Влияние состава и толщин слоев на электрофизические свойства квантово-размерных структур на основе ZnCdS/ZnSSe, ZnSSe/ZnMgSSe тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

004611642

На правах рукописи

Милованова Оксана Александровна

ВЛИЯНИЕ СОСТАВА И ТОЛЩИН СЛОЕВ НА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КВАНТОВО-РАЗМЕРНЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ гпсав/гпвве, г^Бе/гиМ^ве

01.04.10 - Физика полупроводников

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

2 8 ОНТ 2010

Рязань 2010

004611642

Работа выполнена на кафедре биомедицинской и полупроводниковой электроники ГОУВПО "Рязанский государственный радиотехнический университет"

доктор физико-математических наук, профессор

Вихров Сергей Павлович

доктор физико-математических наук, профессор

Казанский Андрей Георгиевич

доктор физико-математических наук, профессор

Трубицын Андрей Афанасьевич

Ведущая организация: Учреждение российской академии наук

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова, (г. Москва)

Защита диссертации состоится " 3 " нсл^рЛ 2010 года в //^часов на заседании диссертационного совета Д 212.211.03 в ГОУВПО "Рязанский государственный радиотехнический университет" по адресу: 390005, г. Рязань, ул. Гагарина, 59/1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан " сеитл Л 2010 года

Ученый секретарь диссертационного совета,____

доктор технических наук, профессор ^^ Колотилин

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность

Широкозонные полупроводниковые соединения А2В6 занимают особое место в ряду полупроводниковых материалов. За счет изменения соотношения компонентов твердого раствора можно в широком диапазоне изменять его электрофизические и оптические свойства, управлять постоянной решетки, что делает соединения АгВ6 незаменимыми в целом ряде устройств и приборов, необходимых для применения в гражданской и военной технике.

Для управления шириной запрещенной зоны и согласованием постоянных решетки контактирующих слоев широко применяются трех- и четырехкомпонентные твердые растворы. Подложки из соединений А2В6 не производятся в больших количествах или вовсе отсутствуют, поэтому для выращивания квантово-размерных структур используются подложки ваАэ или ваР.

Гетероструктуры с квантовыми ямами на основе 7п8х5е]_х/ гп1.уМ§у828е1.2 могут использоваться в качестве активной среды лазеров с накачкой электронным пучком, излучающих в синей области спектра. Для лазерных применений не менее интересны гетероструктуры на основе 2пхСё[.х8/7п8у8е1.у. Данная структура потенциально может быть использована для создания лазеров зеленого излучения. Кроме этого, можно подобрать комбинацию составов твердых растворов так, что все слои будут согласованы по постоянной решетки. Такая структура потенциально не имеет внутренних упругих напряжений, которые в лазерах на основе структуры гпС<18е/Еп8е являются одним из основных факторов их деградации.

При проектировании полупроводниковых приборов с использованием гетероструктур применяется построение зонных диаграмм. Разрывы разрешенных энергетических зон формируют в переходе потенциальные барьеры разной высоты для носителей заряда. Необходимо знать основные параметры, от которых зависит вид потенциального рельефа для носителей заряда, а именно: ширины запрещенных зон и то, как "стыкуются" запрещенные зоны, какие образуются величины разрывов разрешенных энергетических зон на границе раздела контактирующих между собой слоев, влияние состава, толщины активных слоев квантово-размерных структур на основе соединений АгВб на энергетический спектр носителей заряда, величины разрывов разрешенных энергетических зон, энергию излучательных переходов.

Для целого ряда квантово-размерных структур на основе селенидов, сульфидов цинка, кадмия, магния величины разрывов

разрешенных энергетических зон либо не известны, либо определены недостаточно надежно.

Для расчета величины разрывов разрешенных энергетических зон существуют различные теоретические модели - от модели Андерсона для идеального гетероперехода (называемой также правилом электронного сродства) до более сложных моделей, таких как теория самосогласованного потенциала, теория атомных орбиталей Харрисона и т.д. При практическом применении из-за большой свободы в выборе при расчетах параметров материалов и структур и чувствительности к наличию пограничного диполя на гетерогранице эти теории часто предсказывают величины разрывов разрешенных энергетических зон с большим отличием от величин, измеренных в реальных гетеропереходах. Теория свойств квантово-размерных структур на основе соединений А2В6, их математическое и компьютерное моделирование - это центральное звено в разработке перспективных технологий конструирования, которое позволит проектировать полупроводниковые приборы с заданными свойствами.

В связи с этим представляется актуальным исследование энергетического спектра носителей заряда, величин разрывов разрешенных энергетических зон в квантово-размерных структурах на основе селенидов, сульфидов цинка, кадмия, магния с различной конфигурацией квантово-размерной ча?ти, а также моделирование перечисленных характеристик с учетом конфигурации квантово-размерных структур и физических явлений, возникающих при контакте разных материалов и сравнение полученных экспериментальных и теоретических результатов.

Цель диссертационной работы - исследование влияния состава и толщин слоев в квантово-размерных структурах на основе гетеропереходов 2пхСс11.х8/гп8у8е1.у, гп8х8е1.х/2п1.уМ§у828е1.г на энергетический спектр носителей заряда, величины разрывов разрешенных энергетических зон, энергии излучательных переходов в квантово-размерных структурах.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

- обзор литературных данных по электрическим, оптическим, механическим свойствам квантово-размерных структур на основе селенидов, сульфидов цинка, кадмия;

- анализ существующих моделей расчета величин разрывов разрешенных энергетических зон в гетероструктурах с квантовыми ямами и методов их экспериментального определения;

- моделирование энергетического спектра носителей заряда в квантово-размерных структурах 2п8х8е,.х ^п^Х^ув^е^ и 2пхСс11.х8/

- моделирование излучательных переходов в структурах гиБ^е^/ гл^Р^^ве^ и 2пхСё1.х8/2п8у8е1.у;

- исследование влияния состава и толщин слоев на величины разрывов разрешенных энергетических зон (валентной и зоны проводимости) в квантово-размерных структурах ZnSxSe,.x/Zn|_yMgySzSe|.z и 2пхСс11.х8/2п8у8е1.у, рассчитанных и полученных методами токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней и катодолюминесценции.

Основными объектами исследования были выбраны квантово-размерные структуры с квантовыми ямами Тлх^Сй^! 2п8у8е1-у и 2п5х8е1.х/2п1_уМ£у825е1_7, выращенные на подложках СаАз(ЮО) методом парофазной эпитаксии из металлорганических соединений и молекулярно-пучковой эпитаксии.

Научная новизна представленных в работе результатов заключается в следующем.

1. Развита модель Андерсона, учитывающая влияние упругих напряжений, для моделирования энергетического спектра носителей заряда, хода краев разрешенных зон, энергии излучательных переходов в квантово-размерных структурах с квантовыми ямами, имеющих зонные диаграммы I типа (гг^Зе^^п^"^^^^) и II типа (2пхСсЗ] .х8/2п8у8е 1 _у) для различных составов твердых растворов и толщин слоев.

2. Впервые экспериментально определена величина разрыва зоны проводимости в гетероструктурах с одиночной квантовой ямой 2пхСё1.х8/2п8о.об8ео.94, имеющих зонную диаграмму II типа, который составил 650 мэВ и 373 мэВ при содержании цинка (х) в квантовой яме 10 и 40 % соответственно, а также в гетероструктурах с одиночной и множественными квантовыми ямами 2п8х8е1.х/2п1.уМ£у828е1.2, имеющих зонную диаграмму I типа с различной конфигурацией квангово-размерной части структуры.

3. Разработана новая методика, позволяющая определять концентрацию носителей заряда в прямоугольной квантовой яме в слаболегированных квантово-размерных структурах с зонной диаграммой II типа по величине коротковолнового смещения линии излучения, связанной с квантовой ямой, на спектрах катодолюминесценции при высоких уровнях накачки электронным пучком.

Достоверность научных выводов работы обеспечена использованием независимых методов - токовой релаксационной

спектроскопии глубоких уровней и катодолюминесценции, а также соответствием экспериментальных результатов исследования результатам моделирования энергетического спектра носителей заряда, величин разрывов разрешенных зон, энергий излучательных переходов в квантово-размерных структурах.

Основные научные положения, выносимые на защиту

1. Рассчитаны величины разрывов разрешенных зон, энергии излучательных переходов в квантово-размерных структурах на основе гетеропереходов 2пхСё1_х8/2п8у8е1.у, гп8х8е1.х/2п1.уМду8г;8е1.г с учетом содержания компонентов в твердых растворах и толщины слоев, критической толщины эпитаксиального слоя квантовой ямы.

2. Экспериментально установлено, что величина разрыва зоны проводимости в квантово-размерных структурах с квантовыми ямами на основе ЕпБе/ЕЩуМдуБгЗе^, выращенных методом эпитаксии из молекулярных пучков, увеличивается от 110 до 220 мэВ с ростом ширины запрещенной зоны твердого раствора гп1.уМ§у828е1_г, согласованного по постоянной решетки с подложкой (ЗаАя (100), от 3,00 до 3,25 эВ.

3. Обнаружено, что величина разрыва зоны проводимости в квантово-размерных структурах с одиночной квантовой ямой 2пхСс11.х8/2п8о.об8ео.94, выращенных методом парофазной эпитаксии из металлорганических соединений, уменьшается от 650 до 373 мэВ при увеличении содержания цинка (х) в квантовой яме от 10 до 40 %.

4. На основе измерений энергии активации носителей заряда методом токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней в структурах хБе 1 _х1Тг\,.у\^у8, выращенных методом эпитаксии из молекулярных пучков на подложках ОаА8(ЮО), на границах квантовой ямы обнаружен потенциальный барьер для захвата электронов высотой 56-87 мэВ.

Практическая значимость результатов работы заключается в следующем.

1. Рассчитаны величины разрывов разрешенных зон в квантово-размерных структурах с квантовыми ямами гиЗ^еь^п^!^^^!^ и 2пхС<11.х8/2п8о.об8ео.94, которые позволяют моделировать энергетические зонные диаграммы гетероструктур.

2. Выявлены зависимости разрывов разрешенных зон, энергий излучательных переходов в квантово-размерных структурах с квантовыми ямами 2п8х8е1.х/гп1.уМ£у828е1.г и гпхСс!1.х8/2п8у8е1.у, которые учитывают конфигурацию квантово-размерной части

структуры и параметры слоев и могут быть использованы при проектировании и расчетах параметров оптоэлектронных приборов.

3. Установлена возможность применения метода токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней для исследования процессов эмиссии и захвата носителей заряда в квантовой яме, а также изучения особенностей потенциального рельефа вблизи квантовой ямы, определения высоты потенциального барьера при его наличии для захвата носителей заряда в квантовой яме без данных о концентрации свободных носителей заряда в барьерных слоях квантово-размерных структур по температурной зависимости произведения концентрации свободных носителей заряда на сечение захвата носителей заряда.

4. Получено соотношение между концентрацией носителей заряда в квантовой яме в слаболегированной квантово-размерной структуре с зонной диаграммой Ii-типа и величиной сдвига линии излучения от квантовой ямы на спектре катодолюминесценции при увеличении плотности тока накачки электронным пучком, что дает возможность оценить концентрацию носителей заряда в квантовых ямах при высоких плотностях тока накачки.

Апробация

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на XII международной конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты» (г. Алушта, 2008), X и XI международных конференциях «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (г. Ульяновск, 2008, 2009,), III международной конференции «Физика электронных материалов - ФИЭМ'08» (г. Калуга; 2008), I и II Всероссийских школах-семинарах студентов, аспирантов и молодых ученых по направлению «Наноинженерия» (г. Москва, г. Калуга; 2008, 2009), II Всероссийской школе-семинаре студентов, аспирантов и молодых ученых по направлению «Наноматериалы» (г. Рязань, 2009), на 14th International Conference on II-VI Compounds (Санкт - Петербург, 2009.

Публикации

Основные результаты работы достаточно полно отражены в 18 научных работах, из которых 2 статьи (по специальности) в журналах из списка ВАК, 5 статей в других изданиях, 8 тезисов доклада на российских и международных конференциях, 1 учебное пособие и 2 отчета по НИР.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 121 наименования и приложения. Диссертация

изложена на 190 страницах машинописного текста, содержит 22 таблицы и 106 рисунков.

Внедрение результатов

Полученные экспериментальные результаты использованы при подготовке отчетов по научно-исследовательским работам НИР 1309Г, 26-09; в учебном процессе: в лекционных материалах по дисциплине «Методы исследования материалов и структур электроники».

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи диссертации, отражены новизна и практическая значимость работы, представлена структура диссертации.

В первой главе представлен обзор литературных данных по электрическим, оптическим, механическим свойствам бинарных соединений ZnS, ZnSe, CdS, CdSe.

Обоснован выбор образцов для исследования: структуры с квантовыми ямами ZnxCd|.xS/ZnSySei.y и ZnSxSei_x/Zni.yMgj,SzSe|.z, выращенные на подложках GaAs (100) методом парофазной эпитаксии из металлоорганических соединений и молекулярно-пучковой эпитаксии.

Энергетическая диаграмма для структуры Zn^Cdi^S/ZnSySei.y представлена на рис. 1. Как видно из рисунка, конфигурация зонной диаграммы, когда наблюдается неполное'перекрытие запрещенных зон контактирующих материалов, соответствует II типу.

ZnSySei.,

ZnxCd).xS

qw

ZnSySei.,

• Уровень вакуума

Egb

ЛЕ,

АЕЬ

"gqw

Рис. 1 .Энергетическая диаграмма для структуры ZniCdI.JS / ZnSySej.y

6

Наногетероструктура 2п8х8е1_х/2п) _уМ£у828е) .2 имеет конфигурацию зонной диаграммы I типа (рис. 2).

^ПьуГк^АЗе,.-

Хс

Хс

АЕС

" Уровень вакуума

АЕ,

Рис. 2. Энергетическая диаграмма для структуры 2п8х8е!.х/ 2п1.уМ§у828е1_2

Проведен анализ существующих моделей расчета величин разрывов разрешенных энергетических зон в гетероструктурах с квантовыми ямами. Для расчета величины разрывов разрешенных энергетических зон существуют различные теоретические модели - от модели Андерсона для идеального гетероперехода (называемой также правилом электронного сродства) до более сложных моделей, таких как теория самосогласованного потенциала, теория атомных орбиталей Харрисона и т.д. При практическом применении из-за большой свободы в выборе при расчетах параметров материалов и структур и чувствительности к наличию пограничного диполя на гетерогранице эти теории часто предсказывают величины разрывов разрешенных энергетических зон с большим отличием от величин, измеренных в реальных гетеропереходах. Проведен анализ методов исследования разрывов энергетических зон в квантово-размерных структурах (методы катодолюминесценции, релаксационной спектроскопии глубоких уровней).

Во второй главе представлены результаты расчета величин разрывов разрешенных энергетических зон в зависимости от соотношения толщин слоев, различия постоянных решеток,

температурных коэффициентов линейного расширения, составов материалов квантовых ям и барьерных слоев, влияющих на возникновение упругих деформаций слоев. Для расчета величин разрывов разрешенных энергетических зон была выбрана модель, отличающаяся своей простотой и наглядностью, - правило электронного сродства. Согласно правилу электронного сродства разрыв зоны проводимости при контакте двух различных ненапряженных полупроводников равен разности значений сродства к электрону:

ЛЕс(х,у)=Хс ^(х) -ХсЬ(У), где Хс (х)~ электронное сродство, индексы "qw" и "А" обозначают то, что соответствующий параметр относится к материалу квантовой ямы или барьерного слоя.

Величины сдвигов краев зоны проводимости и валентной зоны в квантовой яме были рассчитаны с помощью модели идеального твердого тела ("model-solid theory"), предложенной Ван де Вэйлом в 1989 г. для бинарных полупроводников. Неизвестные для тройных соединений параметры (упругие постоянные, деформационные потенциалы, постоянные решетки, эффективная масса носителей заряда), кроме ширины запрещенной зоны, находились в приближении линейной зависимости от содержания компонентов в твердом растворе. Рассчитаны положение краев разрешенных зон в напряженном слое квантовой ямы, величины разрывов валентной зоны и зоны проводимости. Так, изменение положения края зоны проводимости и изменение усредненного уровня валентной зоны из-за упругих напряжений определяются через соответствующие деформационные потенциалы зоны проводимости ас и валентной зоны av:

л? „ Ш е-

где АО - относительное изменение объема элементарной ячейки.

П

На рис. 3 показано изменение положения краев разрешенных зон в ненапряженном слое квантовой ямы ZnxCdi.xS, окруженном барьерными слоями ZnSo,o6Se0>94, в зависимости от содержания цинка в квантовой яме в структуре ZnxCdi.xS/ZnSySei.y.

Рис. 3. Положение краев запрещенной зоны в квантовой яме 2пхСс11.х8 в структуре 2пхСё 1.х5/2п8у8еI_у в зависимости от содержания цинка в квантовой яме (индекс «б» относится к напряженной структуре)

На рис. 4 показано изменение положения краев разрешенных зон в ненапряженном слое квантовой ямы гп8х8е1.х, окруженном барьерными слоями 2п|.уЛ/^у525е1.;; в зависимости от содержания серы в квантовой яме в структуре 2пБх8е1.х/гп1.уМ§у828е1.2.

-А

ер

-6

-7

0.2

Ес(:

/ :г)

■) Е/х)

.

0 4 06

х, отн. ед

Рис.4. Положение краев запрещенной зоны в квантовой яме 2п8х8е1.х в структуре 7п8х8е1.х/7п1.уМ§у828е1.2 в зависимости от содержания серы в квантовой яме (индекс «э» относится к напряженной структуре)

Положение потолка валентной зоны ненапряженной структуры относительно уровня вакуума показано кривой Е?(х). Положение подзоны тяжелых и легких дырок относительно уровня вакуума показано кривыми ЕуЫ,(х) и £„№(х) соответственно. Из рисунков видно, что в зависимости от содержания цинка в 7пхСс11.х8 и серы в гиБ^е^ и под воздействием одноосного деформационного потенциала валентная зона расщепляется на подзоны легких и тяжелых дырок. Зависимости положения краев валентных подзон являются немонотонными функциями состава твердого раствора.

Разрыв зоны проводимости в квантово-размерной структуре с одиночной квантовой ямой гпхС(11.х8/2^п8о.об8ео.94> выращенной методом парофазной эпитаксии из металлоорганических соединений, уменьшается от 770 до 360 мэВ при увеличении содержания цинка (х) в квантовой яме от 0 до 40 %. Подбирая определенное содержание цинка (х) в 2пхСс11.х8 и серы (у) в 7п8у8еЬу, можно получить согласованную по постоянной решетки наногетероструктуру Znj.Cdi.xS/ 2п8у8е].у.

Представлены результаты расчета энергии основных уровней размерного квантования электронов и дырок в структурах с квантовыми ямами, имеющих зонные диаграммы I типа (2п8х8е].х/ гпьуГ^уЗгЗе^) и II типа (2пхСс! 1_х8/гп8у8е 1 .у) для различных составов твердых растворов и толщин слоев с учетом влияния упругих напряжений.

Осуществлен расчет энергии излучательных переходов в структурах гПхСМьхЗ/гпвуЗе^у и 2п8х8е|.х/2п|.уР^у828е1.г с использованием правила электронного сродства с учетом упругих механических напряжений, влияющих на разрывы разрешенных энергетических зон.

Для гетероструктуры 2пхСс11.х8/7п8у8е1.у, имеющей зонную диаграмму II типа, при высоких концентрациях электронов в квантовой яме учтено образование треугольной квантовой ямы для дырок за счет изгиба энергетических зон. Проведена количественная оценка влияния величины концентрации электронов в квантовой яме на образование треугольной квантовой ямы для дырок.

Предложена методика, позволяющая определять концентрацию носителей заряда в прямоугольной квантовой яме в слаболегированных квантово-размерных структурах с зонной диаграммой II типа по величине коротковолнового смещения линии излучения, связанной с квантовой ямой, на спектрах катодолюминесценции при высоких уровнях накачки электронным пучком.

В третьей главе в виде обзорного материала были рассмотрены емкостные и оптические методы исследования полупроводниковых

барьерных структур, дефектов с глубокими уровнями, а также физические основы метода токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней, применяемой для изучения микро- и наноструктур.

Рассмотрены процессы релаксации тока в полупроводниковых барьерных структурах, содержащих квантовую яму. Развиты представления о процессах захвата и эмиссии носителей заряда в квантово-размерных структурах.

Данная глава также посвящена изложению полученных методами токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней и катодолюминесценции экспериментальных данных по величине разрыва зоны проводимости гетероструктуры гпхСёьхБ/гпБуЗе^у, обсуждению и сравнению их с результатами расчетов величин разрывов разрешенных энергетических зон с учетом изменения положения краев валентной и зоны проводимости из-за упругих механических напряжений, выполненных во второй главе.

Представленные объекты исследования имели один состав для буферного и покровного слоя с содержанием серы (у) 6 %, что делало слои ZnSo.o6Seo.94 согласованными по постоянной решетки с подложкой ОаАэ, и два состава твердого раствора с содержанием цинка (х) в квантовой яме 10и 4£%. Структуры были исследованы методом токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней из-за высокого сопротивления эпитаксиальных слоев 2п8у8е1.у, проанализированы спектры катодолюминесценции.

1 Тмщммщ I | ----г I | .-----г

100 120 140 1Ш 1Й0 200 220 МО 260 230 300 3(20 330 Э60 330 400 420 440

т,к

Рис. 5. Спектр токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней - гпо)4С<1о,б8

На представленном спектре токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней (рис. 5) ясно видно, что в исследуемом образце проявились три пика интенсивности. Со стороны более низких температур в спектре наблюдалась «полочка», которая может быть обусловлена процессами туннелирования носителей заряда с основного и возбужденного уровня размерного квантования в кантовой яме в барьер. Сравнивая полученные результаты с результатами спектров катодолюминесценции, приходим к выводу, что именно пик £/ обусловлен процессом эмиссии электронов с энергетических уровней квантовой ямы.

По полученным экспериментальным данным был рассчитан разрыв зоны проводимости в гетероструктуре с одиночной квантовой ямой 2пхСс11.х8/гп8о.об8ео.94, величина которого составила 650 мэВ и 373 мэВ при содержании цинка (д:) в квантовой яме 10 и 40% соответственно.

Результирующие данные

Образцы Zno.4Cdo.6S /ZnSo.o6Seo.94 Zno,lCdo,9S /ZnSo.o6Seo.94

АЕС, мэВ 355 622

АЕ?С, мэВ 360 669

ЛЕсрсп', мэВ 373±30 650±30

ЛЕСЫ, мэВ 415 659

Сравнение экспериментальных данных о разрыве зоны проводимости гетероструктуры ZnxCdl.xS/ZnSySe1.y, полученных методами токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней и катодолюминесценции, с результатами расчетов величин разрывов разрешенных энергетических зон с учетом изменения положения краев валентной и зоны проводимости из-за встроенных механических напряжений, выполненными во второй главе, показывает хорошее соответствие теории и эксперимента. Некоторые несоответствия могут быть связаны с тем, что при моделировании использовалось приближение прямоугольной квантовой ямы, что далеко не всегда выполняется.

В четвертой главе на основе экспериментальных данных, полученных методами токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней и катодолюминесценции, определена величина разрыва зоны проводимости в гетероструктурах с множественной квантовой ямой 7п8х8е1.х/2п1.уМ§у828е1.в имеющих зонную диаграмму I типа, с различной конфигурацией квантово-размерной части структуры. В структурах гиЗ^е^/гп^Мд^Зе^, выращенных

методом эпитаксии из молекулярных пучков, на границах квантовой ямы существует потенциальный барьер высотой 56-87 мэВ для захвата электронов из барьерных слоев на основной уровень размерного квантования в квантовой яме.

Для четырехкомпонентного состава 7п1.уМзу828е1.2: неизвестны многие параметры, в частности значение электронного сродства.

Для расчетов величин разрывов разрешенных зон и влияния на них упругих напряжений была использована величина электронного сродства в материале 2п1.уМ£у828е1.„ вычисленная по данным об энергии активации электронов с основного уровня размерного квантования:

ХЪс=ХГ-Щ-ЕеГ где хТ - электронное сродство материала квантовой ямы 2п8х8еьх, АЕ, - энергия активации процесса эмиссии электронов (экспериментальные данные, полученные методом токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней) с основного уровня размерного квантования, энергия которого, отсчитываемая от дна квантовой ямы, равна Ее1. Величина составила 3,8 эВ.

Рассчитанная величина электронного сродства была использована при расчете энергии излучательного перехода в квантовой яме в структуре ZnSxSe1.it/Zn1.yMgyS2Se1.;., результаты которого представлены в главе 2.

В заключении формулируются основные результаты работы.

Основные результаты работы

Развита модель Андерсона, учитывающая влияние упругих напряжений, для моделирования энергетического спектра носителей заряда, хода краев разрешенных зон, энергии излучательных переходов в квантово-размерных структурах с квантовыми ямами, имеющих зонные диаграммы I типа ^пЗ^е^*/ 2п1.уМзУ828е].г) и II типа (2пхС(3].х8/2п8>.8е1.у) для различных составов твердых растворов и толщин слоев.

Вычислены величины разрывов валентной зоны и зоны проводимости в квантово-размерных структурах с одиночными и множественными квантовыми ямами на основе 2п8х8е1.х/ 2п1.уМ£у828е1.и являющиеся нелинейными функциями толщин слоев, составов твердых растворов. В структурах 2п8х8е1.х/2п1.уМ§у828е1.и выращенных методом эпитаксии из молекулярных пучков, на границах квантовых ям присутствует потенциальный барьер для захвата электронов высотой 56-87 мэВ.

Рассчитана с помощью развитой теоретической модели Андерсона

величина разрыва зоны проводимости в квантово-размерных структурах с одиночной квантовой ямой ZnxCd1.xS/ZnSo.o6Seo.94, выращенных методом парофазной эпитаксии из металлорганических соединений, которая уменьшается от 770 до 360 мэВ при увеличении содержания цинка (х) в квантовой яме от 0 до 40 %.

Установлено соответствие составов твердых растворов в квантово-размерных структурах ZnxCdi.xS/ZnSySei_y, при котором барьерные слои и слои квантовых ям согласованы по постоянной решетки. (При содержании серы (у) в ZnSySei.y 6 % в согласованном по постоянной решетки слое ZnxCdj.xS содержание цинка (х) составляет 43 %.)

Экспериментально определена величина разрыва зоны проводимости в гетероструктурах с одиночной квантовой ямой ZnxCd].xS/ZnSo.o6Seo.94, имеющих зонную диаграмму II типа, которая составила 650 мэВ и 373 мэВ при содержании цинка (х) в квантовой яме 10и 40% соответственно, а также в гетероструктурах с одиночной и множественной квантовой ямой ZnSxSei.x/Zni.yMgySzSei.z, имеющих конфигурацию зонной диаграммы I типа.

Разработана новая методика, позволяющая определять концентрацию носителей заряда в прямоугольной квантовой яме в слаболегированных квантово-размерных структурах с зонной диаграммой II типа по величине коротковолнового смещения линии излучения, связанной с квантовой ямой, на спектрах катодолюминесценции при высоких уровнях накачки электронным пучком.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Литвинов В.Г., Милованова O.A., Рыбин Н.Б. Электрофизические свойства квантово-размерных структур на основе селенидов, сульфидов цинка, кадмия, магния // Приложение к журналу «Вестник РГРТУ». 2009. № 4. Вып.ЗО. С. 39-46.

2. Литвинов В.Г., Гудзев В.В., Милованова O.A., Рыбин Н.Б, Релаксационная спектроскопия глубоких уровней микро- и наноструктур // Вестник РГРТУ 2009. №4. Вып. 30. С. 62-70.

3. Vladimir Litvinov, Vladimir Kozlovsky, Denis Sannikov, Dmitry Sviridov, Oksana Milovanova, and Nikolay Rybin. Local measurement of conduction band offset for ZnCdS/ZnSSe nanostructure by Laplace current DLTS cooperated with AFM technique И Phys. Status Solidi С 7, No. 6. 1536-1538(2010).

4. Литвинов В.Г., Гудзев B.B., Милованова O.A., Рыбин Н.Б. Релаксационная спектроскопия глубоких уровней и ее применение для исследования полупроводниковых структур микро- и наноэлектроники // Датчики и системы. №9. 2009. С.71-78.

5. Милованова O.A. Исследование электрофизических свойств наноструктур на основе полупроводниковых соединений А2В6 // I Всероссийская школа-семинар студентов, аспирантов и молодых ученых по направлению «Наноинженерия»: Тезисы докладов. Москва, 2008. С. 63-65.

6. Литвинов В.Г., Вишняков Н.В., Милованова O.A., Рыбин Н.Б. Практические аспекты применения релаксационной спектроскопии глубоких уровней для характеризации полупроводниковых наноструктур // X международная конференция «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы»: Тезисы докладов.Ульяновск, 2008. С. 207.

7. Литвинов В.Г., Милованова О.А, Рыбин Н.Б. Практические аспекты применения релаксационной спектроскопии глубоких уровней для измерения плотности состояний в неупорядоченных полупроводниках // 3-я международная конференция «Физика электронных материалов - ФИЭМ'08»: Тезисы докладов. Калуга,

2008. С. 275-278.

8. Литвинов В.Г., Рыбин Н.Б, Милованова O.A. Особенности структуры Zn0.1Cd0.9S/ZnSe/ZnS0.06Se0.94 с одиночной квантовой ямой // XII международной конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты»: Тезисы докладов. Алушта, 2008. С. 86.

9. Литвинов В.Г., Козловский В.И., Милованова О.А, Рыбин Н.Б. Определение разрывов зон в ZnSe/ZnMgSSe структуре методами катодолюминесценции и релаксационной спектроскопии глубоких уровней совместно с атомно-силовой микроскопией // XI Международная конференция «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы»: Тезисы докладов. Ульяновск,

2009. С. 210-211.

10. Литвинов В.Г., Козловский В.И., Милованова O.A., Рыбин Н.Б., Леонова Е.А. Измерение разрывов разрешенных энергетических зон в наноструктуре ZnSe/ZnMgSSe методами катодолюминесценции и релаксационной спектроскопии глубоких уровней совместно с атомно-силовой микроскопией // II Всероссийская школа-семинар студентов, аспирантов и молодых ученых по направлению «Наноинженерия»: Тезисы докладов. Калуга-Москва, 2009. С. 106-109.

11. Litvinov V.G., Kozlovsky V.l., Sarmikov D.A., Sviridov D.E., Milovanova O.A., and Rybin N.B. Local measurement of band offset for ZnCdS/ZnSSe nanostructure by Laplace current DLTS cooperated with AFM technique // 14th International Conference on И-VI

Compounds «Program and abstracts». St. Petersburg. Russia. 2009. P 153.

12. Милованова O.A., Литвинов В.Г. Исследование электрофизических свойств ZnSe/ZnMgSSe наноструктуры методами катодолюминесценции и релаксационной спектроскопии глубоких уровней совместно с атомно-силовой микроскопией // II Всероссийская школа-семинар студентов, аспирантов и молодых ученых по направлению «Наноматериалы»: Тезисы докладов. Рязань: РГРТУ, 2009. Т.1. С. 115-118.

13. Литвинов В.Г., Козловский В.И., Санников Д.А., Милованова O.A., Рыбин Н.Б. Релаксационная спектроскопия глубоких уровней и катодолюминесценция структур ZnCdS/ZnSSe с одиночной квантовой ямой II Физика полупроводников. Микроэлектроника. Радиоэлектронные устройства: межвуз. сб. науч. трудов. Рязань: РГРТУ, 2008. С. 29-34.

14. Литвинов В.Г., Козловский В.И., Санников Д.А., Свиридов Д.Е., Милованова O.A., Рыбин Н.Б. Локальное измерение разрыва зоны проводимости в наноструктуре ZnCdS/ZnSSe методом токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней с преобразованием Лапласа, интегрированной с атомно-силовой микроскопией // Физика полупроводников. Микроэлектроника. Радиоэлектронные устройства: межвуз. сб. науч. трудов. Рязань: РГРТУ, 2009. С.39-45.

15. Милованова O.A., Литвинов В.Г., Козловский В.И., Рыбин Н.Б. Локальное исследование электрофизических свойств ZnSe/ZnMgSSe наноструктуры методом релаксационной спектроскопии глбоких уровней совместно с атомно-силовой микроскопией // Физика полупроводников. Микроэлектроника. Радиоэлектронные устройства: межвуз. сб. науч. трудов. Рязань: РГРТУ, 2009. С.45-49.

16. Литвинов В.Г., Милованова O.A., Рыбин Н.Б. Электрические методы исследования разрывов энергетических зон в полупроводниковых микро- и наногетероструктурах: учеб. пособие. Рязань: РГРТУ, 2009.52 с.

Милованова Оксана Александровна

ВЛИЯНИЕ СОСТАВА И ТОЛЩИН СЛОЕВ НА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КВАНТОВО-РАЗМЕРНЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ г^Б/г^е, гпБЗе ^пЛ^Бе

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Подписано в печать 03. 10 . Формат бумаги 60x84 1/16.

Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ й!1 Рязанский государственный радиотехнический университет 390005, г. Рязань, ул. Гагарина, 59/1.

Отпечатано с оригинал макета ООО фирма «Интермета» 390000, г. Рязань, ул. Семинарская, 5 тел./факс (4912)25-81-76

Введение.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Анализ существующих моделей теоретического расчета разрывов разрешенных энергетических зон в гетеропереходах с квантовыми ямами.

1.1.1 Модель первого приближения: линейная суперпозиция квазиатомных потенциалов.

1.1.2 Зонная диаграмма в модели квазиатомных орбиталей Харрисона.

1.1.3 Модель псевдопотенциала Френели — Кремера.

1.1.4 Правило электронного сродства.

1.1.5 Теория самосогласованного пограничного потенциала.

1.2. Анализ методов исследования разрывов энергетических зон в квантово-размерных структурах.

1.2.1 Катод олюминесценция.

1.2.2 Метод релаксационной спектроскопии глубоких уровней.

1.2.3 Метод диагностики гетероструктур с помощью

С-У - характеристик.

1.3. Обоснование выбора образцов для исследования.

Глава 2. Расчет величин разрывов разрешенных энергетических зон и моделирование электрических и оптических характеристик гетероструктур ZnxCd1xS/ZnSySely и ZnSxSel.x/Znl.yMgySzSel.z с квантовыми ямами.

2.1. Расчет величин разрывов разрешенных энергетических зон в гетероструктурах с квантовыми ямами.

2.1.1 Наногетероструктура гпхСс11х8/гп8у8е1у.

2.1.2 Наногетероструктура ZnSxSelx/ZnlyMgySzSelz.

2.2. Моделирование энергетического спектра носителей заряда в квантово-размерных структурах гп8х8е1.х/гп1.у

§у828е12 и гПхСсЦ.хЗ/гпЗуБе^у.

2.2.1 Расчет энергии размерного квантования носителей заряда в прямоугольной квантовой яме.

2.2.2 Расчет энергетического спектра носителей заряда в квантово-размерных структурах гПхСёьхЗ^пЗуЗе^у.

2.2.3 Расчет энергетического спектра носителей заряда в квантово-размерных структурах 2п8х8е1х/2п1.уМ£у8г8е12.

2.3. Расчет энергии излучательных переходов в структурах с квантовыми ямами гпЗ^е^/гпь^уЗ^е^ и гпхСёь^/гпЗуЗеьу.

2.3.1 Расчет энергии связи экситонов, связанных с квантовыми ямами в структурах гПхСф.хЗ/гпЗуЗе^у и 7п8х8е1х/7п].у1У^у828е]2.

2.3.2. Расчет энергии оптических переходов в структурах глв^е!.^!.^^^.

2.3.3 Расчет энергии оптических переходов в структурах

2пчС(11.х8/2п8у8е1.у.

2.4. Выводы.

Глава 3. Исследование энергетического спектра носителей заряда в наногетероструктурах П-типа с одиночной квантовой ямой гпхсах.х8/ гпвувех.у.1 з

3.1. Физические основы релаксационной спектроскопии глубоких уровней в применении к барьерным микро- и наноструктурам.

3.1.1 Токовая релаксационная спектроскопия глубоких уровней.

3.1.2 Особенности применения метода релаксационной спектроскопии глубоких уровней для изучения барьерных структур с квантовыми ямами.

3.1.3 Релаксационная спектроскопия с преобразованием Лапласа.

3.2. Обоснование выбора методов исследования.

3.3. Описание образцов на основе гетероперехода 2пхСс11х8/^п8у8е1,у.

3.4. Катодолюминесценция гетероструктур гпхС(11.х8/2п8у8е1.у.

3.5. Исследование квантоворазмерной гетероструктуры гпхСс!1х8/2п8у8е1у методом токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней.

3.6. Расчет разрывов разрешенных энергетических зон в структуре

7пхС(11.х8/ 2п8у8е!у по экспериментальным данным.

3.7. Выводы.

Глава 4. Исследование величин разрывов энергетических зон в наногетероструктурах I типа с квантовыми ямами 8Х8 е 1 х/7л1 !уМ£у 8,8е^.

4.1. Описание образцов на основе гетероперехода ZnSчSelx/ZnlyMgySzSelz.

4.2. Катодолюминесценция гетероструктур 2п8х8е1х/2п1.уМ£у828е12.

4.2.1 Катодолюминесценция гетероструктур Zn S х S е i X/Zn i .у Mgy Sz S е! z, выращенных методом эпитаксии из молекулярных пучков.

4.2.2 Катодолюминесценция гетероструктуры ZnSxSeix/ZniyMgySzSe1.7, выращенной методом парофазной эпитаксии из металлоорганических соединений.

4.3. Исследование процессов эмиссии носителей заряда в гетероструктуре

ZnSxSeix/ZniyMgySzSeiz методом токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней.

4.4. Расчет разрывов разрешенных энергетических зон в структуре

ZnSxSeix/ ZniyMgySzSeiz по данным токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней и катодолюминесценции.

4.5. Выводы.

Одним из важных направлений физики полупроводников последних десятилетий является физика квантово-размерных гетерострктур, называемых также наноструктурами. В наноструктурах движение носителей заряда ограничено в одном или более направлениях, что ведет к кардинальному изменению энергетического спектра носителей заряда, фононов, и возникновению целого ряда новых физических явлений.

Прогресс в практическом использовании гетероструктур связан с тем, что в мире постоянно ведется создание и внедрение новых гетероструктур, в том числе и для производства оптоэлектронных приборов, работающих в диапазоне от далекой инфракрасной до ультрафиолетовой областей спектра. Наиболее распространенными с точки зрения практического использования являются гетероструктуры на основе соединений А3В5, но они не могут полностью удовлетворять потребностям рынка микро- и наноэлекгронных изделий. Поэтому постоянно ведется поиск новых гетеропар и материалов, позволяющих достичь больших функциональных преимуществ и характеристик полупроводниковых приборов по сравнению с имеющимися.

Хорошими перспективами для оптоэлектронных применений обладают широкозонные соединения типа АгВб, имеющие ряд ценных свойств, таких как высокая фоточувствительность, большая вероятность излучательной рекомбинации при наличии прямых оптических переходов, высокий квантовый выход фотолюминесценции, большая энергия связи свободных экситонов по сравнению с соединениями А3В5 [1].

Для создания ярю« и высококонтрастных дисплеев перспективными являются полупроводниковые лазеры с накачкой электронным пучком. Преимущество накачки электронным пучком над инжекционной накачкой связано с отсутствием необходимости создания высокой проводимости р- и п-типа в широкозонных материалах, необходимых для реализации излучения в видимой области спектра. КПД лазера с накачкой электронным пучком может быть выше 10 %, что почти на порядок превышает КПД используемых в настоящее время ксеноновых ламп в цветных дисплеях высокого качества. Лазеры с накачкой электронным пучком являются перспективными источниками монохроматического излучения в видимой области спектра, где до сих пор пока не созданы достаточно эффективные и дешевые источники света в сине-зеленой области спектра [2].

Для управления шириной запрещенной зоны и согласования постоянных решетки соседних слоев в многослойных эпитаксиальных структурах широко применяются трех- и четырехкомпонентные твердые растворы. Объемные кристаллы из широкозонных соединений А2В6 в больших количествах не выращиваются из-за ряда технологических проблем, поэтому для выращивания эпитаксиальных структур из указанных материалов используются доступные и достаточно дешевые подложки ваАз или ваР. Периодические гетероструктуры гп8х8е1ч^п1ум§у828е12 могут использоваться в качестве активной среды лазеров с продольной накачкой сканирующим электронным пучком, излучающих в синей области спектра [3]. В настоящее время созданы лазеры, излучающие в сине-зеленом диапазоне длин волн (484 - 493 нм), на основе квантово-размерных структур гпхСс!1.х8/2п8е, выращенных методом молекулярно-пучковой эпитаксии [4]. Несмотря на это, для достижения чисто синего излучения (455 — 465 нм) необходимо использовать материалы с большей шириной запрещенной зоны, чем у соединения 2пСс18е. Синее излучение при комнатной температуре было получено в лазере с поперечной накачкой электронным пучком на основе сверхрешетки 2п8е^п8о,198ео,81 [4]. В этой структуре достигалось хорошее электронное ограничение носителей в слоях гп8е из-за достаточно высоких барьеров, образуемых широкозонными слоями ¿пЗоду^ео^ь Однако на таких структурах авторам [4] не удалось снизить порог генерации по сравнению с лазерами с монокристаллическим активным слоем ZnSe, поскольку для получения изоморфной малодефектной структуры при росте на подложках ваАэ толщину барьерного слоя 2п80,19809^1 пришлось делать равной толщине слоя квантовой ямы. При таком соотношении толщин слоев низкий порог генерации получить практически невозможно. Существенное снижение порога генерации можно ожидать лишь тогда, когда толщины барьерных слоев значительно превышают толщины квантовой ямы [4]. Но в этом случае для обеспечения изоморфности структуры на ваАБ можно использовать барьерные слои ZnSSe. В качестве более широкозонного материала для формирования обкладок волновода в инжекционных лазерах на основе ZnSe было предложено использовать соединение ZnMgSSe [5].

Обычно этот материал не применяется для изготовления барьерных слоев из-за недостаточно высокого транспорта носителей заряда через такие слои. При высоких концентрациях Б и (более 20 %) наблюдается бимодальный распад твердого раствора [5]. По этой причине обычно используется твердый раствор 2пМ§88е, изопериодичный с кристаллической решеткой ваЛв и имеющий ширину запрещенной зоны Е8 меньше 2,85 эВ при комнатной температуре. Однако для получения достаточно хорошего ограничения носителей заряда в квантовой яме из ZnSe или ЕпББе с действительно синим излучением необходимо использовать 2пМ§88е с шириной запрещенной зоны « 3 эВ. Данные составы до сих пор мало изучены.

В настоящее время наметился повышенный интерес к гетероструктурам Сс18/2п8е II типа в связи с большим (0,8 эВ) разрывом зоны проводимости [6]. Люминесцентные свойства этих структур существенно зависят от качества гетерограниц. Возможность образования двумерного электронного газа делает эти структуры перспективными для транзисторов с высокой электронной подвижностью [7]. Для лазерных применений гетероструктуры гпхСс!1х8/2п8у8е1у не менее интересны. Во-первых, данная структура потенциально может быть использована для лазеров не только синего, но и зеленого излучения. Во-вторых, все слои при определенных значениях х и у могут быть согласованы с постоянной решетки ростовой подложки ОэАб. Такая структура потенциально не имеет внутренних упругих напряжений, которые в лазерах на основе структуры 2пСё8е/7п8е являются одним из основных факторов их деградации. Однако в гетероструктуре с разрывами II типа могут возникнуть проблемы с достижением достаточно высокого коэффициента оптического усиления.

При проектировании полупроводниковых приборов с использованием гетероструктур применяется построение энергетических зонных диаграмм. Разрывы разрешенных энергетических зон формируют в гетеропереходе эффективные потенциальные барьеры разной высоты для носителей заряда. Необходимо знать основные параметры зонной диаграммы квантово-размерной структуры, от которых зависит вид потенциального рельефа для носителей заряда, а именно: ширины запрещенных зон и то, как "стыкуются" запрещенные зоны, какие образуются величины разрывов разрешенных энергетических зон на границе раздела контактирующих между собой слоев, влияние состава, толщины активных слоев квантово-размерной структуры на основе соединений А2Вб на энергетический спектр носителей заряда, величины разрывов разрешенных энергетических зон, энергию излучательных переходов.

Для целого ряда квантово-размерных структур на основе селенидов, сульфидов цинка, кадмия, магния величины разрывов разрешенных энергетических зон либо не определены вовсе, либо определены недостаточно надежно. Это также связано с малым объемом информации по электрофизическим, механическим и оптическим свойствам данных структур.

Для расчета величины разрывов разрешенных энергетических зон существуют различные теоретические модели - от модели Андерсона для идеального гетероперехода (называемой также правилом электронного сродства), до более сложных моделей, таких как теория самосогласованного потенциала, теория атомных орбиталей Харрисона и т.д. При практическом применении из-за большой свободы в выборе при расчетах параметров материалов и структур и чувствительности к наличию пограничного диполя на гетерогранице эти теории часто предсказывают величины разрывов разрешенных энергетических зон с большим отличием от величин, измеренных в реальных гетеропереходах. Теория свойств квантово-размерных структур на основе соединений А2В6, их математическое и компьютерное моделирование - это центральное звено в разработке перспективных технологий конструирования, которое позволит проектировать искусственные объекты с заданными и управляемыми свойствами, с целью получения необходимых по качеству структур для того или иного прибора.

В связи с этим представляется актуальным исследование энергетического спектра носителей заряда, величины разрыва разрешенных энергетических зон в квантово-размерных структурах на основе селенидов, сульфидов цинка, кадмия, магния с различной конфигурацией квантово-размерной части, а также моделирование перечисленных характеристик с учетом конфигурации квантово-размерных структур и физических явлений, возникающих при контакте разных материалов и сравнение полученных экспериментальных и теоретических результатов.

Цель диссертационной работы - исследование влияния состава и толщин слоев в квантово-размерных структурах на основе гетеропереходов гпхС(11.х8/ гпЗуЗе^у, 7п8х8е1х/гп1у£^у828е12 на энергетический спектр носителей заряда, величины разрывов разрешенных энергетических зон, энергии излучательных переходов в квантово-размерных структурах.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

- обзор литературных данных по электрическим, оптическим, механическим свойствам квантово-размерных структур на основе селенидов, сульфидов цинка, кадмия;

- анализ существующих моделей расчета величин разрывов разрешенных энергетических зон в гетероструктурах с квантовыми ямами и методов их экспериментального определения;

- моделирование энергетического спектра носителей заряда в квантово-размерных структурах гп8х8е1.х^П1уМ§у828е12 и 2пхСс1,х8/2п8у8е1у; моделирование излучательных переходов в структурах гп8х8е1х/ 2п1.уМ§у828е1.2 и гпхСф.^/гпЗуЗеиу;

- исследование влияния состава и толщин слоев на величины разрывов разрешенных энергетических зон (валентной и зоны проводимости) в квантово-размерных структурах ЕпЗхЗе^/гпьэД/^уЗгЗеьг и 2пхСс11.х8/2п8у8е1.у, рассчитанных и полученных методами токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней и катодолюминесценции.

Основными объектами исследования были выбраны квантово-размерные структуры с квантовыми ямами ZnxCdlxS/ZnSySely и 2п8х8е1.х/гп1.уМ§у828е1.2, выращенные на подложках ОаАз(ЮО) методом парофазной эпитаксии из металлорганических соединений и молекулярно-пучковой эпитаксии.

Научная новизна представленных в работе результатов заключается в следующем.

1. Развита модель Андерсона, учитывающая влияние упругих напряжений, для моделирования энергетического спектра носителей заряда, хода краев разрешенных зон, энергии излучательных переходов в квантово-размерных структурах с квантовыми ямами, имеющих зонные диаграммы I типа (2п8х8е1.х/2п1.уМ§у828е1.2) и

II типа ^ПхСс^.хБ/гпЗуЗеьу) для различных составов твердых растворов и толщин слоев.

2. Впервые экспериментально определена величина разрыва зоны проводимости в гетероструктурах с одиночной квантовой ямой ZnxCd1.xS/ZnSo.o6Seo.9*ь имеющих зонную диаграмму II типа, который составил 650 мэВ и 373 мэВ при содержании цинка (х) в квантовой яме 10 и 40 % соответственно, а также в гетероструктурах с одиночной и множественными квантовыми ямами ZnSxSelx/ZnlyMgySzSelz, имеющих зонную диаграмму I типа с различной конфигурацией квантово-размерной части структуры.

3. Разработана новая методика, позволяющая определять концентрацию носителей заряда в прямоугольной квантовой яме в слаболегированных квантово-размерных структурах с зонной диаграммой II типа по величине коротковолнового смещения линии излучения, связанной с квантовой ямой, на спектрах катодолюминесценции при высоких уровнях накачки электронным пучком.

Достоверность научных выводов работы обеспечена использованием независимых методов - токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней и катодолюминесценции, а также соответствием экспериментальных результатов исследования результатам моделирования энергетического спектра носителей заряда, величин разрывов разрешенных зон, энергий излучательных переходов в квантово-размерных структурах.

Основные научные положения, выносимые на защиту

1. Рассчитаны величины разрывов разрешенных зон, энергии излучательных переходов в квантово-размерных структурах на основе гетеропереходов гпхСё1х8^п8у8е1.у, гп8х8е1.х^п1.ум§у828е1.2 с учетом содержания компонентов в твердых растворах и толщины слоев, критической толщины эпитаксиального слоя квантовой ямы.

2. Экспериментально установлено, что величина разрыва зоны проводимости в квантово-размерных структурах с квантовыми ямами на основе ZnSe/ZnlyMgySzSel.z, выращенных методом эпитаксии из молекулярных пучков, увеличивается от 110 до 220 мэВ с ростом ширины запрещенной зоны твердого раствора г^М^уЗ^е^ согласованного по постоянной решетки с подложкой ОаАэ (100), от 3,00 до 3,25 эВ.

3. Обнаружено, что величина разрыва зоны проводимости в квантово-размерных структурах с одиночной квантовой ямой ZnxCd1xS/ZnSo.o6Seo.945 выращенных методом и парофазной эпитаксии из металлорганических соединений, уменьшается от 650 до 373 мэВ при увеличении содержания цинка (х) в квантовой яме от 10 до 40 %. 4. На основе измерений энергии активации носителей заряда методом токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней в структурах гп8х8е1х/ 7п1.эЛ^у828е12, выращенных методом эпитаксии из молекулярных пучков на подложках ОаАз(ЮО), на границах квантовой ямы обнаружен потенциальный барьер для захвата электронов высотой 56-87 мэВ.

Практическая значимость результатов работы заключается в следующем.

1. Рассчитаны величины разрывов разрешенных зон в квантово-размерных структурах с квантовыми ямами гиЗ^е^^п^уМ^уЗ^е^г и 2пхСс11х8/2п8о.об8ео.945 которые позволяют моделировать энергетические зонные диаграммы гетероструктур.

2. Выявлены зависимости разрывов разрешенных зон, энергий излучательных переходов в квантово-размерных структурах с квантовыми ямами 2п8х8с1х/ гп1.уМ§у828е].2 и 2пхСс11х8/гп8у8е1.у, которые учитывают конфигурацию квантово-размерной части структуры и параметры слоев и могут быть использованы при проектировании и расчетах параметров оптоэлектронных приборов.

3. Установлена возможность применения метода токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней для исследования процессов эмиссии и захвата носителей заряда в квантовой яме, а также изучения особенностей потенциального рельефа вблизи квантовой ямы, определения высоты потенциального барьера при его наличии для захвата носителей заряда в квантовой яме без данных о концентрации свободных носителей заряда в барьерных слоях квантово-размерных структур по температурной зависимости произведения концентрации свободных носителей заряда на сечение захвата носителей заряда.

4. Получено соотношение между концентрацией носителей заряда в квантовой яме в слаболегированной квантово-размерной структуре с зонной диаграммой П-типа и величиной сдвига линии излучения от квантовой ямы на спектре катодолюминесценции при увеличении плотности тока накачки электронным пучком, что дает возможность оценить концентрацию носителей заряда в квантовых ямах при высоких плотностях тока накачки.

Апробация

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на XII международной конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты» (г. Алушта, 2008), X и XI международных конференциях «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (г. Ульяновск, 2008, 2009), III международной конференции «Физика электронных материалов - ФИЭМ'08» (г. Калуга; 2008), I и II Всероссийских школах-семинарах студентов, аспирантов и молодых ученых по направлению «Наноинженерия» (г. Москва, г. Калуга; 2008, 2009), II Всероссийской школе-семинаре студентов, аспирантов и молодых ученых по направлению «Наноматериалы» (г. Рязань, 2009), на 14th International Conference on II-VI Compounds (Санкт-Петербург, 2009.

Публикации

Основные результаты работы достаточно полно отражены в 18 научных работах, из которых 2 статьи (по специальности) в журналах из списка ВАК, 5 статей в других изданиях, 8 тезисов доклада на российских и международных конференциях, 1 учебное пособие и 2 отчета по НИР.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 121 наименования и приложения. Диссертация изложена на 190 страницах машинописного текста, содержит 21 таблицу и 103 рисунка.

4.5. Выводы

Впервые для исследования полупроводниковых барьерных структур применен метод токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней с преобразованием Лапласа.

Впервые экспериментально исследована величина разрыва зоны проводимости в гетероструктурах с одиночной и множественной квантовой ямой ZnSxSeix/ZniyMgySzSei7, имеющих конфигурацию зонной диаграммы I типа, с различной конфигурацией квантово-размерной части структуры.

Как видно из полученных результатов, расчет разрыва зоны проводимости на основе правила электронного сродства, проводимый во 2-й главе, не для всех образцов даёт хорошее соответствие с экспериментальными данными. Для четырехкомпонентного состава ZniyMgySzSeiz неизвестны многие параметры, в частности значение электронного сродства. При расчете величины разрыва разрешенных энергетических зон в ZnSxSeix/ZniyMgySzSei„z во 2-й главе использовалось значение электронного сродства, ширины запрещенной зоны для

Zn^yMgySzSei.z, полученное на основе анализа экспериментальных данных, : полученных методом токовой релаксационной спектроскопии глубоких уровней. Также твердый раствор Zn!yMgySzSeiz в исследованных структурах распадается на несколько кристаллических фаз с различной шириной запрещенной зоны. Указанные факты влияют на точность определения значения величины разрыва зоны проводимости.

5. Заключение

В результате выполнения работы получены следующие основные результаты.

1. Развита модель Андерсона, учитывающая влияние упругих напряжений, для моделирования энергетического спектра носителей заряда, хода краев разрешенных зон, энергии излучательных переходов в квантово-размерных структурах с квантовыми ямами, имеющих зонные диаграммы I типа ^п8х8е1-х/ Znl-yMgySzSel-z) и II типа (7пхСё 1 -х8/гп8у 8е 1 -у) для различных составов твердых растворов и толщин слоев.

2. Вычислены величины разрывов валентной зоны и зоны проводимости в квантово-размерных структурах с одиночными и множественными квантовыми ямами на основе гиЗ^е^х^п^уМ^уЗ^е^, являющиеся нелинейными функциями толщин слоев, составов^ твердых растворов. В структурах 2п8х8е1.х/2п1.уМ§у828е1.2., выращенных методом эпитаксии из молекулярных пучков, на границах квантовых ям присутствует потенциальный барьер для захвата электронов высотой'56-87 мэВ.

3. Рассчитана с помощью развитой теоретической модели Андерсона величина разрыва зоны проводимости в квантово-размерных структурах с одиночной квантовой ямой 2пхСс11.х8/7л8о.об$ео.943 выращенных методом парофазной эпитаксии из металлорганических соединений, которая уменьшается от 770 до 360 мэВ при увеличении содержания цинка (х) в квантовой яме от 0 до 40 %.

4. Установлено соответствие составов твердых растворов* в. квантово-размерных структурах ZnxCdlxS/ZnSySely, при котором барьерные слои и слои квантовых ям согласованы по постоянной решетки. (При содержании серы (у) в 2п8у8е1у 6 % в согласованном по постоянной решетки слое 7пхСс11х8 содержание цинка (х) составляет 43 %.)

5. Экспериментально определена величина разрыва зоны проводимости в гетероструктурах с одиночной квантовой ямой гпхСё1.х8/гп8о.об8е0.94» имеющих зонную диаграмму II типа, которая составила 650 мэВ и 373 мэВ при содержании цинка (х) в квантовой яме 10 и 40 % соответственно, а также в гетероструктурах с одиночной и множественной квантовой ямой ЕиЗ^е^х/Еп^уМ^уЗ^е!.;,, имеющих конфигурацию зонной диаграммы I типа.

6. Разработана новая методика, позволяющая определять концентрацию носителей заряда в прямоугольной квантовой яме в слаболегированных квантово-размерных структурах с зонной диаграммой II типа по величине коротковолнового смещения линии излучения, связанной с квантовой ямой, на спектрах катодолюминесценции при высоких уровнях накачки электронным пучком.

В заключение выражаю признательность научному руководителю д.ф.-м.н., профессору ВИХРОВУ СЕРГЕЮ ПАВЛОВИЧУ за научное руководство и помощь при выполнении данной работы, КОЗЛОВСКОМУ ВЛАДИМИРУ ИВАНОВИЧУ за предоставленные образцы и спектры катодолюминесценции, благодарность сотрудникам кафедры БМПЭ за внимание к работе и моральную поддержку, и отдельное спасибо ЛИТВИНОВУ ВЛАДИМИРУ ГЕОРГИЕВИЧУ за оказанную помощь.

1. Козловский В .И., Кузнецов П.И., Литвинов В.Г. Электрофизические и катодолюминесцентные свойства низкоразмерной структуры CdSSe/CdS для лазера с продольной накачкой электронным пучком. Рязань: РГРТА, 2005. ell

2. Басов Н.Г., Богданкевич О.В., Насибов A.C., Печенов А.Н., Козловский В.И., Шапкин П.В., Каменев В.М., Почерняев И.М., Папуша В.П. Электронно-лучевая трубка с полупроводниковым лазерным экраном // ДАН СССР. 1972. Т. 205. №1. С.72-73

3. Basov N.G., Dianov Е.М., Kozlovsky V.l. et al. // Laser Physics. 1996. V. 6. P. 608-611.

4. Cammack D.A., Dalby R.J., Cornelissen H.J., Kurgin J. // J. AppU Phys. 1987. V. 62. P. 3071-3074'.

5. Itoch S., Nakano K., Ishibashi A. // J. Crystal Growth. 2000. V. 214/215. P. 1029-1034.

6. Priller H., Schmidt M., Dremel M., Grün M., Toropov A., Ivchenko E.L., Kalt H., Klingshirn С. Density dependent luminescence properties of CdS/ZnSe single quantum wells // Phys. stat. sol. (c), 2004. Vol.l. P.747-750.

7. Dremel M., Priller H, Grün M., Klingshirn C., Kazukauskas V. Electrical and optical properties of the CdS quantum wells of CdS/ZnSe heterostructures // J. Appl. Phys. 2003. Vol.93. P.6142-6149.

8. Шарма Б. Л, Пурохит P.K. Полупроводниковые гетеропереходы. М.: Советское радио, 1979. 226 с.

9. Розеншер Э., Винтер Б. Оптоэлектроника. М.: Техносфера, 2004. 589 с.

10. Воробьев Л.Е., Ивченко Е.Л., Фирсов Д.А., Шалыгин В.А. Оптические свойства наноструктур: учеб. пособие / под ред. Е.Л. Ивченко и Л.Е. Воробьева. СПб.: Наука, 2001. 188 с.

11. Kroemer Н. CRC Crit. Revs. Solid // State Sciences. 1975. Vol. 5. P. 555-564.

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

13. Herman F. and Skillman S. Atomic Structure Calculations Prentice-Hall //

14. Englewood Cliffs, New Jersey. 1963. P. 1-8.

15. Кейси X., Паниш M. Лазеры на гетеропереходах. М.: Мир, 1981. Т.1.299 с. т.2. 364 с.

16. Frensley W. R., Kroemer Н. // Phys. Rev. В. 1977. Vol. 16. P. 2642.

17. Милне А., Фойхт Д. Гетеропереходы и переходы металл-полупроводник. М.: Мир, 1975. 432 с.

18. Демиховский В.Я., Вульгальтер Г.А. Физика квантовых низкоразмерных структур. М.: Логос, 2000. 248 с.

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

20. Vurgaftman I., Meyer J.R., Ram-Mohan L.R. Band parameters for III-V compound semiconductors and their alloys // J. Appl. Phys. 2001. Vol. 89. №11. P. 5815-5875.

21. Capasso F., Margaritondo G. Heterojunction Band Discontinuities // Physics and Device Application / North-Holland, Amsterdam. 1987. P. 652.

22. Lang D.V. Deep level transient spectroscopy: a new method to characterize traps in semiconductors // J. Appl. Phys. 1974. Vol. 45. P. 3023-3032.

23. Берман Л.С., Лебедев A.A. Емкостная спектроскопия глубоких центров в полупроводниках. Л.: Наука, 1981. 176 с.

24. Денисов' А.А., Лактюшкин В.Н., Садофьев Ю.Г. Релаксационная спектроскопия глубоких уровней // Обзоры по электронной технике, 1985. Сер. 7. Вып. 15 (1141). 52 с.

25. Кузнецов Н.И. Токовая релаксационная спектроскопия глубоких уровней (i-DLTS) // ФТП, 1993. Т. 27. Вып. 10. С. 1674-1679.

26. Schmalz К., Yassievich I.N., Rucker Н., Grimmeis H.G. Characterization of Si/Sil-xGex/Si quantum wells by space-charge spectroscopy // Phys. Rev. B. 1994. Vol. 50. P. 14287-14301.

27. Прингсгейм П. Флуоресценция и фосфоресценция: пер. с англ., М., 1951; Вавилов С. И. Собрание сочинений. Т, 2. М., 1952. С. 20, 28, 29.

28. Левшин В. Л. Фотолюминесценция жидких и твердых веществ. М.; Л.: Гос. изд-во технико-теоретической литературы, 1951. 456 с.

29. Антонов-Романовский В.В. Кинетика фотолюминесценциикристаллофосфоров. M.: Наука, 1966. 323 с.

30. Адирович Э. И. Некоторые вопросы теории люминесценции кристаллов. М.; Л.: Гос. изд-во технико-теоретической литературы, 1951. 351 с.

31. Фок М. В. Введение в кинетику люминесценции кристаллофосфоров. М.: Наука, 1964. 284 с.

32. Кюри Д. Люминесценция кристаллов: пер. с франц., М.: Наука, 1961.199 с.

33. Конников С.Г., Гуткин A.A., Заморянская М.В., Попова Т.Б., Ситникова A.A., Шахмин A.A., Яговкина М.А. Комплексная диагностика гетероструктур с квантово-размерными слоями // ФТП. 2009. т.43. Вып.9. С. 12811287.

34. Chretien О., Apetz R., Vescan L., Souifi A., Luth H., Schmalz К., Koulmann J.J. Thermal hole emission from Si/Si 1-xGex/Si quantum wells by deep level transient spectroscopy // J. Appl. Phys. 1995. Vol. 78. P. 5439-5447.

35. Павлов Л.П. Методы измерения параметров полупроводниковых материалов. М.: Высшая школа, 1987. 239 с.

36. Пека Г. П. , Коваленко В.Ф., Куценко В.Н. Люминесцентные методы контроля параметров полупроводниковых материалов и приборов. Киев: Техника, 1986. 152 с.

37. Петров В. И. Сканирующая катодолюминесцентная микроскопия // Известия РАН. Серия физическая, 1992. Т. 56. №3. С. 2-30.

38. Спивак Г.В., Петров В.И., Антошин М.К. Локальная катодолюминесценция и ее возможности для исследования зонной структуры твердых тел // УФН, 1986. Т.148. Вып. 4. С. 659-717.

39. Тарасов С. А., Пихтин А. Н. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы: учеб. пособие. СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2008. 96 с.

40. Ишанин Г. Г. Приемники излучения. СПб.: Папирус, 2003. 528 с.

41. Шик А.Я., Бакуева Л.Г., Мусихин С.Ф., Рыков С.А. Физика низкоразмерных систем / под. ред. А.Я.Шика. СПб.: Наука, 2001. 160 с.

42. Besomi Р., Wessels B.W. Deep level defects in heteroepitaxial zinc selenide // J. Appl. Phys. 1988. Vol. 53. P. 3076-3084.

43. Shirakawa Y., Kukimoto H. The electron trap associated with an anionvacancy in ZnSe and ZnSxSe!x // Solid State Commun. 1980. Vol. 34. P. 359-361.43. http://www.edu-cons.net.

44. Ivanov A.S, Vasilev V.I., Sedova I.V., Sorokin S.V., Sitnikova A.A., Konnikov S.G., Popova T.B.,. Zamoryanskaya M.V. Cathodoluminescence of laser A2B6 heterostructures // ФТП, 2007. Том 41. Вып. 4. 488-491 с.

45. Зубков В.И. Диагностика полупроводниковых наногетероструктур методами спектроскопии адмиттанса. СПб.: ООО «Техномедиа» / Изд-во «Элмор», 2007. 220 с.

46. Н. Kroemer, W.Y. Chien, J.S. Harris, and D.D. Edwall. Measurement of Isotype Heterojunction Barriers by C-V Profiling // Applied Physics Letters. 1980. Vol. 36. No. 4. P. 295-297.

47. Brounkov P.N., Konnikov S.G., Benyattou Т., Guillot G. Characterization of subband levels in quantum well using capacitance-voltage technique // Phys. Low-Dim. Struct. 1995. Vol. 10/11. P. 197-207.

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

49. Stern F., Das Sarma S. Electron energy levels in GaAs- Ga^Al.^As heterojunctions //Phys. Rev. B. 1984. Vol. 30. №2. P. 840-847.

50. Kroemer H., Chien Wu-Yi. On the theory of Debye averaging in the C-V profiling of semiconductors // Solid State Electron. 1981. Vol. 24. №7. P. 655-660.

51. Ежовский Ю.К., Денисова O.B. Физико-химические основы технологии полупроводниковых материалов: учеб. пособие. СПб.:СЗТУ, 2005. 80 с.

52. Addamiano A., Dell Р.А. // J.Phys. Chem. 1957. Vol. 61. №7. P. 1020-1021.

53. Пашинкин A.C., Тищенко Г.Н., Корнеева И.В. и др. О полиморфизме некоторых халькогенидов цинка и кадмия // Кристаллография, 1960. Т. 5. №2. С. 261-267.

54. Баранский П. И., Клочков В.П., Потыкевич И.В. Полупроводниковая электроника. Свойства материалов. Киев: Наукова думка, 1975. 704 с.

55. Bouckaert L.P., Smoluchowski R., Wigner E. Theory of Brillouin zones and symmetry properties of wave functions in crystals // Phys. Rev. 1986. Vol. 50.1. P. 58-67.

56. Физика и химия соединений типа А2Вб: Пер. с англ. / под редак. A.C. Медведева. М.: Мир. 1970. 525 с.

57. Берченко Н. Н., Кревс В. Е., Средин В.Г. Полупроводниковые твердые растворы и их применение. М.:Воениздат, 1982. 208 с.

58. Родо М. Полупроводниковые материалы. М.: Металлургия, 1971. 230 с.

59. Aven М., Malsted R.E. // Phys.Rev.1965. 137, 228А.

60. Morehead F.F., Mandel G. // Phys. Letters. 1964. Vol. 10. №5. P. 53-56.

61. Hartman H., Mach R., Seile B. Wide gap II-VI compounds as electronic materials // Current topics in materials science. Amsterdam. 1982. Vol. 9. P. 572.

62. Симашкевич A.B. Гетеропереходы на основе полупроводниковых соединений А2Вб. Кишинев, 1980. С. 156. Табл. 21. Ил. 66.

63. Махний В. П., Слетов М. М., Чабанов Ю.Я. Дырочная проводимость в кристаллах селенида цинка, легированных элементами V группы из паровой фазы // Письма в ЖТФ. 2000. Том 26. №1. С. 13-16.

64. Bhargava R.N. // J. Cryst. Growth. 1982. Vol. 59. P. 15.

65. Давидюк Г.Е., Оксюта B.A., Манжара B.C. Электрические, оптические и фотоэлектрические свойства легированных индием монокристаллов сульфида кадмия, облученных электронами // ФТТ. 2002. Т. 44. Вып.2. С. 246-250.

66. Давидюк Г.Е., Богданюк Н.С., Мак В.Т., Божко В.В. Фотопроводимость облученных электронами нелегированных и легированных медью монокристаллов CdS // Фотоэлектроника. 1970. №3. С. 7-12, 53.

67. Ермаков О.Н. Прикладная оптоэлектроника. М.: Техносфера, 2004. 416 с

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

69. Van de Walle C.G. Band lineups and deformation potentials in the modelsolid theory//Phys. Rev. В. 1989. V. 39. P. 1871-1883.

70. Karazhanov S.Zh., Lew Yan Voon L.C. Ab initio studies of band parameters of A3B5 and АгВб zinc-blende semiconductors // ФТП. 2005. T. 39. Вып. 2. С. 177-188

71. O. Madelung, M. Schulz, H.Weiss (eds.), Subvolume d: Technology of III-V, II-VI and Non-Tetrahedrally Bonded Compounds // Landolt-Bornstein, Berlin: Springer Verlag, 1982. New Series, Group III. Vol. 17: Semiconductors.

72. Брунков П.Н., Суворова А.А., Берт A.P. и др. Вольт-емкостное профилирование барьеров Шоттки Au / n-GaAs, содержащих слой самоорганизованных квантовых точек InAs // ФТП. 1998. №10. С. 1229-1234.

73. Панков Ж. Оптические процессы в полупроводниках / под. ред. Ж.И.Алферова и B.C. Вавилова. М.: Мир, 1973. 456 с.

74. Морозова Н.К., Каретников И.А., Мидерос Д.А., Гаврищук Е.М., Иконников В.Б. Исследование влияния кислорода на спектры катодолюминесценции и ширину запрещенной зоны ZnxSSeix // ФТП. 2006. То. 40. Вып. 10. С. 1185-1191.

75. Kassali К., Borarissa N. // Mat.Chem. Phys. 2002. V. 76. P. 255.

76. Lozykowski H.J., Shastri V.K. Excitonic and Raman properties of ZnSe/Zn!.xCdxSe strained-layer quantum wells // J. Appl. Phys. 1991. V. 69. P. 3235-3242.

77. Newbury P.R., Shazad K., Petruzello J., Cammack D.A. // J. Appl. Phys. 1989. V. 66. P. 4950.

78. Бондарь H.B., Тищенко B.B., Бродин M.C. Энергетическое состояние экситонов и спектры фотолюминесценции напряженных сверхрешеток ZnS-ZnSe // ФТП. 2000. Т. 34. Вып. 5. С. 588-593.

79. Ivchenko E.L., Pikus G.E. Superlattices and Other Hetero-structures. Monograph. Springer//Verlag, Berlin. 1997. P. 428.

80. Зайцев B.B., Багаев B.C., Онищенко E.E., Садофьев Ю.Г. Излучение свободного и связанного экситонов в напряженных пленках ZnTe, выращенных методом МПЭ на подложках GaAs (100) // ФТТ. 2000. Т. 42. Вып. 1. С. 246-251.

81. Новикова С.И. Тепловое расширение твердых тел. М.: Наука, 1974.294 с.

82. Kozlovsky V.I., Sannikov D.A., Litvinov V.G. Cathodoluminescence and current DLTS of MOVPE-grown ZnCdS/ZnSSe QW structures // J. Korean Physical

83. Society. 2008. Vol. 53. №5. P. 2864-2866.

84. Пинтус C.M., Стенин С.И., Торопов А.И., Труханов Е.М. Морфологическая стабильность и механизмы роста гетероэпитаксиальных пленок. Препринт 5-86. Новосибирск. СО АН СССР. 1986. 34 с.

85. Van der Merve J.H. Interfacial misfit and bonding between oriented films and their substrates // Single Crystal Films. McMilan. N.Y. 1964. P. 139-163.

86. Давыдов С.Ю., Лебедев A.A., Посредник O.B. Оценки энергии экситоных переходов в гетероструктурах NH/3C/NH (N=2,4,6,8) на основе политипов карбида кремния // ФТП. 2006. Т. 40. Вып.5. С. 563-567.

87. Sorokin V.S., Sorokin S.V., Kaygorodov V.A., Ivanov S.V. Instability and immiscibility regions in MgxZnixSySeiy // J. Cryst. Growth. 2000. 214/215. P130-134.

88. Okuyama Н., Kishita Y., Ishibashi А. // Phys. Rev. В57. 1998. P. 2257.

89. Wu В .J., DePuydt J.M., Haugen G.M., Hofler G.E., Haase M.A., Cheng H., Guha S., Qiu J., Kuo L.H., SaLamanca-Riba L. // Appl. Phys. Lett. 1995. Vol. 66. P. 3462.

90. Kalisch H., Lunenburger M., Hamadeh H., Xu J., Heuken Ml Optimized metalorganic vapour phase epitaxy of ZnMgSSe heterostructures // J. Cryst. Growth. 1998. Vol. 184-185. P. 129-133.

91. Hua G. C., Otsuka N., Grilllo D. C., Han J., He L., Gunshor R. L. // J. Cryst. Growth. 1994. №138. P. 367.

92. Tomiya S., Okuyama H., Ishibashi A. // Appl. Surf. Sci. 2000. №243. P. 159-160.

93. Charifi Z., Baaziz H., Bouarissa N. Energy band gaps of Znl-xMgxSySel-y lattice matched to GaAs // Physica B. 2003. №337. P. 363-368.

94. П. Ю., Кардона M. Основы физики полупроводников: пер. с англ. И.И. Решиной // под ред. Б.П. Захарчени. 3-е изд. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. 560 с.

95. Галицкий В. М., Карнаков, Б. М., Коган В.И. Задачи по квантовой механике. М.: Наука, 1992. 880 с.

96. Cingolani R., Prete P., Greco D., Giugno P.V., Lomascolo M., Rinaldi R., Calcagnile L., Vanzetti L., Sorba L., Franciosi A. Exciton spectroskopy in Znl-xCdxSe/ZnSe quantum wells // Phys. Rev. B. 1995. Vol. 51. P. 5176-5183.

97. Pellegrini V., Atanasov R., Tredicucci A., Beltram F., Amzulini C., Sorba L., Vanzetti L., Franciosi A. Excitonic properties of Znl-xCdxSe/ZnSe strained quantum wells//Phys. Rev. B. 1995. Vol. 51. Pp. 5171-5175.

98. Liaci F., Bigenwald P., Briot O., Gil В., Briot N., Cloitre Т., Aulombard R.L. Band offsets and exciton binding energies in Znl-xCdxSe-ZnSe quantum wells grown by metalorganic vapor-phase epitaxy // Phys. Rev. B. 1995. Vol: 51. P.! 46994702.

99. Белявский В.И. Экситоны в низкоразмерных системах// Соровский образовательный журнал. 1997. №5. С. 93-99.

100. Физика и технология гетероструктур, оптика квантовых наноструктур, учеб: пособие / А.В.Федоров. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2009. 195 с.

101. Агекян В.Ф. Фотолюминесценция полупроводниковых кристаллов// Соровский образовательный журнал. 2000: №10: С.101-107.

102. Livingstone М., Galbraith I. Band structure and band- offset in ZnbxCdxSe/ZnSe quantum wells // J. Crystal Growth. 1996. Vol! 159. P.' 542-545.

103. Mathieu H., Lefebvre P., Christol P. Simple analytical method for calculating exciton binding energies in semiconductor quantum wells // Phys. Rev. B. 1992. Vol. 46. P. 4092-4101.

104. Broniatowski A., Blosse A., Srivastava P.C., Bourgoin J.C. Transient capacitance measurements on resistive samples // J. Appl. Phys. 1983. Vol. 54. P. 2907-2910.

105. Вывенко О.Ф., Истратов A.A. Оптимизация корреляционной процедуры в. методах термостимулированной релаксационной спектроскопии полупроводников // ФТП. 1992. Т. 26. Вып. 10. С. 1693-1700.

106. Козловский В.И., Садофьев Ю.Г., Литвинов B.F. Разрыв зон в структурах с одиночной квантовой ямой Znl-xCdxTe/ZnTe, выращенных на GaAs(lOO) эпитаксией из молекулярных пучков // ФТП. 2000: Т. 34. Вып. 8. С. 998-1003.

107. Dobaczewski Е., Peaker A.R., Bonde Nielsen? К. Eaplace-transformdeep-levelspectroscopy: Tfie; technique and! its- applications; to the study; of point: defects. ins semiconductors// AppH Phys. Lett; 2004. Vol: 96. P; 4689-4728Î

108. Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х книгах. Кн. 1: пер. с англ., 2-е перераб. и доп. изд., М.: Мир, 1984. 456 с.

109. Козловский В;И!, Казаков« И.П., Литвинов s В .Г., Скасырский Я.К., Забежайлов А.О., Дианов Е.М. Электрофизические свойства и катодолюминесценция! структур ZnSe/ZnMgSSe // Вестник Рязанской радиотехнической академии: 2005. Вып. 16. С. 79-84.

110. Литвинов В.Г., Милованова O.A., Рыбин Н.Б. Электр о физические свойства квантово-размерных структур на основе селенидов, сульфидов: цинка,кадмия, магния // Приложение к журналу «Вестник РГРТУ». 2009. Вып. 4. С. 39-46.

111. Бабичев А.П., Бабушкина Н.А., Братковский А.М. и др. Физические величины: справочник / под ред. И.С. Григорьева, Е.С. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с

112. Litvinov V.G., Kozlovsky V.I., Sadofyev Yu.G. Deep-level transient spectroscopy and cathodoluminescence of the CdSe/ZnSe QD structures grown on GaAs(100) by MBE // Phys. Stat. Sol. (b). 2002. Vol. 229. №.1. P. 513-517.