Влияние электрического поля на фотоэлектрические спектры квантово-размерных гетеронаноструктур GaAs/In(Ga)As, выращенных газофазной МОС-гидридной эпитаксией тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

На правах рукописи

Горшков Алексей Павлович

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СПЕКТРЫ КВАНТОВО-РАЗМЕРНЫХ ГЕТЕРОНАНОСТРУКТУР СаА$Яп(Са)А$, ВЫРАЩЕННЫХ ГАЗОФАЗНОЙ МОС-ГИДРИДНОЙ ЭПИТАКСИЕЙ

Специальность 01.04.10 - физика полупроводников

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Нижний Новгород, 2006 г.

Работа выполнена на кафедре физики полупроводников и оптоэлектроники Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского

доктор физико-математических наук, профессор И.А. Карпович

доктор физико-математических наук, профессор П.Б. Болдыревский

доктор физико-математических наук, профессор Е.С. Демидов

Ведущая организация: Институт физики микроструктур РАН (Н. Новгород)

Защита состоится 13 декабря 2006 г. в «/ 7» часов на заседании диссертационного совета Д 212.166.01 при Нижегородском государственном университете им. Н.И. Лобачевского по адресу: 603950, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23/3, НИФТИ.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского.

Автореферат разослан «/^ » ноября 2006 г.

Отзывы на автореферат направлять по адресу: 603950, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23/3, НИФТИ.

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ученый секретарь м

диссертационного совета Д 212.166.01 \

доктор физико-математических наук, профессор \ / А.И. Машин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Квантово-размерные полупроводниковые гетеронаноструктуры (ГНС) привлекают большое внимание исследователей благодаря своим уникальным физическим свойствам и широким возможностям технического применения в нано- и оптоэлектронике [1,2]. Особенно большой интерес вызывают ГНС на основе прямозонных полупроводников АЗВ5 с квантовыми ямами (КЯ) и квантовыми точками (КТ), в частности, ГНС на основе гетеропары 1п(Оа)Аз/СаА5. Высокая эффективность излучательной рекомбинации в таких структурах позволяет значительно улучшить характеристики светоизлу-чающих приборов на их основе - светодиодов и лазеров.

Влияние электрического поля на энергетический спектр квантово-размерных слоев, которое называют квантово-размерным эффектом Штарка (КЭШ), представляет значительный интерес в фундаментальном и прикладном отношении. Его исследование позволяет определить дипольный момент неравновесных электронно-дырочных пар, в частности связанных пар - экси-тонов, который чувствителен к распределению химического состава и поля упругих напряжений в этих слоях. С помощью КЭШ можно управлять спектром оптического поглощения и излучения ГНС. На этом эффекте основана работа быстродействующих электрооптических модуляторов, которые обычно представляют собой многоямную ГНС, встроенную в р-ьп диод.

Цель и основные задачи работы

Основной целью данной работы было изучение методами фотоэлектрической спектроскопии на барьерах полупроводник/металл и полупроводник/электролит влияния электрического поля на энергетический спектр эк-ситонов в КЯ ^ваЛв/СаЛя и КТ 1пАз/СаА8. Объектом исследования были ГНС, выращенные методом газофазной эпитаксии из металлорганических соединений (МОС) при атмосферном давлении водорода - газа-носителя паров МОС (метод ГФЭ МОС АДВ).

В связи с тем, что ранее методы фотоэлектрической спектроскопии на этих барьерах не применялись для исследования КЭШ и структуры, выращенные методом ГФЭ МОС АДВ, не исследовались в этом отношении, определились следующие основные задачи исследования:

1. Разработка методики исследования влияния электрического поля на фотоэлектрические спектры КЯ и КТ 1п(Са)Аэ/СаА8 в барьерах полупроводник/металл (барьер Шоттки) и полупроводник/электролит. Выбор этих барьерных структур был обусловлен относительной простотой их изготовления по сравнению с обычно применяемыми р-ьп диодными структурами. Кроме того, система полупроводник/электролит позволяет исследовать ГНС со сверхтонким покровным слоем и даже без него, что невозможно с другими барьерными структурами. Однако, в связи с тем, что система полупроводник/электролит обладает фотоэлектрохимической активностью, особое вни-

мание было уделено выделению физических эффектов влияния электрического поля в этой системе от фотоэлектрохимических эффектов. Система полупроводник/электролит уникальна также в том отношении, что позволяет осуществлять электрохимическую модификацию поверхности ГНС и контролировать in situ влияние этой модификации на фотоэлектрические и фотолюминесцентные спектры ГНС.

2. Исследование квантово-размерного эффекта Штарка на экситонах в гетероструктурах с КЯ (ГКЯ) и КТ (ГКТ) In(Ga)As/GaAs, выращенных ГФЭ МОС АДВ, в частности влияния температуры на спектр экситонов в КЯ и влияния толщины и состава покровного слоя на дипольный момент экситонов в КТ.

3. Исследование температурной зависимости фотоэлектрических спектров ГНС с КТ и КЯ в связи с выяснением механизма эмиссии фотовозбужденных носителей с уровней размерного квантования.

Научная новизна работы

1. Разработана новая методика исследования КЭШ в ГНС с одиночными слоями КЯ и КТ In(Ga)As/GaAs методом фотоэлектрической спектроскопии на барьерах полупроводник/металл (электролит). Выяснены условия, при которых последний метод применим Для исследования КЭШ, и показано, что он позволяет исследовать КЭШ в ГНС со сверхтонким покровным слоем (< 5 нм). .

2. Обнаружено, что в некоторых ГНС с КЯ InGaAs/GaAsr выращенных ГФЭ МОС АДВ, при низких температурах наряду с обычными экситонами, энергия образования которых уменьшается с ростом напряженности поля, образуются «аномальные» экситонь^энергияобразования которых практически не зависит от напряженности поля.

3. На ГНС с КТ InAs/GaAs установлена зависимость величины и знака дипольного момента КТ от толщины и состава тонкого двойного покровного слоя GaAs/InGaAs. . . . •■

4. Выяснен механизм эмиссии носителей из КТ, встроенных в области пространственного заряда ГНС.

Практическая ценность работы

Результаты работы могут быть использованы для проверки соответствия действительности различных моделей физико-химической структуры КТ, поскольку, теоретическое моделирование такой структуры КТ должно давать не только правильные значения энергии основного перехода, но и более чувствительного к деталям структуры параметра — дипольного момента. >

Методики исследования КЭШ на ГНС с одиночными слоями КЯ и КТ могут быть использованы для отработки технологии и определения оптимальных параметров ГНС для электрооптических модуляторов.

По материалам диссертации разработана и поставлена лабораторная работа для студентов «Исследование квантово-размерного эффекта Штарка в гете-

ронаноструктурах с квантовыми ямами ГпСаАз/ваАз методом фотоэлектрической спектроскопии»

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Методы фотоэлектрической спектроскопии на барьерах полупроводника с металлом (электролитом) при выполнении некоторых условий применимы для исследования эффекта Штарка в гетеронаноструктурах ваАз/ЫваАз с одиночными слоями КЯ и КТ. Второй метод позволяет изучать энергетические спектры квантово-размерных структур со сверхтонким покровным слоем и даже без него.

2. В структурах с КЯ 1пхОа1.хА8/ОаА8, выращенных ГФЭ МОС АДВ, при низких температурах (ниже «50 К) обнаружено образование наряду со свободными экситонами, энергетическое положение фотоэлектрического пика от которых зависит от напряжения на барьере, также «аномальных» эксито-нов, нечувствительных к напряжению на барьере.

3. Дипольный момент экситонов в КТ ¡пАв/СаАв при малых толщинах двойного покровного слоя ОаА5/1пхСа1.хА5 зависит от ширины слоя КЯ 1пхСа1.хАз и толщины внешнего слоя СаАв. Нанесение на слой КТ слоя КЯ увеличивает аномальный дипольный момент КТ. Аномальный по знаку при больших толщинах ваАв дипольный момент уменьшается с уменьшением толщины этого слоя и при толщине « 3 нм меняет знак. Эти зависимости ди-польного момента связываются с изменениями морфологии, химического состава и поля упругих напряжений в КТ при изменении параметров покровного слоя.

4. В исследованных структурах эмиссия носителей из КТ, расположенных в области пространственного заряда, в матрицу происходит непосредственно с уровней возбуждения до релаксации фотовозбужденных носителей в основное состояние, причем из основного состояния эмиссия идет по термоактивированному туннельному механизму через второй уровень возбуждения.

Личный вклад автора

Автором внесен определяющий вклад в разработку методик исследования и получение основных экспериментальных результатов. Планирование экспериментов, обсуждение и анализ результатов проводились совместно с научным руководителем работы. Исследованные в работе структуры выращены в группе эпитаксиальной технологии НИФТИ Б.Н. Звонковым.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на 26 международной конференции по физике полупроводников «ГСРБ - 26» (Эдинбург, Великобритания, 2002 г.), Всероссийской конференции «Нанофотоника» (г. Нижний Новгород,

3

2003, 2005 гг), Всероссийских молодежных конференциях по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (г. Санкт-Петербург, 2001, 2004 гг.), нижегородских сессиях молодых ученых (г. Нижний Новгород, 2003,2004, 2005, 2006 гг.).

Публикации

По материалам диссертационной работы опубликованы 20 научных работ: 7 статей и 13 публикаций в материалах конференций.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения. Общий объем диссертации составляет 134 страницы, включая 90 рисунков. Список цитируемой литературы содержит 91 наименование, список работ автора по теме диссертации 20 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, обозначены цель и задачи данной работы. Показаны её научная новизна, практическая значимость и сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены литературные данные по влиянию электрического поля на энергетический спектр КЯ и КТ 1п(Са)А8ЛЗаА8 и температурной зависимости спектров ГКЯ и ГКТ. Отмечается, что КЭШ на эксито-нах в КЯ исследовался в основном при комнатной температуре методом оптического поглощения на многоямных структурах, встроенных в р-ьп — диод. В литературе нет сведений о КЭШ в КЯ 1пСаАБ/ОаА8 и КТ 1пАз/ОаА8, выращенных ГФЭ МОС АДВ, а также о КЭШ в комбинированных слоях КЯ/КТ, в частности о влиянии ширины КЯ и толщины внешнего покровного слоя СаАв на дипольный момент КТ. Последний вопрос особенно интересен, так как изменением толщины покровного слоя можно изменять поле упругих напряжений без изменения химического состава КТ

Во второй главе описаны основные типы исследованных ГНС с КЯ и КТ, технология их выращивания ГФЭ МОС АДВ и фотоэлектрическая методика исследования влияния электрического поля на энергетический спектр кван-тово-размерных слоев.

Особое внимание в этой главе уделено обоснованию применимости методов фотоэлектрической спектроскопии на барьерах ГНС с металлом (барьер Шоттки) и электролитом (спектроскопия ФБШ и ФПЭ соответственно) для исследования КЭШ. Для создания барьеров с ГНС использовались металлы Аи и Рс1, в качестве электролита применялся 2М раствор КС1 в смеси с глицерином (1:1). Проведено сравнение этих методов на одних и тех же ГНС и показано, что спектры ФБШ и ФПЭ практически совпадают при относитель-

но толстом покровном слое. Однако метод ФПЭ, в отличие от метода ФБШ, позволяет исследовать КЭШ в ГНС с ультратонким покровным слоем (меньше 5 нм) и даже без него. Гашение сигнала ФБШ от КТ в структурах с тун-нельно тонким покровным слоем объяснено более быстрым туннелировани-ем электронов из КТ в металл, чем в полупроводник.

Исследование вольтамперных и вольтфарадных характеристик двух типов барьеров показало, что при обратном смещении на барьерах они идентичны, определяются уровнем легирования и высотой барьера в полупроводнике (эти параметры определялись из вольтфарадных характеристик) и обычно соответствуют диодной теории барьера Шотгки. В предположении, что встраивание квантово-размерного слоя не нарушает распределение поля, приведены формулы для расчета напряженности электрического поля в этом слое в зависимости от его расположения в области пространственного заряда барьера. Показано, что при специальном профиле легирования ГНС можно получить эти барьеры с довольно широкой областью однородного поля, подобной области однородного поля в р-1-п - диоде.

Влияние постоянного смещения на спектры ФБШ было полностью обратимым. В связи с фотоэлектрохимической активностью системы ГНС/электролит, особое внимание уделено изучению влияния этой активности на спектры ФПЭ и возможности выделения чисто физических эффектов влияния электрического поля в этой системе. Исследованы явления необратимого изменения спектров ФПЭ, которые наблюдались в ГНС с тонким покровным слоем (меньше 10 нм) и связаны с окислением поверхности покровного слоя и дефектообразованинем в нем при нахождении ГНС в электролите. Показано, что при сокращении времени снятия спектра ФПЭ и ограничении величины приложенного напряжения можно практически полностью исключить необратимые изменения спектра, связанные с фотоэлектрохимическими процессами на границе ГНС/электролит, даже в структурах со сверхтонким покровным слоем.

В третьей главе приведены результаты изучения КЭШ на экситонах в КЯ методами спектроскопии ФПЭ и ФБШ.

В разделе 3.1 проведена практическая проверка применимости системы полупроводник/электролит для изучения КЭШ в одиночных КЯ 1пОаА8/ЧЗаАз. В структурах с КЯ в области пространственного заряда и в квазинейтральном объеме на спектрах ФПЭ при комнатной температуре наблюдался хорошо выраженный экситонный пик, который с ростом напряженности поля смещался в низкоэнергетическую область (красное смещение), уширялся и полностью расплывался при напряженности поля Р » 100 кВ/см (рис. 1). Величина смещения экситонного пика квадратично зависит от напряженности поля. Такое поведение экситонного пика качественно и количественно хорошо согласуется с результатами, полученными методом оптического поглощения на многоямных структурах, встроенных в р-1-п — диод [3]. В структурах с поверхностной КЯ (ПКЯ) экситонный пик

2,0-

1,0

0,0

1,20

1,22

1,24 1,26 hv, эВ

1,28

Рис. 1. Влияние поля на спектр ФПЭ от КЯ в ОПЗ. Напряженность поля, kB/cm: 1 -55, 2 -90, 3 —115, 4-150,5-180.

ФПЭ из-за малого времени жизни экситона не наблюдался, и влияние внешнего поля проявлялось в размытии ступенчатого порога фоточуствительности от ПКЯ, связанном с эффектом Франца- Келдыша на межзонных переходах в ПКЯ.

В разделе 3.2 предложена схема оптического модулятора лазерного излучения с барьером Шоттки на структуре с одной КЯ (или с небольшим числом КЯ), в которой используется многократное прохождение излучения через КЯ (рис. 2).

В разделе 3.3 приведены результаты исследования КЭШ на экситонах в КЯ при низких температурах

(до 8 К). Основные исследования проведены на ГКЯ с тремя КЯ Ino.2Gao.8As шириной 10, 7 и 5 нм (покровный и спейсерные слои имели толщину 30 нм), встроенными в барьер Шоттки. Спектры ФБШ этой структуры при нескольких температурах приведены на рис. 3. При температурах выше « 50 К во всех КЯ наблюдалось обычное для свободных экситонов красное смешение и уширение экситонного пика с ростом напряженности поля и его исчезновение в достаточно сильных полях (рис. 4). При более низких температурах было обнаружено, что в некоторых КЯ положение экситонного пика перестает зависеть от поля (рис. 5), а в некоторых происходит расщепление экситонного пика на два пика (рис. 6): один ведет себя обычным образом, а другой не смещается с ростом напряженности поля. Установлено, что генерация нечувствительных к полю («аномальных») экситонов при низких температурах непосредственно не связана с шириной КЯ и наблюдается не на всех выращенных структурах, а только в некоторых структурах, формирование которых, по-видимому, определяется неконтролируемыми технологическими факторами. Образованию таких структур способствует искусственное введение дефектов в покровный слой путем его частичного анодного окисления.

Рис. 2. Схема электрооптического модулятора с барьером Шоттки на ГНС с одной КЯ.

i*

1,30 1,35 1,40 1,45 1,50 1,55 1.1 hv, эВ -

Рис. 3. Влияние температуры на спектр ФБШ структуры с тремя КЯ. Значения ширины КЯ указаны на рисунке.

1,430 1,435

1,440 1,445 hv, эВ

1,450

Рис. 4. Влияние электрического поля на спектр ФБШ от КЯ шириной 5 нм при 100 К. F, KB/CM: 1 - 14, 2 - 30, 3 - 45, 4 - 60, 5-75,6-90,7-106. _

а

\ 5

1,25

1,40

1,445

1,450

1,455 hv, эВ

1,460

Рис. 5. Влияние электрического поля на спектр ФБШ от КЯ шириной 5 нм при 50 К. F, KB/cm: 1 - 14, 2 - 30. 3 - 37. 4-60, 5-75,6-90, 7-120

Рис.. 6. Влияние электрического поля на спектр ФБШ ГКЯ при 40 К. Р(кВ/см): КЯЗ (10 нм): 1 - 80 . 2 -113, 3 -130, 4 -150,

5 - 160, 6 -167; КЯ2 (7 нм): 1 -57, 2 -89, 3 -107, 4 - 125, 5 -134,6- 143; КЯ1 (5 нм): 1 - 80 , 2 - 66, 3 - 83, 4 - 103, 5 - 110,

6 — 120. Пунктирная линия показывает положение аномального пика.

Интерпретация природы аномальных экситонов представляет определенные трудности. С помощью моделей экситонов, связанных на простых ионизованных донорах или акцепторах, не удается объяснить их свойства. Высказывается предположение, что они могут быть связаны на донорно-акцепторных (0+ - А") парах, образование которых в ГНС п-типа, выращенных ГФЭ МОС, возможно в результате неконтролируемого легирования структур акцепторной примесью углерода. Выяснение этого вопроса нуждается в дополнительных исследованиях.

В четвертой главе описаны исследования КЭШ на экситонах в ГКТ ШАв/СаЛв методами спектроскопии ФПЭ и ФБШ при комнатной температуре и температурной зависимости спектров ФБШ в ГНС.

В разделе 4.1 Исследован КЭШ на ГКТ с одиночными слоями КТ и комбинированными слоями КЯ/КТ. Типичные спектры ФПЭ этих структур показаны на рис 7. Обратимый эффект влияния поля на основном переходе КТ, связанный с КЭШ, иллюстрирует рис. 8.

Рис. 7. Спектры ФПЭ ГКТ. 1-е одиночным слоем КТ, 2-е комбинированным слоем КЯ/КТ.

Рис. 8. Влияние анодной поляризации ГКТ на спектр ФПЭ в области основного перехода KT. V, В: 1 - 0, 2 - 0.4, 3 - 0.8, 4 — 1.4, 5 — 2.6, 6—0 (после приложения максимального смещения).

Показано, что в ГКТ п- и р-типа, выращенных ГФЭ МОС АДВ, в одиночных слоях КТ и в комбинированных слоях КЯ/КТ при относительно толстом покровном слое дипольный момент КТ имеет по существующей терминологии [4] аномальный знак (электрон находится ближе к основанию КТ, чем дырка). Это согласуется с данными определения дипольного момента КТ в структурах, выращенных другими методами.

В разделе 4.2 исследовано влияние ширины КЯ ГпваАБ и толщины внешнего покровного слоя СаАв на дипольный момент КТ в комбинированных слоях КЯ/ КТ. Установлено, что нанесение слоя КЯ шириной 2 нм на слой КТ приводит к уменьшению энергии основного перехода примерно на 50 мэВ и к увеличению более чем в 1.5 раза аномального дипольного момента КТ. Величина дипольного момента определялась по наклону зависимости энергии основного перехода КТ от напряженности электрического поля (рис. 9). Увеличение ширины КЯ при тонком покровном слое ОаАв (5 нм) приводило к уменьшению аномального дипольного момента КТ. Анализ влияния нанесения слоя КЯ и ее ширины на дипольный момент КТ в комбинированных слоях КЯ/КТ показал, что оно в основном связано с изменением морфологии и химического состава КТ при нанесении слоя КЯ. Известно, что при нанесении слоя 1пСаАз процессы роста нанокластеров ГпАв и диффузионного перемешивания их состава и матрицы протекают существенно по-другому, чем при нанесении слоя ОаАв [5].

0,924 0,922

со о

ш5 0,920

0,918

100 120 140 160 180 200 220 240 Р,кВ/см

0,868

0,866

т 0,86^

0,862

0,860

Установлено, что

уменьшение толщины внешнего покровного слоя СаАв от 30 до 3 нм при фиксированных параметрах КЯ уменьшает аномальный дипольный момент и при толщине 3 нм он становится нормальным (рис. 10.). Таким образом, в работе впервые показана возможность получения КТ 1пА$/ЧЗаА5 с нормальным по знаку ди-польным моментом. Поскольку при изменени толщины внешнего покровного слоя ваАэ практически изменяется только поле упругих напряжений в КТ без изменения химического состава кла-стеров-КТ, это означает, что упругие напряжения сами по себе влияют на величину и знак диполь-ного момента КТ. В работе предложено качественное объяснение механизма влияния упругих напряжений на дипольный момент КТ.

В разделе 4.4 проведен анализ температурной зависимости фотоэдс в квантово-размерных структурах в режиме разомкнутой цепи при различных условиях фотовозбуждения. Установлено, что определить механизм эмиссии неравновесных носителей из температурной зависимости спектра фотоэдс в области поглощения КТ можно при измерении спектра малосигнальной фотоэдс с

Рис. 9. Влияние нанесения слоя КЯ на слой КТ на энергию основного перехода и дипольный момент КТ. 1 — структура с одиночным слоем КТ (Ео = 0.925 эВ, /</ = 0.3 нм); 2 - структура с комбинированным слоем КЯ/КТ (Ео = 0.867 эВ, 1а.= 0.5 нм). Параметры КЯ: х = 0.3, Ьд\у — 2 нм, толщина покровного слоя СаЛя для обеих структур с1саЛ5 — 30 нм.

0,90

0,85

0,80

0,75

60

80

100 Р, кВ/см

120

140

Рис. 10. Влияние толщины покровного слоя (ЗаАз с1саАг в комбинированном слое КЯ/КТ (параметры КЯх=0.3, Ьдм=2 нм) на энергию основного перехода и дипольный момент КТ (в скобках указана длина диполя в КТ. Т>ваАа нм: 1 — 30 (I¿¡=3 нм); 2- 10 (1а~1 нм); 3-5 (1ы~0,7 нм); 4—3 нм, (¿¡=-3 нм, дипольный момент изменил направление).

постоянной подсветкой или в режиме так называемой автоподсветки, который возникает в результате накопления разделенных полем барьера неравновесных носителей при модулированном освещении.

При понижении температуры ниже « 200 К наблюдается уменьшение фоточувствительности от КТ, особенно сильное в области основного перехода Е0 и меньшее в области переходов на первый Е1 и второй Е2 уровни возбуждения (рис. 11). Это означает, что эмиссия фотовозбужденных носителей из

КТ происходит непосредственно с уровней возбуждения до релаксации носителей с этих уровней в основное состояние. Со второго уровня возбуждения КТ эмиссия носителей происходит по туннельному механизму (кривая 3). Из основного состояния и первого возбужденного состояния в интервале « 200 - 120 К эмиссия носителей происходит по механизму термоактивированной туннельный эмиссии через промежуточное состояние на втором уровне возбуждения КТ. Энергии активации Еа для соответствующих состояний приведены в подписи к рисунку. При еще более низких температурах эмиссия из основного состояния практически прекращается, а из первого возбужденного состояния еще заметна по туннельному механизму (кривая 2).

Рис. 11. Влияние энергии квантов фотовозбуждения на температурную зависимость фоточувствительности. 1- фотовозбуждение в области основного перехода Ео (Еа=68 мэВ), 2 - фотовозбуждение в области перехода на первый уровень возбуждения КТ Е1 (Еа=28 мэВ), 3 - фотовозбуждение в области перехода на второйй уровень возбуждения КТ Е2 (Еа^О).

В заключении сформулированы основные результаты диссертации: 1; Установлено, что вольтамперные и вольтфарадные характеристики электролитического контакта с различными электролитами (KCl, HCl, КОН) к ГНС GaAs/In(Ga)As при обратном смещении на барьере совпадают с аналогичными характеристиками металлических контактов (Au, Pd) с барьером Шоттки и описываются диодной теорией барьера Шоттки. Прямые ветви вольтамперных характеристик электролитичекого контакта отличаются от вольтамперных характеристик металлических контактов значительно бо'льшим значением показателя неидеальности, что связано с падением напряжения в электролите.

2. Обнаружены необратимые эффекты влияния электрического поля на спектры ФПЭ ГНС с тонким (меньше «10 нм) покровным слоем: деградация спектров при длительной (часы) выдержке ГНС в электролите, необратимое красное смещение спектра после анодной поляризации в ГНС на проводящей подложке и голубое смещение в ГНС на полуизолирующей подложке и др. Эти явления объяснены окислением покровного слоя ГНС и связанными с окислением процессами дефектообразования в покровном слое и релаксации упругих напряжений в КТ.

3. Показано, что при определенных условиях можно практически полностью исключить необратимые эффекты влияния электрического поля на спектры ФПЭ, связанные с фотоэлектрохимической активностью электролитического контакта, и изучать обратимые физические эффекты влияния электрического поля, в частности исследовать эффект Штарка на ГНС с ультратонким покровным слоем и даже без него.

4. Методом спектроскопии ФПЭ показано, что КЭШ на экситонах в одиночной КЯ проявляется в красном смещении и уширении экситонного пика фоточувствительности с ростом напряженности поля в барьере и полном его гашении в достаточно сильных электрических полях в согласии данными исследования КЭШ методом спектроскопии оптического поглощения много-ямных структур, встроенных в рт-диод. На спектре ФПЭ от поверхностной КЯ экситонный пик фоточувствительности не наблюдается, и КЭШ в этой структуре проявляется в размытии красного границы фоточувствительности от КЯ, которое связывается с эффектом Франца- Келдыша. Практически подтверждена применимость спектроскопии ФПЭ для исследования КЭШ в одиночных КЯ, и выявлены некоторые новые возможности этой методики.

5. Предложена схема оптического модулятора лазерного излучения на одноямной гетероструктуре с барьером Шоттки с использованием явления многократного внутреннего отражения излучения в структуре.

6. Методом спектроскопии ФБШ обнаружено, что в некоторых ГКЯ при температурах ниже « 50 К наблюдается образование наряду с обычными эк-ситонами, энергетическое положение фотоэлектрического пика от которых зависит от напряженности поля, также «аномальных» экситонов, положение пика от которых практически не зависит от напряженности поля.

7. Установлено, что в некоторых КЯ при низких температурах генерируются только аномальные экситоны, в других КЯ той же структуры — оба типа экситонов. Не обнаружено связи эффекта образования аномальных экситонов с шириной КЯ и особенностями технологии выращивания структур, но установлено, что генерации аномальных экситонов способствует дефектооб-разование при анодном окислении покровного слоя структуры. Предполагается, что аномальные экситоны могут быть связаны на донорно-акцепторных парах.

8. Показано что методы спектроскопии ФПЭ и ФБШ применимы для исследования эффекта Штарка в ГКТ СаАвЛпАз. С применением этих методов показано, что в ГКТ п- и р-типа, выращенных ГФЭ МОС АДВ, с одиноч-

ными слоями КТ и комбинированными слоями КЯ/КТ при относительно толстом покровном слое ваАв дипольный момент имеет аномальный знак.

9. Установлено, что заращивание слоя КТ 1пАб перед нанесением покровного слоя СаАБ промежуточным слоем КЯ 1пСаАз приводит к увеличению аномального дипольного момента КТ, который при тонком внешнем покровном слое СаАв (5 нм) уменьшается с увеличением ширины слоя КЯ, а при толстом покровном слое СаАв (50 нм) слабо возрастает. Влияние промежуточного слоя КЯ в основном связано с изменением морфологии и химического состава КТ при нанесении слоя КЯ.

10. Установлено, что в структурах с комбинированным слоем КЯ/КТ уменьшение толщины внешнего покровного слоя СаЛв приводит к уменьшению аномального дипольного момента и при толщине этого слоя 3 нм дипольный момент меняет знак, т. е. становится нормальным. Влияние толщины покровного слоя СаАв на дипольный момент КТ в основном связано с изменением поля упругих напряжений в КТ.

11. Проведен анализ температурной зависимости малосигнальной фото-эдс от КТ при различных условиях фотовозбуждения (с подсветкой и без подсветки), и установлены условия, при которых можно определить энергию активации процесса эмиссии носителей из КТ.

12. Из исследований спектров фотоэдс от КТ, встроенных в барьер Шоттки, при пониженных температурах установлено, что энергия активации фоточувствительности уменьшается с увеличением энергии фотонов возбуждающего излучения, и для оптических переходов на второй уровень возбуждения КТ она становится равной нулю. При фотовозбуждении КТ в области основного и первого возбужденного состояний имеет место термоактивированный туннельный механизм эмиссии носителей через промежуточное состояние на втором уровне возбуждения КТ.

Список цитированной литературы

1. Гетероструктуры с квантовыми точками: получение, свойства, лазеры / Н.Н. Леденцов, В.М. Устинов, В.А. Щукин и др // ФТП. - 1998. Т. 32 -С. 385.

2. Bimberg, D. Quantum dot heterostructures / D. Bimberg, M. Grundmann, N.N. Ledentsov. -N.Y. USA : John Wiley & Sons, 1999 - 338 p.

3. Electric field dependence of optical absorption near the band gap of quantum-well structures / D.A.B. Miller, D.S. Chemla, T.S. Damen et al. // Phys. Rev. В - 1985 - Vol. 32 - P. 1043.

4. Inverted Electron-Hole Alignment in InAs-GaAs Self-Assembled Quantum Dots / P.W. Fry, I.E. Itskevich, D.J. Mowbray et al. // Phys. Rev. Lett. -2000-Vol. 84-P. 733.

5. McGee W.M. Atomic scale structure and morphology of (In, Ga)As-caped InAs quantum dots / W.M. McGee, T.J. Krzyzewski, and T.S. Jones // J. Appl. Phys - 2006 - Vol. 99 - P. 043505.

Основные публикации по теме диссертации

Al. Фотоэлектрическая спектроскопия гетероструктур с квантовыми точками InAs/GaAs в системе полупроводник/электролит / И.А. Карпович, А.П. Горшков, С.Б. Левичев и др. // ФТП - 2001. - Т. 35 - С. 564.

А2. Фотоэлектрическая спектроскопия гетероструктур с квантовыми точками InAs/GaAs в системе полупроводник/электролит / И.А. Карпович, С.Б. Левичев, С.В. Морозов, Б.Н. Звонков, Д.О. Филатов, А.П. Горшков, С.Ю. Ермаков // Нанофотоника: Материалы совещания, Н. Новгород, 26-29 марта 2001 г. - Н. Новгород: ИФМ РАН,

2001.-С. 81.

A3. Горшков А.П. Исследование фотоэлектрических спектров гетероструктур с поверхностными квантовыми точками InAs/GaAs / А.П. Горшков, С.Б. Левичев, И.А. Карпович // III Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников: Материалы конференции, Санкт-Петербург, 5-8 декабря 2001. - Санкт-Петербург, СПбГПУ,2001.-С. 25.

А4. Фотоэлектрическая спектроскопия гетероструктур с квантовыми точками InAs/GaAs в системе полупроводник/электролит / И.А. Карпович, С.Б. Левичев, С.В. Морозов, Б.Н. Звонков, Д.О. Филатов, А.П. Горшков, С.Ю. Ермаков // Известия АН, сер. Физическая -

2002. - Т.66 - С. 186.

А5. Photoelectric spectroscopy of InAs/GaAs quantum dot structures in a semiconductor/electrolyte system / I.A. Karpovich, S.B. Levichev, S.V. Morozov, B.N. Zvonkov, D.O. Filatov, A.P. Gorshkov, S Yu'Erma-kov // Nanotechnology - 2002, V. 1 - p. 445.

A6. И.А. Карпович И.А. Исследование эффекта Штарка на экситонах в квантовой яме InGaAs/GaAs методом фотоэлектрической спектроскопии в системе полупроводник/электролит И.А. Карпович,

А.П. Горшков, Н.В. Байдусь // Труды 2-го рабочего совещания по проекту НАТО SfP-9737799 Полупроводники. Апрель 2002 г. -Н. Новгород: ТАЛАМ - С. 84.

А7. Морфология и фотоэлектронные спектры гетероструктур с поверхностными квантовыми точками InAs/GaAs / А.П. Горшков, С.Б. Ле-вичев, С.В. Морозов, И.А. Карпович // Вестник Нижегородского университета, серия физическая 1(3) — 2002 — С. 54.

А8. Morphology, optical and photoelectrical properties of the InAs/GaAs quantum dots grown by Metal Organic Vapor Phase Epitaxy 7 I.A. Kar-povich, N.V. Baius, B.N. Zvonkov, S.V. Morozov, S.B. Levichev, D.O. Filatov, A.V. Zdoroveishev, A.P. Gorshkov // 26th International Conference on the Physics of Semiconductors: Abstracts of the ICPS 26, Edinburgh, Scotland, UK, 29 July -2 August 2002. - Edinburgh: Institute of Physics, 2002. - P. 321.

A9. AFM investigation of the buried InAs/GaAs quantum dots with in situ monitoring of etching process by photoelectric and photoluminescence spectroscopy / I.A.Karpovich, A.V.Zdoroveishev, A.P.Gorshkov, D.O.Filatov, R.N.Skvortsov // Scanning Probe Microscopy: Proceedings, N.Novgorod, Russia, March 2-5 2003. - N.Novgorod: IPM RAS, 2003. -P. 98.

A10. AFM investigation of the buried InAs/GaAs quantum dots with in situ monitoring of etching process by photoelectric and photoluminescence spectroscopy / I.A.Karpovich, A.V.Zdoroveishev, A.P.Gorshkov, D.O.Filatov, R.N.Skvortsov // Phys. Low-Dim. Struct. - 2003. - V. 3/4. -P. 191

All. Фотоэлектрические свойства диодов Шоттки на основе квантово-размерных структур GaAs/InGaAs/InAs / И.А. Карпович, С.В. Тихов, Н.В. Байдусь, Б.Н. Звонков, А.П. Горшков, Е.Л. Шоболов, // Нанофо-тоника: Материалы совещания, Н. Новгород, 15-20 марта 2003 г. — Н. Новгород: ИФМ РАН, 2003. - С. 81.

А12. Горшков А.П. Квантово-размерный эффект Штарка в гетерострукту-рах с квантовыми точками InAs/GaAs /А.П. Горшков, И.А. Карпович // Тезисы восьмой нижегородской сессии молодых ученых. Естественнонаучные дисциплины г. Нижний Новгород 25 -30 апреля 2003 - изд. Гладкова О.В. - 2003 - С. 64.

А13. Фотоэлектрические свойства диодов Шоттки на основе квантово-размерных структур GaAs/InGaAs/InAs / И.А. Карпович, С.В. Тихов, Н.В. Байдусь, Б.Н. Звонков, А.П. Горшков, Е.Л. Шоболов, // Известия АН, сер. Физическая - 2004. - Т.68 - С. 90.

А14. Управление энергетическим спектром квантовых точек InAs/GaAs изменением толщины и состава тонкого двойного покровного слоя GaAs/InGaAs / И.А. Карпович, Б.Н. Звонков, С.Б. Левичев, Н.В. Байдусь, С.В. Тихов, Д.О. Филатов, А.П. Горшков, С.Ю. Ермаков. // ФТП - 2004. - Т. 38. - С. 448.

А15. Исследование эффекта Штарка в гетеронаноструктурах с квантовыми точками и ямами In(Ga)As/GaAs методом фотоэлектрической спектроскопии / А.П. Горшков, И.А. Карпович, A.B. Кудрин, С.А. Сидорова // VI Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников: Материалы конференции, Санкт-Петербург, 8-10 декабря 2004. - Санкт-Петербург, СПбГПУ, 2004. - С. 61.

А16. Исследование эффекта Штарка в гетеронаноструктурах с квантовыми точками InAs/GaAs методом фотоэлектрической спектроскопии на барьере полупроводник/электролит / А.П. Горшков, М.В. Аруша-нова, A.B. Кудрин, И.А. Карпович // Тезисы девятой нижегородской сессии молодых ученых. Естественнонаучные дисциплины, г. Нижний Новгород, 25 - 30 апреля 2004 - изд. Гладкова О.В. - 2004 - С 81.

Al7. Горшков А.П. Исследование эффекта Штарка в гетеронаноструктурах с квантовыми точками и ямами In(Ga)As/GaAs методом фотоэлектрической спектроскопии / А.П. Горшков, И.А. Карпович, A.B. Кудрин // Нанофизика и наноэлектроника: Материалы симпозиума, Н. Новгород, 25-29 марта 2005 г. - Н. Новгород: ИФМ РАН, 2005.-С. 316.

А18. Кудрин A.B. Исследование эффекта Штарка в гетеронаноструктурах с квантовыми точками InAs/GaAs методом фотоэлектрической спектроскопии / A.B. Кудрин, И.А. Карпович, А.П. Горшков // Тезисы десятой нижегородской сессии молодых ученых. Естественнонаучные дисциплины г. Нижний Новгород, 17- 22 апреля 2005 - С. 32.

А19. Горшков А.П. Исследование влияния электрического поля на спектры фоточувствительности квантовых ям In(Ga)As/GaAs при низких температкрах / А.П. Горшков, С.А. Сидорова, И.А. Карпович // Тезисы десятой нижегородской сессии молодых ученых. Естественнонаучные дисциплины, г. Нижний Новгород, 17- 22 апреля 2005 - С. 52.

А20. А.П. Горшков Исследование эффекта Штарка в гетеронаноструктурах с квантовыми точками и ямами In(Ga)As/GaAs методом фотоэлектрической спектроскопии / А.П. Горшков, И.А. Карпович, A.B. Кудрин // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования — 2006 — № 5 — С. 25.

Подписано в печать 02.11.2006 г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура «Тайме». Усл. п. л. 1. Заказ № 1580. Тираж 100 экз.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Нижегородского госуниверситета им. Н.И. Лобачевского. Лиц. ПД № 18-0099 от 4.05.01 г. 603000, г. Н. Новгород, ул. Б. Покровская, 37

Введение.

Список основных сокращений и обозначений.

1. НЕКОТОРЫЕ ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА КВАНТОВО-РАЗМЕРНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР In(Ga)As/GaAs (обзор литературы).

1.1. Методы диагностики энергетического спектра ГНС.

1.2. Квантово-размерный эффект Штарка в ГКЯ.

1.3. Квантово-размерный эффект Штарка в ГКТ.

1.4. Температурная зависимость фоточувствительности от КТ.

2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Модельные гетеронаноструктуры GaAs/In(Ga)As с КЯ и КТ.

2.2. Фотоэлектрическая спектроскопия на барьерах ГНС с металлом и электролитом.

2.3. Вольтамперные и вольтфарадные характеристики барьеров.

2.4. Особенности влияния электрического поля на спектры фоточувствительности ГНС.

3. КВАНТОВО-РАЗМЕРНЫЙ ЭФФЕКТ ШТАРКА В ГЕТЕРОНАНОСТРУКТУРАХ С КВАНТОВЫМИ ЯМАМИ.

3.1. Квантово-размерный эффект Штарка в ГКЯ в системе полупроводник/электролит.

3.2. Оптический модулятор на одной КЯ.

3.3. Квантово-размерный эффект Штарка в ГКЯ при низких температурах.

4. КВАНТОВО-РАЗМЕРНЫЙ ЭФФЕКТ ШТАРКА И ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СПЕКТРОВ В ГЕТЕРОНАНОСТРУКТУРАХ С КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ.

4.1. Квантово-размерный эффект Штарка на барьерах ГКТ с металлом и электролитом. Дипольный момент КТ.

4.2. Влияние параметров тонкого двойного покровного слоя GaAs / InxGai.xAs 104 на дипольный момент КТ.

4.3. Температурная зависимость фотоэлектрических спектров в ГКЯ и ГКТ GaAs/In(Ga)As.

Актуальность темы

Квантово-размерные полупроводниковые гетеронаноструктуры (ГНС) привлекают большое внимание исследователей благодаря своим уникальным физическим свойствам и широким возможностям технического применения в нано- и оптоэлектронике [1,2]. Особенно большой интерес вызывают ГНС на основе прямозонных полупроводников АЗВ5 с квантовыми ямами (КЯ) и квантовыми точками (КТ), в частности, ГНС на основе гетеропары In(Ga)As/GaAs. Высокая эффективность излучательной рекомбинации в таких структурах позволяет значительно улучшить характеристики светоизлучающих приборов на их основе - светодиодов и лазеров.

Влияние электрического поля на энергетический спектр квантово-размерных слоев, которое называют квантово-размерным эффектом Штарка (КЭШ), представляет значительный интерес в фундаментальном и прикладном отношении. Его исследование позволяет определить дипольный момент неравновесных электронно-дырочных пар, в частности связанных пар - экситонов, который чувствителен к распределению химического состава и поля упругих напряжений в этих слоях. С помощью КЭШ можно управлять спектром оптического поглощения и излучения ГНС. На этом эффекте основана работа быстродействующих электрооптических модуляторов, которые обычно представляют собой многоямную ГНС, встроенную в p-i-n диод.

Цель и основные задачи работы

Основной целью данной работы было изучение методами фотоэлектрической спектроскопии на барьерах полупроводник/металл и полупроводник/электролит влияния электрического поля на энергетический спектр экситонов в КЯ InGaAs/GaAs и КТ InAs/GaAs. Объектом исследования были ГНС, выращенные методом газофазной эпитаксии из металлорганических соединений (МОС) при атмосферном давлении водорода - газа-носителя паров МОС (метод ГФЭ МОС АДВ).

В связи с тем, что ранее методы фотоэлектрической спектроскопии на этих барьерах не применялись для исследования КЭШ и структуры, выращенные методом ГФЭ МОС АДВ, не исследовались в этом отношении, определились следующие основные задачи исследования:

1. Разработка методики исследования влияния электрического поля на фотоэлектрические спектры КЯ и КТ In(Ga)As/GaAs в барьерах полупроводник/металл (барьер Шоттки) и полупроводник/электролит. Выбор этих барьерных структур был обусловлен относительной простотой их изготовления по сравнению с обычно применяемыми p-i-n диодными структурами. Кроме того, система полупроводник/электролит позволяет исследовать ГНС со сверхтонким покровным слоем и даже без него, что невозможно с другими барьерными структурами. Однако, в связи с тем, что система полупроводник/электролит обладает фотоэлектрохимической активностью, особое внимание было уделено выделению физических эффектов влияния электрического поля в этой системе от фотоэлектрохимических эффектов. Система полупроводник/электролит уникальна также в том отношении, что позволяет осуществлять электрохимическую модификацию поверхности ГНС и контролировать in situ влияние этой модификации на фотоэлектрические и фотолюминесцентные спектры ГНС.

2. Исследование квантово-размерного эффекта Штарка на экситонах в гетероструктурах с КЯ (ГКЯ) и КТ (ГКТ) In(Ga)As/GaAs, выращенных ГФЭ МОС АДВ, в частности влияния температуры на спектр экситонов в КЯ и влияния толщины и состава покровного слоя на дипольный момент экситонов в КТ.

3. Исследование температурной зависимости фотоэлектрических спектров ГНС с КТ и КЯ в связи с выяснением механизма эмиссии фотовозбужденных носителей с уровней размерного квантования.

Научная новизна работы

1. Разработана новая методика исследования КЭШ в ГНС с одиночными слоями КЯ и КТ In(Ga)As/GaAs методом фотоэлектрической спектроскопии на барьерах полупроводник/металл (электролит). Выяснены условия, при которых последний метод применим для исследования КЭШ, и показано, что он позволяет исследовать КЭШ в ГНС со сверхтонким покровным слоем (< 5 нм).

2. Обнаружено, что в некоторых ГНС с КЯ InGaAs/GaAs, выращенных ГФЭ МОС АДВ, при низких температурах наряду с обычными экситонами, энергия образования которых уменьшается с ростом напряженности поля, образуются «аномальные» экситоны, энергия образования которых практически не зависит от напряженности поля.

3. На ГНС с КТ InAs/GaAs установлена зависимость величины и знака дипольного момента КТ от толщины и состава тонкого двойного покровного слоя GaAs/InGaAs.

4. Выяснен механизм эмиссии носителей из КТ, встроенных в области пространственного заряда ГНС.

Практическая ценность работы

Результаты работы могут быть использованы для проверки соответствия действительности различных моделей физико-химической структуры КТ, поскольку, теоретическое моделирование такой структуры КТ должно давать не только правильные значения энергии основного перехода, но и более чувствительного к деталям структуры параметра - дипольного момента.

Методики исследования КЭШ на ГНС с одиночными слоями КЯ и КТ могут быть использованы для отработки технологии и определения оптимальных параметров ГНС для электрооптических модуляторов.

По материалам диссертации разработана и поставлена лабораторная работа для студентов «Исследование квантово-размерного эффекта Штарка в гетеронаноструктурах с квантовыми ямами InGaAs/GaAs методом фотоэлектрической спектроскопии»

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Методы фотоэлектрической спектроскопии на барьерах полупроводника с металлом (электролитом) при выполнении некоторых условий применимы для исследования эффекта Штарка в гетеронаноструктурах GaAs/InGaAs с одиночными слоями КЯ и КТ. Второй метод позволяет изучать энергетические спектры квантово-размерных структур со сверхтонким покровным слоем и даже без него.

2. В структурах с КЯ InxGai„xAs/GaAs, выращенных ГФЭ МОС АДВ, при низких температурах (ниже «50 К) обнаружено образование наряду со свободными экситонами, энергетическое положение фотоэлектрического пика от которых зависит от напряжения на барьере, также «аномальных» экситонов, нечувствительных к напряжению на барьере.

3. Дипольный момент экситонов в КТ InAs/GaAs при малых толщинах двойного покровного слоя GaAs/InxGai.xAs зависит от ширины слоя КЯ InxGai.xAs и толщины внешнего слоя GaAs. Нанесение на слой КТ слоя КЯ увеличивает аномальный дипольный момент КТ. Аномальный по знаку при больших толщинах GaAs дипольный момент уменьшается с уменьшением толщины этого слоя и при толщине а 3 нм меняет знак. Эти зависимости дипольного момента связываются с изменениями морфологии, химического состава и поля упругих напряжений в КТ при изменении параметров покровного слоя.

4. В исследованных структурах эмиссия носителей из КТ, расположенных в области пространственного заряда, в матрицу происходит непосредственно с уровней возбуждения до релаксации фотовозбужденных носителей в основное состояние, причем из основного состояния эмиссия идет по термоактивированному туннельному механизму через второй уровень возбуждения.

Личный вклад

Автором внесен определяющий вклад в разработку методик исследования и получение основных экспериментальных результатов. Планирование экспериментов, обсуждение и анализ результатов проводились совместно с научным руководителем работы. Исследованные в работе структуры выращены в группе эпитаксиальной технологии НИФТИ Б.Н. Звонковым.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на 26 международной конференции по физике полупроводников «ICPS - 26» (Эдинбург, Великобритания, 2002 г.), Всероссийской конференции «Нанофотоника» (г. Нижний Новгород, 2003, 2005), Всероссийских молодежных конференциях по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (г. Санкт- Петербург, 2001, 2004 гг.), нижегородских сессиях молодых ученых (г. Нижний Новгород, 2003,2004,2005,2006 гг.).

Публикации

По материалам диссертационной работы опубликованы 20 научных работ: 7 статей и 13 публикаций в материалах конференций.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения. Общий объем диссертации составляет 134 страницы, включая 90 рисунков. Список цитируемой литературы содержит 91 наименование, список работ автора по теме диссертации 20 наименований.

Основные выводы по материалу этой главы приведены в заключении в пунктах 8-12.

Заключение

1. Установлено, что вольтамперные и вольтфарадные характеристики электролитического контакта с различными электролитами (КС1, НС1, КОН) к ГНС GaAs/In(Ga)As при обратном смещении на барьере совпадают с аналогичными характеристиками металлических контактов (Аи, Pd) с барьером Шоттки и описываются диодной теорией барьера Шоттки. Прямые ветви вольтамперных характеристик электролитичекого контакта отличаются от вольтамперных характеристик металлических контактов значительно бо'льшим значением показателя неидеальности, что связано с падением напряжения в электролите.

2. Обнаружены необратимые эффекты влияния электрического поля на спектры ФПЭ ГНС с тонким (меньше «10 нм) покровным слоем: деградация спектров при длительной (часы) выдержке ГНС в электролите, необратимое красное смещение спектра после анодной поляризации в ГНС на проводящей подложке и голубое смещение в ГНС на полуизолирующей подложке и др. Эти явления объяснены окислением покровного слоя ГНС и связанными с окислением процессами дефектообразования в покровном слое и релаксации упругих напряжений в КТ.

3. Показано, что при определенных условиях можно практически полностью исключить необратимые эффекты влияния электрического поля на спектры ФПЭ, связанные с фотоэлектрохимической активностью электролитического контакта, и изучать обратимые физические эффекты влияния электрического поля, в частности исследовать эффект Штарка на ГНС с ультратонким покровным слоем и даже без него.

4. Методом спектроскопии ФПЭ показано, что КЭШ на экситонах в одиночной КЯ проявляется в красном смещении и уширении экситонного пика фоточувствительности с ростом напряженности поля в барьере и полном его гашении в достаточно сильных электрических полях в согласии данными исследования КЭШ методом спектроскопии оптического поглощения многоямных структур, встроенных в pin-диод. На спектре ФПЭ от поверхностной КЯ экситонный пик фоточувствительности не наблюдается, и КЭШ в этой структуре проявляется в размытии красного границы фоточувствительности от КЯ, которое связывается с эффектом Франца- Келдыша. Практически подтверждена применимость спектроскопии ФПЭ для исследования КЭШ в одиночных КЯ, и выявлены некоторые новые возможности этой методики.

5. Предложена схема оптического модулятора лазерного излучения на одноямной гетероструктуре с барьером Шоттки с использованием явления многократного внутреннего отражения излучения в структуре.

6. Методом спектроскопии ФБШ обнаружено, что в некоторых ГКЯ при температурах ниже « 50 К наблюдается образование наряду с обычными экситонами, энергетическое положение фотоэлектрического пика от которых зависит от напряженности поля, также «аномальных» экситонов, положение пика от которых практически не зависит от напряженности поля.

7. Установлено, что в некоторых КЯ при низких температурах генерируются только аномальные экситоны, в других КЯ той же структуры -оба типа экситонов. Не обнаружено связи эффекта образования аномальных экситонов с шириной КЯ и особенностями технологии выращивания структур, но установлено, что генерации аномальных экситонов способствует дефектообразование при анодном окислении покровного слоя структуры. Предполагается, что аномальные экситоны могут быть связаны на донорно-акцепторных парах.

8. Показано что методы спектроскопии ФПЭ и ФБШ применимы для исследования эффекта Штарка в ГКТ GaAs/InAs. С применением этих методов показано, что в ГКТ п- и р-типа, выращенных ГФЭ МОС АДВ, с одиночными слоями КТ и комбинированными слоями КЯ/КТ при относительно толстом покровном слое GaAs дипольный момент имеет аномальный знак.

9. Установлено, что заращивание слоя КТ InAs перед нанесением покровного слоя GaAs промежуточным слоем КЯ InGaAs приводит к увеличению аномального дипольного момента КТ, который при тонком внешнем покровном слое GaAs (5 нм) уменьшается с увеличением ширины слоя КЯ, а при толстом покровном слое GaAs (50 нм) слабо возрастает. Влияние промежуточного слоя КЯ в основном связано с изменением морфологии и химического состава КТ при нанесении слоя КЯ.

10. Установлено, что в структурах с комбинированным слоем КЯ/КТ уменьшение толщины внешнего покровного слоя GaAs приводит к уменьшению аномального дипольного момента и при толщине этого слоя 3 нм дипольный момент меняет знак, т. е. становится нормальным. Влияние толщины покровного слоя GaAs на дипольный момент КТ в основном связано с изменением поля упругих напряжений в КТ.

11. Проведен анализ температурной зависимости малосигнальной фотоэде от КТ при различных условиях фотовозбуждения (с подсветкой и без подсветки), и установлены условия, при которых можно определить энергию активации процесса эмиссии носителей из КТ.

12. Из исследований спектров фотоэде от КТ, встроенных в барьер Шоттки, при пониженных температурах установлено, что энергия активации фоточувствительности уменьшается с увеличением энергии фотонов возбуждающего излучения, и для оптических переходов на второй уровень возбуждения КТ она становится равной нулю. При фотовозбуждении КТ в области основного и первого возбужденного состояний имеет место термоактивированный туннельный механизм эмиссии носителей через промежуточное состояние на втором уровне возбуждения КТ.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю Игорю Алексеевичу Карповичу за предложенную тему исследования постоянное внимание к работе, помощь в подготовке экспериментов и обсуждении результатов. Автор благодарен Б.Н. Звонкову за изготовление гетероструктур, необходимых для исследований, П.Б. Деминой за измерения спектров фотолюминесценции, С. В. Тихову за создание диодов Шоттки, Научно-Образовательному Центру «Физика Твердотельных Наноструктур» за предоставленное оборудование для исследований, а также М.О. Марычеву, А.В. Здоровейщеву и аспирантам А.В. Кудрину и J7.A. Истомину за помощь в проведении некоторых экспериментов.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

А1. Фотоэлектрическая спектроскопия гетероструктур с квантовыми точками InAs/GaAs в системе полупроводник/электролит / И.А. Карпович,

A.П. Горшков, С.Б. Левичев и др. // ФТП - 2001. - Т. 35 - С. 564.

А2. Фотоэлектрическая спектроскопия гетероструктур с квантовыми точками InAs/GaAs в системе полупроводник/электролит / И.А. Карпович, С.Б. Левичев, С.В. Морозов, Б.Н. Звонков, Д.О. Филатов, А.П. Горшков, С.Ю. Ермаков // Нанофотоника: Материалы совещания, Н. Новгород, 26-29 марта 2001 г. - Н. Новгород: ИФМ РАН, 2001. - С. 81-84.

A3. Горшков А.П. Исследование фотоэлектрических спектров гетероструктур с поверхностными квантовыми точками InAs/GaAs / А.П. Горшков, С.Б. Левичев, И.А. Карпович // III Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников: Материалы конференции, Санкт-Петербург, 5-8 декабря 2001. - Санкт-Петербург, СПбГПУ, 2001. - С. 25.

А4. Фотоэлектрическая спектроскопия гетероструктур с квантовыми точками InAs/GaAs в системе полупроводник/электролит / И.А. Карпович, С.Б. Левичев, С.В. Морозов, Б.Н. Звонков, Д.О. Филатов, А.П. Горшков, С.Ю. Ермаков // Известия АН, сер. Физическая - 2002. - Т.66 - С. 186-188.

А5. Photoelectric spectroscopy of InAs/GaAs quantum dot structures in a semiconductor/electrolyte system / I.A. Karpovich, S.B. Levichev, S.V. Morozov,

B.N. Zvonkov, D.O. Filatov, A.P. Gorshkov, S Yu Ermakov // Nanotechnology -2002, V. 1-p. 445-450.

A6. И.А. Карпович И.А. Исследование эффекта Штарка на экситонах в квантовой яме InGaAs/GaAs методом фотоэлектрической спектроскопии в системе полупроводник/электролит И.А. Карпович, А.П. Горшков, Н.В. Байдусь // Труды 2-го рабочего совещания по проекту НАТО SfP-9737799 Полупроводники. Апрель 2002 г. - Н. Новгород: ТАЛАМ - С. 84.

А7. Морфология и фотоэлектронные спектры гетероструктур с поверхностными квантовыми точками InAs/GaAs / А.П. Горшков, С.Б. Левичев, С.В. Морозов, И.А. Карпович // Вестник Нижегородского университета, серия физическая 1(3) - 2002 - С. 54.

А8. Morphology, optical and photoelectrical properties of the InAs/GaAs quantum dots grown by Metal Organic Vapor Phase Epitaxy / I.A. Karpovich, N.V. Baius, B.N. Zvonkov, S.V. Morozov, S.B. Levichev, D.O. Filatov, A.V. Zdoroveishev, A.P. Gorshkov // 26th International Conference on the Physics of Semiconductors: Abstracts of the ICPS 26, Edinburgh, Scotland, UK, 29 July -2 August 2002. - Edinburgh: Institute of Physics, 2002. - P. 321.

A9. AFM investigation of the buried InAs/GaAs quantum dots with in situ monitoring of etching process by photoelectric and photoluminescence spectroscopy / I.A.Karpovich, A.V.Zdoroveishev, A.P.Gorshkov, D.O.Filatov,

R.N.Skvortsov // Scanning Probe Microscopy: Proceedings, N.Novgorod, Russia, March 2-5 2003. - N.Novgorod: IPM RAS, 2003. - P. 98-100.

A10. AFM investigation of the buried InAs/GaAs quantum dots with in situ monitoring of etching process by photoelectric and photoluminescence spectroscopy / I.A.Karpovich, A.V.Zdoroveishev, A.P.Gorshkov, D.O.Filatov, R.N.Skvortsov // Phys. Low-Dim. Struct. - 2003. - V. 3/4. - P. 191

All. Фотоэлектрические свойства диодов Шоттки на основе квантово-размерных структур GaAs/InGaAs/InAs / И.А. Карпович, С.В. Тихов, Н.В. Байдусь, Б.Н. Звонков, А.П. Горшков, E.J1. Шоболов, // Нанофотоника: Материалы совещания, Н. Новгород, 15-20 марта 2003 г. - Н. Новгород: ИФМ РАН,2003.-С. 81.

А12. Горшков А.П. Квантово-размерный эффект Штарка в гетероструктурах с квантовыми точками InAs/GaAs /А.П. Горшков, И.А. Карпович // Тезисы восьмой нижегородской сессии молодых ученых. Естественнонаучные дисциплины г. Нижний Новгород 25 - 30 апреля 2003 - изд. Гладкова О.В. -2003-С. 64.

А13. Фотоэлектрические свойства диодов Шоттки на основе квантово-размерных структур GaAs/InGaAs/InAs / И.А. Карпович, С.В. Тихов, Н.В. Байдусь, Б.Н. Звонков, А.П. Горшков, E.J1. Шоболов, // Известия АН, сер. Физическая - 2004. - Т.68 - С. 90-93.

А14. Управление энергетическим спектром квантовых точек InAs/GaAs изменением толщины и состава тонкого двойного покровного слоя GaAs/InGaAs / И.А. Карпович, Б.Н. Звонков, С.Б. Левичев, Н.В. Байдусь, С.В. Тихов, Д.О. Филатов, А.П. Горшков, С.Ю. Ермаков. // ФТП - 2004. - Т. 38. -С. 448-454.

А15. Исследование эффекта Штарка в гетеронаноструктурах с квантовыми точками и ямами In(Ga)As/GaAs методом фотоэлектрической спектроскопии / А.П. Горшков, И.А. Карпович, А.В. Кудрин, С.А. Сидорова // VI Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников: Материалы конференции, Санкт-Петербург, 8-10 декабря 2004. - Санкт-Петербург, СПбГПУ, 2004. - С. 61.

А16. Исследование эффекта Штарка в гетеронаноструктурах с квантовыми точками InAs/GaAs методом фотоэлектрической спектроскопии на барьере полупроводник/электролит / А.П. Горшков, М.В. Арушанова, А.В. Кудрин, И.А. Карпович // Тезисы девятой нижегородской сессии молодых ученых. Естественнонаучные дисциплины, г. Нижний Новгород, 25 - 30 апреля 2004 -изд. Гладкова О.В. - 2004 - С 81.

А17. Горшков А.П. Исследование эффекта Штарка в гетеронаноструктурах с квантовыми точками и ямами In(Ga)As/GaAs методом фотоэлектрической спектроскопии / А.П. Горшков, И.А. Карпович, А.В. Кудрин // Нанофизика и наноэлектроника: Материалы симпозиума, Н. Новгород, 25-29 марта 2005 г. -Н. Новгород: ИФМ РАН, 2005. - С. 316.

А18. Кудрин А.В. Исследование эффекта Штарка в гетеронаноструктурах с квантовыми точками InAs/GaAs методом фотоэлектрической спектроскопии / А.В. Кудрин, И.А. Карпович, А.П. Горшков // Тезисы десятой нижегородской сессии молодых ученых. Естественнонаучные дисциплины г. Нижний Новгород, 17- 22 апреля 2005 - С. 32.

А19. Горшков А.П. Исследование влияния электрического поля на спектры фоточувствительности квантовых ям In(Ga)As/GaAs при низких температкрах / А.П. Горшков, С.А. Сидорова, И.А. Карпович // Тезисы десятой нижегородской сессии молодых ученых. Естественнонаучные дисциплины, г. Нижний Новгород, 17- 22 апреля 2005 - С. 52.

А20. А.П. Горшков Исследование эффекта Штарка в гетеронаноструктурах с квантовыми точками и ямами In(Ga)As/GaAs методом фотоэлектрической спектроскопии / А.П. Горшков, И.А. Карпович, А.В. Кудрин // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования - 2006 - №5 - С. 25.

1.Н. Леденцов, В.М. Устинов, В.А. Щукин и др // ФТП. - 1998. Т. 32 - С. 385.

2. Bimberg, D. Quantum dot heterostructures / D. Bimberg, M. Grundmann, N.N. Ledentsov. N.Y. USA : John Wiley & Sons, 1999 - 338 p.

3. Полупроводниковые лазеры на длину волны 980 нм с широкими туннельно-связанными волноводами / Н.Б. Звонков, С.А. Ахлестина, А.В. Ершов и др. // Квантовая электроника 1999. - Т. 26 - С. 217.

4. Surfactant effect of bismuth in MOVPE growth of the InAs quantum dots on GaAs / B.N.Zvonkov, I.A.Karpovich, N.V.Baidus et al. // Nanotechnology -2000.-Vol. 11-P. 221.

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

6. Grundmann, М. Nano-Optoelectronics. Concepts, Physics and Devices / M. Grundmann. Berlin: Springer, 2002.-442 p.

7. Алферов, Ж.И. История и будущее полупроводниковых гетероструктур / Ж.И. Алферов// ФТП 1998. - Т. 32. - С. 3.

8. Linear and nonlinear optical properties of semiconductors quantum wells / S. Schmitt-Rink, D.S. Chemla, D.A.B. Miller et al. // Adv. Phys. 1989 - Vol. 38 -P. 89.

9. Reflectance line shapes from GaAs/GaixAlxAs quantum well structures / X.L. Zheng, D. Heinmann, B. Lax et al. // Appl. Phys. Lett. 1988 - Vol. 52 - P. 287.

10. Photovoltage and photoreflectance spectroscopy of InAs/GaAs self-organized quantum dots / B.Q. Sun, Z.D. Lu, D.S. Jiang et al. // Appl. Phys. Lett. -1998-Vol. 73-P. 2657.

11. Electron-filling modulation reflectance in charged self-assembled InxGal-xAs quantum dots / T.M. Hsu, W.H. Chang, K.F. Tsai et al. // Phys. Rev. В- 1999-Vol. 60-P. 2189.

12. Электроотражение и отражение структуры GaAs/AlGaAs с одиночной квантовой ямой при комнатной температуре / А.А. Герасимович, С.В. Жоховец, Г. Гобш, и др. // ФТП год - Т. 39 - С. 729.

13. Phonons and radiative recombination in self-assembled quantum dots / S. Fafard, R. Leon, D. Leonard et al. // Phys. Rev. В 1995 - Vol 52 - P. 5752.

14. Carrier relaxation and thermal activation of localized excitons in self-organized InAs multilayers grown on GaAs substrates / Z. Y. Xu, Z. D. Lu, X. P. Yang et al. // Phys. Rev. В 1996 - Vol. 54 - P. 11528.

15. Effect of an electric field on the luminescence of GaAs quantum wells / E.E. Mendes, G. Bastard, L.L. Chang et al. // Phys. Rev. В 1986 - Vol. 26 - P. 7101.

16. Carrier relaxation and electronic structure in InAs self-assembled quantum dots / К. H. Schmidt, G. Medeiros-Ribeiro, M. Oestreich et al. // Phys. Rev. В 1996 - Vol. 54 - P. 11346.

17. Multiphonon-relaxation processes in self-organized InAs/GaAs quantum dots / R. Heitz, M. Grundmann, N. N. Ledentsov, L. Eckey et al. // Appl. Phys. Lett.- 1996-Vol. 68-P. 361.

18. Kronik L. Surface photovoltage phenomena: theory, experiment, and applications / L. Kronik, Y. Shapira // Surface Science Reports 1999 - Vol. 37 -P. 1.

19. Фотоэлектрические свойства эпитаксиальных гетероструктур GaAs/InGaAs с квантовой ямой / И.А. Карпович, В.Я. Алешкин, А.В. Антон и др. // ФТП 1990 - Т. 24 - С. 2172.

20. Determination of transition energies and oscillator strengths in GaAs-AlxGai.xAs multiple quantum wells using photovoltage-induced photocurrent spectroscopy / P.W. Yu, G.D. Sanders, D.C. Reynolds, et al. // Phys. Rev. В -1987-Vol. 35-P. 9250.

21. Photovoltage and photocurrent spectroscopy of p+ i - n GaAs/AlGaAs quantum well heterostructures / L. Tarricone, C. Arena, A. Parisini et al. // Appl. Phys.- 1992-Vol. 72-P. 3578.

22. Excitonic transitions and optically excited transport in GaAs/AlxGai-xAs quantum wells in an electric field / R. T. Collins, L. Vina, W. I. Wang et al. // Superlattices and microstructures 1987 - Vol. 3 - P. 291.

23. He X. Well resolved room-temperature photovoltage spectra of GaAs-GalnP quantum wells and superlattices / X. He, M. Raseghi // Appl.Phys.Lett -1993-Vol. 62-P. 618.

24. Карпович И.А. Диагностика гетероструктур с квантовыми ямами методом спектроскопии конденсаторной фотоэдс / И.А. Карпович, Д.О. Филатов // ФТП 1996 - Т. 30 - С. 1745.

25. Electric field dependence of optical absorption near the band gap of quantum-well structures / D.A.B. Miller, D.S. Chemla, T.S. Damen et al. // Phys. Rev. В 1985 - Vol. 32 - P. 1043.

26. Charged Excitons in Self-Assembled Semiconductor Quantum Dots / R. J. Warburton, C. S. Du'rr, K. Karrai et al. // Phys Rev. Lett. 1997 - Vol. 79 - P. 5282.

27. Kane E.O. Band structure of indium antimonide / E.O. Kane // J. Phys. Chem. Solids 1957 - Vol. 1 - P. 249.

28. Исследование физических свойств квантовых слоев InxGai.xAs, выращенных на плоскостях (001) и (111)А арсенида галлия / В.Я.Алешкин,

29. A.В.Аншон, Т.С.Бабушкина и др. // В сб.: Многослойные полупроводниковые структуры и сверхрешетки. Диагностика, высокочастотные эффекты — Под ред. А.М.Белянцева и Ю.А.Романова ИПФ АН СССР. Н.Новгород- 1990- С. 152.

30. Optical investigation of highly strained InGaAs-GaAs multiple quantum wells / G. Ji, D. Huang, U.K. Reddy, T.S. Henderson et al. // J. Appl. Phys. 1987 -Vol. 62-P. 3366

31. Демиховский В.Я. Физика квантовых низкоразмерных структур /

32. B.Я. Демиховский, Г.А. Вугальтер // М: Логос, 2000. 248 с.

33. Розеншер Э. Оптоэлектроника / Э Розеншер, Б. Винтер// М: Техносфера, 2004. 592 с.

34. Fafard S. Near-surface InAs/GaAs quantum dots with sharp electronic shells / S. Fafard // Appl. Phys. Lett. 2000 - Vol. 76 - P. 2707.

35. Photocurrent studies of the carrier escape process from InAs self-assembled quantum dots / W.H. Chang, Т. M. Hsu, С. C. Huang et al. // Phys. Rev. В.-2000-Vol. 62-P. 6959.

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

37. Giant permanent dipole moments of excitons in semiconductor nanostructures / R. J. Warburton, C. Schulhauser, D. Haft et al. // Phys Rev. B. -2002 Vol. 65-P. 113303

38. Heller W. Electric-field effects on excitons in quantum dots / W. Heller, U. Bockelmann, and G. Abstreiter // Phys. Rev. В 1998 - Vol. 57 - P. 6270.

39. D.Bimberg, N.N.Ledentsov, M.Grundmann, et. al. // Abst. of the Int. Symp. Nanosructures: Physics and Technology St.Petersburg, Russia 1995 - P. 167.

40. Marzin J-Y. Calculation of the energy levels in InAs/GaAs quantum dots / J-Y.Marzin, and G.Bastard // Solid State Commun 1994 - Vol. 92 - P. 437

41. Medeiros-Ribeiro G. Electron and hole energy levels in InAs self-assembled quantum dots / G. Medeiros-Ribeiro, D. Leonard, P.M. Petroff // Appl. Phys. Lett. 1995 - Vol. 66 - P. 1767.

42. Electric-field-dependent carrier capture and escape in self-assembled InAs/GaAs quantum dots / P.W. Fry, J.J. Finley, L.R. Wilson et al. // Appl. Phys. Lett.-2000-Vol. 77-P. 4344.

43. Photocurent and capacitance spectroscopy of Schottky barrier structures incorpoeating InAs/GaAs quantum dots / P.N. Brunkov, A. Patane, A. Levin et al. // Phys. Rev. B. 2002 - Vol. 65 - P. 085326.

44. Emission of electrons from the ground and first excited states of self-organized InAs/GaAs quantum dot structures / P.N. Brunkov, A.R. Kovsh, V.M. Ustinov et al. // Journal of electronic materials 1999 - Vol. 28 - P. 486.

45. Quantum-confined Stark shift in electroreflectance of InAs/InxGai.xAs self-assembled quantum dots / Т. M. Hsu,W.-H. Chang, С. C. Huang et al. // Appl. Phys. Lett. 2001 - Vol. 78 - P. 1760.

46. Essaoudi I. Quantum-confined Stark effects of an exciton bound to an ionized donor in a GaAs/Gai.xAlxAs quantum well / I. Essaoudi, B. Stebe, A. Ainane // Phys. Rev. B. 2001 - Vol 63 - P. 235311.

47. Sakaki H. Novel quantum-well optical bistability device with excellent on/offratio and high speed capability / H. Sakaki, H. Kurata, M. Yamanishi // Electronic letters 1988 - Vol. 24 - P. 1.

48. Electroabsorption effects in InxGaixAs/GaAs strained-layer superlattices / S. Niki, A.L. Kellner, S.C. Lin et al. // Appl. Phys. Lett. 1990 - Vol. 56 - P. 475.

49. Woodward Т.К. InxGaixAs/GaAs multiple quantum well optical modulators for the 1.02-1.07 цт wavelength range / Т.К. Woodward and T. Sizer // Appl. Phys. Lett. 1990 - Vol. 57 - P. 548.

50. Barker J. A. Theoretical analysis of electron-hole alignment in InAs-GaAs quantum dots / J. A. Barker and E. P. O'Reilly // Phys. Rev. В 2000 - Vol. 61-P. 13840.

51. Смещение Штарка состояний дырок одиночных квантовых точек InAs/GaAs, выращенных на подложках (100) и (311)А GaAs / М.М. Соболев, Г.Э. Цырлин, Ю.Б. Самсоненко и др. // ФТП 2005. Т. - 39 - С. 1088.

52. Inverted Electron-Hole Alignment in InAs-GaAs Self-Assembled Quantum Dots / P.W. Fry, I.E. Itskevich, D.J. Mowbray et al. // Phys. Rev. Lett. -2000-Vol. 84-P. 733.

53. Photocurrent spectroscopy of InAs/GaAs self-assembled quantum dots / P. W. Fry, I. E. Itskevich, S. R. Parnell et al. // Phys. Rev. B. 2000 - Vol. 62 - P. 16784.

54. Direct formation of vertically coupled quantum dots in Stranski-Krastanow growth / N.N. Ledentsov, V.A. Shchukin, M. Grundmann et al. // Phys. Rev. В 1996 - Vol. 54 - P. 8743.

55. Self-organized growth of regular nanometer-scale InAs dots on GaAs / J. M. Moison, F. Houzay, F. Barthe et al. // Appl. Phys. Lett. 1994 - Vol. 64 - P. 196.

56. Spontaneously ordered InAs self-assembled quantum dots grown on GaAs/InP substrate / B. Wang, Y. Peng, F. Zhao et al. //J. Cryst. Growth 1998 -Vol. 186-P. 43.

57. State filling and time-resolved photoluminescence of excited states in In^Gai.jAs/GaAs self-assembled quantum dots / S. Raymond, S. Fafard, P. J. Poole et al. // Phys.Rev. В 1996 - Vol. 54 - P. 11548.

58. Interdependence of strain and shape in self-assembled coherent InAs islands on GaAs / I. Kegel, Т. H. Metzger, P. Fratzl et al. // Europhys. Lett. 1999 - Vol. 45 - P. 222.

59. Nonuniform Composition Profile in InosGaosAs Alloy Quantum Dots / Liu, J. Tersoff, 0. Baklenov et al. // Phys. Rev. Lett. 2000 - Vol. 84 - P. 334.

60. Photocurrent and photoluminescence of a single self-assembled quantum dot in electric fields / F. Findes, M. Baier, E. Beham et al. / Appl. Phys. Lett. -2001 -Vol. 78-P. 2958.

61. Dependence of the emission wavelength on the internal electric field in quantum-dot laser structures grown by metal-organic chemical-vapor deposition / Passaseo, G. Maruccio, M. De Vitorio et al. // Appl. Phys. Lett. 2001 - Vol. 79 -P. 1435.

62. Sheng W. Electron-hole alignment in InAs/GaAs self-assembled quantum dots: Effects of chemical composition and dot shape / W. Sheng, J.P. Leburton // Phys. Rev. В 2001 - Vol. 63 - P. 161301.

63. Asymmetric Stark shift in AlxIn^As/AlyGai.yAs self-assembled dots / S. Raymond, J. P. Reynolds, and J. L. Merz et al. // Phys. Rev. В 1998 - Vol. 58 -P. 13415.

64. External-field effects on the optical spectra of self-assembled InP quantum dots / V. Nair, К Nishi, Y Masumoto et al. // Phys. Rev. В 2002 - Vol. 66-P. 235309.

65. S.V. Nair, J. Shumway, A. Zunger // Proceedings of the APS March meeting Seattle-2001.

66. Effect of carrier emission and retrapping on luminescence time decays in InAs/GaAs quantum dots / Weidong Yang, Roger R. Lowe-Webb, Hao Lee et al. // Phys. Rev. В 1997 - Vol. 56 - P. 13314.

67. Electron escape from InAs quantum dots / С. M. A. Kapteyn, F. Heinrichsdorff, O. Stier et al. // Phys. Rev. В 1999 - Vol. 60 14265.

68. Stier 0. Electronic and optical properties of strained quantum dots modeled by 8-band k-p theory / 0. Stier, M. Grundmann, and D Bimberg // Phys. Rev. В 1999 - Vol. 59 - P. 5688.

69. Comparison of the k.p and direct diagonalization approaches to the electronic structure of InAs/GaAs quantum dots / L.W. Wang, A.J. Williamson, A. Zunger et al.// Appl. Phys. Lett 2000 Vol. 76 - P. 339.

70. Electronic structure of self-assembled InAs quantum dots in GaAs matrix / P.N. Brunkov, A. Polimeni, S.T. Stoddart et al. // Appl. Phys. Lett 1998 Vol. 73 -P. 1092.

71. Kim J. Comparison of the electronic structure of InAs/GaAs pyramidal quantum dots with different facet orientations / J. Kim, L.-W. Wang, and A. Zunger // Phys. Rev. В 1998 - Vol. 57 - P. 9408.

72. A narrow photoluminescence linewidth of 21 meV at 1.35 цт from strain-reduced InAs quantum dots covered by Ino2Gao8As grown on GaAs substrates / K. Nishi, H. Saito, S. Sugou et al. // Appl. Phys. Lett. 1999 - Vol. 74 -P. 1111.

73. Длинноволновое излучение в структурах с квантовыми точками, полученными при стимулированном распаде твердого раствора на напряженных островках / Б.В. Воловик, А.Ф. Цацульников, Д.А. Бедарев и др. // ФТП 1999 - Т. 33 - С. 990.

74. Лазерная генерация с длиной волны излучения в районе 1.3 мкм в структурах на основе квантовых точек InAs / А.Р. Ковш, А.Е. Жуков, Н.А. Малеев и др. // ФТП 1999 - Т. 33 - С. 1020.

75. Исследование морфологии и фотоэлектронных свойств гетеронаноструктур GaAs/InGaAs с комбинированными слоями квантовых ям и самоорганизованных квантовых точек / И.А. Карпович, С.Б. Левичев, Б.Н.Звонков и др. // Поверхность 2000 - Т. 11 - С. 27.

76. Morphology and photoelectronic properties of the InAs/GaAs surface quantum dots grown by metal-organic vapor-phase epitaxy / I.A. Karpovich, N.V. Baidus, B.N. Zvonkov et al. // Nanotechnology 2001 - Vol. 12 - P. 425.

77. Quantum-confined Stark shifts of charged exctiton complexes in quantum dots / J.J. Finley, M. Sabathil, P. Vogl et al. // Phys. Rev. B. 2004 -Vol. 70-P. 201308.

78. Гуревич Ю.Я. Фотоэлектрохимия полупроводников / Ю.Я. Гуревич, Ю.В. Плесков // М. Наука, 1983 -312 с.

79. Зенгуил Э. Физика поверхности / Э. Зенгуил // М: Мир, 1990 536 с.

80. Влияние электрохимической модификации тонкого покровного слоя Ga(In)As на энергетический спектр квантовых точек InAs/GaAs / И.А. Карпович, А.В. Здоровейщев, С.В. Тихов и др. // ФТП 2005. - Т. 39. - С. 45.

81. Образование дефектов в GaAs и Si при осаждении Pd на поверхность / И.А.Карпович, С.В.Тихов, Е.Л.Шоболов и др. // ФТП 2006 -Т.40-С. 319.

82. Шалимова К.В. Физика полупроводников / К.В. Шалимова / М. Энергоатомиздат, 1985 390 с.

83. Перестройки дефектов структуры полупроводников, стимулированные химическими реакциями на поверхности кристалла / А.Ф.Вяткин, А.Г. Итальянцев, Ч.В. Копецкий и др. // Поверхность 1986 -№11-С. 67.

84. Применение размерно-квантованных гетероструктур для исследования дефектообразования при ионной имплантации полупроводников / И.А. Карпович, А.В. Антон, Н.В. Байдусь и др. // Известия АН. Серия физическая 1994-Т. 58-С. 213.

85. Карпович И.А. Фотоэлектрический метод определения коэффициента оптического поглощения и его применение к полуизолирующему GaAs / И.А. Карпович, С.М. Планкина // ФТП 1992 - Т. 26-С. 1313.

86. Гросс Е.Ф. Оптические свойства полупроводников (полупроводниковые соединения АЗВ5) / Е.Ф. Гросс // М: МИР, 1970 488 с.

87. McGee W.M. Atomic scale structure and morphology of (In, Ga)As-caped InAs quantum dots / W.M. McGee, T.J. Krzyzewski, and T.S. Jones // J. Appl. Phys 2006 - Vol. 99 - P. 043505.

88. Малосигнальная поверхностная фотоэдс в GaAs / И.А. Карпович, Б.И. Бедный, Е.П. Богданов и др. // Поверхность 1994 - №8-9 - С. 25.

89. Фотоэлектронные явления в слоях GaAs с встроенной на поверхности квантовой гетероямой / И.А. Карпович, В.Я. Алешкин, А.В. Аншон и др. // ФТП 1992. - Т. 26 - С. 1886.