner P. // Appl. Phys. Lett. 1996. - Vol. 68. - P. 3284.

178. Heinrichsdorff, F. MOCVD growth and laser applications of In(Ga)As/GaAs quantum dots: dissertation / Heinrichsdorff F. Mensch & Buch, Berlin, 1998.

179. Kapteyn, C.M.A. Carrier emission and electronic properties of self-organized semiconductor quantum dots: dissertation / Kapteyn C.M.A. -Mensch&Buch Verlag Berlin. Berlin, 2001.- 156 p.

180. Зубков В. И. Исследование глубоких центров в GaAsjxPx методами нестационарной емкостной спектроскопии: Дисс. канд. физ.-мат. наук: 01.04.10 / ЛЭТИ им. В. И. Ульянова (Ленина). Л., 1987.-159 с.

181. Wang, J.B. Analysis of capacitance-voltage characteristics of Six. xGex/Si quantum-well structures / Wang J.B., Lu F., Zhang S.K., Zhang В., Gong D.W., Sun H.H., Wang X. // Phys. Rev. B. 1996. - Vol. 54, N 11. -P. 7979-7986.

182. Zubkov, V.I. Voltage-capacitance and admittance investigations of electron states in self-organized InAs/GaAs quantum dots / Zubkov V.I., Kapteyn C.M.A., Solomonov A.V., Bimberg D. // J. of Physics: Condens. Matter. 2005. - Vol. 17. - P. 2435-2442.

183. Stier, O. Electronic and optical properties of strained quantum dots modeled by 8-band k-p theory / Stier O., Grundmann M., Bimberg D. // Phys. Rev. B. 1999. - Vol. 59, N 8. - P. 5688-5701.

184. Vul, B.M. Dokl. Akad. Nauk SSSR 129, 61 (1959) (Sov. Phys. Dokl. 4,1246(1960)).

185. Roberts, G.I. Capacitance Energy Level Spectroscopy of Deep-Lying Semiconductor Impurities Using Schottky Barriers / Roberts G.I., Crowell C.R. // J. Appl. Phys. 1970. - Vol. 41. - P. 1767-1776.

186. Beguwala, M. Characterization of multiple deep level systems in semiconductor junctions by admittance measurements / Beguwala M., Crowell C. R. // Solid-State Electronics. 1974. - Vol. 17. - P. 203-214.

187. Losee, D.L. Admittance spectroscopy of impurity levels in Schottky barriers / Losee D.L. // J. Appl. Phys. 1975. - Vol. 46, N 5. - P. 2204-2214.

188. Sah, C.T. Thermally Stimulated Capacitance (TSCAP) in p-n Junctions / Sah C.T., Chan W.W., Fu H.S., Walker J.W. // Appl. Phys. Lett. -1972.-Vol. 20.-P. 193-195.

189. Buehler, M.G. Impurity centers in PN junctions determined from shifts in the thermally stimulated current and capacitance response withheating rate / Buehler M.G. // Solid-State Electron. 1972. - Vol. 15. - P. 69-79.

190. Lang, D.V. Deep-level transient spectroscopy: A new method to characterise traps in semiconductors / Lang D.V. // J. Appl. Phys. 1974. - Vol. 45.-P. 3023-3032.

191. Vincent, G. Conductance and capacitance studies in GaP Schottky barriers / Vincent G., Bois D., Pinard P. // J. Appl. Phys. 1975. - Vol. 46, N 12.-P. 5173-5178.

192. Зубков, В.И. Глубокий донорный уровень в твердом растворе GaAsi„xPx / Зубков В.И., Пихтин А.Н., Соломонов А.В. // Письма в ЖТФ. 1987. - Т. 13, Вып. 14. - С. 847-848.

193. Зубков, В.И. Нестационарная емкостная спектроскопия глубоких уровней в твердых растворах: донорный уровень в GaAsixPx / Зубков

194. B.И., Пихтин А.Н., Соломонов А.В. // ФТП. 1989. - Т. 23, Вып. 1. - С. 64-67.

195. Lang, D.V. Measurement of heterojunction band offsets by admittance spectroscopy: InPZGao.47Ino.53As / Lang D.V., Panish M.B., Capasso F., Al-lam J. // Appl. Phys. Lett. 1987. - Vol. 50, N 12. - P. 736-738.

196. Nauka, K. Admittance spectroscopy measurements of band offsets in Si/Sii.xGex/Si heterostructures / Nauka K., Kamins T.I., Turner J.E., King

197. C.A., Hoyt J.L., Gibbons J.F. // Appl. Phys. Lett. 1992. - Vol. 60, N 2. -P. 195-197.

198. Langer, J.M. Transition-metal impurities in semiconductors and het-erojunction band lineups / Langer J.M., Delerue C., Lannoo M., Heinrich H. //Phys. Rev. В. 1988.-Vol. 38, N 11.-P. 7723-7739.

199. People, R. Indirect band gap of coherently strained GexSiix bulk alloys on <001> silicon substrates / People R. // Phys. Rev. B. 1985. - Vol. 32, N2.-P. 1405-1408.

200. Van de Walle, C.G. Theoretical calculations of heterojunction discontinuities in the Si/Ge system / Van de Walle C.G., Martin R.M. // Phys. Rev. B. 1986. - Vol. 34, N 8. - P. 5621-5634.

201. Lu, R Quantum confinement of holes in SiixGex/Si quantum wells studied by admittance spectroscopy / Lu F., Jiang J., Sun H., Gong D., Zhang X., Wang X. // Phys. Rev. B. 1995. - Vol. 51, N 7. - P. 4213-4217.

202. Debbar, N. Conduction-band offsets in pseudomorphic In-GaAs/Al0.2Ga0.8As quantum wells (0.07 < x < 0.18) measured by deep-level transient spectroscopy / Debbar N., Biswas D., Bhattacharya P. // Phys. Rev. В. 1989.-Vol. 40, N2.-P. 1058-1063.

203. Zhu, J. Admittance spectroscopy studies of boron 5-doped Si quantum well / Zhu J., Gong D., Zhang В., Lu F., Sheng C., Sun H., Wang X. // Phys. Rev. B. 1995. - Vol. 52, N 12. - P. 8959-8963.

204. Singh, D.V. Admittance spectroscopy analysis of the conduction band offsets in Si/SiixyGexCy and Si/Sii.yCy heterostructures / Singh D.V., Rim K., Mitchell Т.О., Hoyt J.L., Gibbons J.F. // J. Appl. Phys. 1999. - Vol. 85, N2.-P. 985-993.

205. Forrest, S.R. Deep levels in Ino.53Gao.47As/InP heterostructures / Forrest S.R, Kim O.K. // J. Appl. Phys. 1982. - Vol. 53. - P. 5738-5745.

206. Brounkov, P.N. Admittance spectroscopy of InAlAs/InGaAs single-quantum-well structure with high concentration of electron traps in InAlAs layers / Brounkov P.N, Benyattou T, Guillot G, Clark S.A. // J. Appl. Phys. 1995.-Vol. 77, N 1. - P. 240-243.

207. Los, A.V. Model of Schottky junction admittance taking into account incomplete impurity ionization and large-signal effects / Los A.V, Mazzola M.S. // Phys. Rev. B. 2002. - Vol. 65. - 165319(1-8).

208. HP 4284A Precision LCR Meter Operation Manual. Japan, Hewlett Packard, 1996. HP Part No. 04284-90020.

209. Shockley, W. Statistics of the recombination of holes and electrons / Shockley W., Read W.T. // Phys. Rev. 1952. - Vol. 87. - P. 835-842.

210. Schockley, W. Electrons and Holes in Semiconductors / Schockley W. -New Jersey: VanNostrand, Princeton, 1950. 226 p.

211. Ланно, M. Точечные дефекты в полупроводниках. Теория / Бургу-эн Ж., Ланно М. М.: Мир, 1984.

212. Бургуэн, Ж. Точечные дефекты в полупроводниках. Экспериментальные аспекты / Ланно М., Бургуэн Ж. М.: Мир, 1985. - 304 с.

213. Hartke, J.L. The Three-Dimensional Poole-Frenkel Effect / Hartke J.L. // J. Appl. Phys. 1968. - Vol. 39. - P. 4871-4873.

214. Hasbun, J.E. Conductance in double quantum well systems / Hasbun J.E. // J. Phys.: Condens. Matter. 2002. - Vol. 14. - P. R143-R175.

215. Li, X. Admittance spectroscopy of Si/Sii.xGex/Si quantum well systems: Experiment and theory / Li X., Xu W., Yuan F. Y., Lu F. // Phys. Rev. B. 2006. - Vol. 73. - 125341(1-8).

216. Nicollian, E.H. The Si-Si02 interface-electrical properties as determined by the metal-insulator-silicon conductance technique / Nicollian E.H., Goetzberger A. // Bell Syst. Tech. J. 1967. - Vol. 46. - P. 1055-1133.

217. Grundmann, M. InAs/GaAs pyramidal quantum dots: Strain distribution, optical phonons, and electronic structure / Grundmann M., Stier O., Bimberg D. //Phys. Rev. B. 1995. - Vol. 52, N 16. - P. 11969-11981.

218. Wetzler, R. Capacitance-voltage characteristics of InAs/GaAs quantum dots embedded in a pn structure / Wetzler R., Wacker A., Scholl E., Kapteyn С. M. A., Heitz R., Bimberg D. // Appl. Phys. Lett. 2000. - Vol. 11.-P. 1671.

219. Wetzler, R. Capacitance voltage spectroscopy of self-organized InAs/GaAs quantum dots embedded in a pn diode / Wetzler R., Kapteyn C. M. A., Heitz R, Wacker A., Scholl E., Bimberg D. // Phys. stat. sol. (b). -2001.-Vol. 224,N 1.-P. 79.

220. Heitz, R. Excited states and energy relaxation in stacked InAs/GaAs quantum dots / Heitz R., Kalburge A., Xie Q., Grundmann M., Chen P., Hoffmann A., Madhukar A., Bimberg D. // Phys. Rev. B. 1998. - Vol. 57, N 15.-P. 9050-9060.

221. Зубков, В.И. Анализ спектров проводимости самоорганизующихся квантовых точек InAs/GaAs / В.И. Зубков // Вестник Новгородского гос. университета. Сер. Технические науки. 2004. -№ 28. - С. 51-53.

222. Grundmann, M. Theory of random population for quantum dots / Grundmann M., Bimberg D. // Phys. Rev. В., 1997. Vol. 55, N 15. - P. 9740.

223. Stier, O. Electronic and optical properties of quantum dots and wires: Dissertation / Stier O. Berlin, Wissenschaft&Technik Verlag Berlin, 2000. - 190 p.

224. Brubach, J. Coupling of ultrathin InAs layers as a tool for band-offset determination / Brubach J., Silov A.Yu., Haverkort J.E.M., Vleuten W.V.D., Wolter J. H. // Phys. Rev. B. 1999. - Vol. 59. - P. 10315-10326.

225. Зубков, В.И. Емкостная спектроскопия эффективный метод на-нодиагностики квантово-размерных структур / Зубков В.И. // Петербургский журнал электроники. - 2006. - № 4. - С. 52-61.

226. Поплавко, Ю.М. Физика диэлектриков / Поплавко Ю.М. // Киев:

227. Изд-во УПИ.- 1973.- 318 с.

228. Иванов-Шиц, А.К. Ионика твердого тела: В 2 т. Т. 1 / Иванов-Шиц А.К, Мурин И.В. // СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2000. -616 с.

229. Электроаналитические методы. Теория и практика / Под ред. Ф.Шольца. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2006. - 326 с.

230. Орешкин, П.Т. Физика полупроводников и диэлектриков / Ореш-кинП.Т. М.: Высш. шк, 1977. - 448 с.

231. Balocco, С. Room-temperature operations of memory devices based on self-assembled InAs quantum dot structures / Balocco C, Song A.M., Missous M. // Appl. Phys. Lett. 2004. - Vol. 85, N 24. - P. 5911-5913.

232. Lang, D.V. Fast capacitance transient apparatus: Application to ZnO and О centers in GaP p-n junctions / Lang D.V. // J. Appl. Phys. 1974. -Vol. 45,N7.-P. 3014-3022.

233. Соболев, M. M. Дефекты с глубокими уровнями в структурах АЗВ5 и их взаимодействие с квантовыми точками: Автореф. дисс. докт. физ.-мат. наук: 01.04.10 / ФТИ им. А. И. Иоффе РАН. СПб, 2004.-32 с.

234. Anand, S. Deep level transient spectroscopy of InP quantum dots / Anand S, Carlsson N, Pistol M.-E, Samuelson L, Seifert W. // Appl. Phys. Lett. 1995. - Vol. 67, N 20. - P. 3016-3018.

235. Соболев, М.М. Исследования захвата электронов квантовыми точками с помощью нестационарной спектроскопии глубоких уровней / Соболев М.М, Кочнев И.В, Лантратов В.М, Леденцов Н.Н. // ФТП. -2001.-Т. 35, вып. 10.-С. 1228-1233.

236. Engstrom, О. Electron capture cross-sections of InAs/GaAs quantum dots / Engstrom O., Kaniewska M., Fu Y., Piscator Y., Malmkvist J. // Appl. Phys. Lett. 2004. Vol. 85, N 14. - P. 2908-2910.

237. Geller, М. Hole capture into self-organized InGaAs quantum dots / M. Geller, A. Marent, E. Stock, D. Bimberg, V.I. Zubkov, I.S. Shulgunova, A.V. Solomonov // Applied Physics Letters. 2006. - Vol. 89. - P. 232105(1-3).

238. Standard Test Method for Characterizing Semiconductor Deep Levels by Transient Capacitance Techniques. ASTM Standards: F 978 02. 2002. -8 p.