Электронный транспорт в связанных квантовых ямах AlxGa1-xAs/GaAs/AlxGa1-xAs и GaAs/InyGa1-yAs/GaAs тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.09, кандидат физико-математических наук Васильевский, Иван Сергеевич

• Васильевский, Иван Сергеевич
• кандидат физико-математических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Васильевский, Иван Сергеевич

• Введение.

Глава 1. Квантовые ямы

1.1. Структуры с квантовыми ямами.

1.2. Свойства двумерных электронов в квантовых ямах.

1.2.1. Энергетический спектр, оптические свойства.

1.2.2. Транспортные свойства.

1.2.3. Аномальное магнетосопротивление в слабом магнитном поле.

1.2.4. Магнетотранспорт в квантующем магнитном поле.

1.2.5. Влияние тонкого барьера в квантовой яме на зонную структуру.

• 1.3. Рассеяние двумерных электронов.

1.3.1. Модель диэлектрического континуума для оптических фононов.

1.3.2. Рассеяние электронов на оптических фононах.

1.3.3. Рассеяние электронов на ионизированных примесях.

• 1.3.4. Рассеяние на шероховатостях гетерограниц.

1.4. Подвижность электронов в квантовой яме.

1.4.1. Влияние ширины квантовой ямы на подвижность электронов.

1.4.2. Влияние барьера в квантовой яме на подвижность электронов при рассеянии на оптических фононах. ф 1.4.3. Влияние заполнения подзон на подвижность электронов в квантовых ямах при рассеянии на оптических фононах.

1.5. Применение структур с квантовыми ямами.

Глава 2. Образцы и методики исследования

2.1. Образцы. Структура и рост.

2.2. Характеризация образцов.

2.2.1.Исследования структуры слоев методом масс-спектроскопии вторичных ионов (ВИМС). ф 2.2.2 Характеризация образцов методами рентгеновской дифрактометрии и рефлектометрии.

2.3. Методики измерения температурных зависимостей сопротивления и гальваномагнитных эффектов.

2.4. Методики измерения спектров фотолюминесценции и фото отражения.

Глава 3. Зонная структура и оптические свойства квантовых ям , AIXGа 1 xAs/GaAs/AIXGаixAs и GaAs/lnyGaiyAs/GaAs

3.1. Расчет зонной структуры исследованных образцов.

3.2. Зонная структура образцов первого типа с КЯ AlxGai-xAs/GaAs/AlxGa^As.

Ф 3.3. Зонная структура образцов второго типа с КЯ GaAs/InyGaiyAs/GaAs.

3.4. Спектры фотолюминесценции образцов с КЯ GaAs/InyGaiyAs/GaAs.

3.5. Спектры фотоотражения образцов с КЯ

AlxGaixAs/GaAs/AlxGaixAs.

Глава 4. Электронный транспорт в квантующем магнитном поле в квантовых ямах AlxGai-xAs/GaAs/AlxGai-xAs и GaAs/lriyGai-yAs/GaAs

4.1. Эффект Шубникова- де Гааза и квантовый эффект Холла.

4.1.1 Образцы первого типа с КЯ AlxGaixAs/GaAs/AlxGaixAs.

4.1.2 Образцы второго типа с КЯ GaAs/InyGaiyAs /GaAs. ф 4.2. Магнетотранспорт в продольном магнитном поле.

Глава 5. Электронный транспорт в слабых магнитных полях в квантовых ямах AlxGai-xAs/GaAs/AlxGaixAs и GaAs/lriyGa^yAs/GaAs

5.1. Температурные зависимости сопротивления, слабая локализация носителей тока.

5.1.1. Образцы первого типа с КЯ AlxGaixAs/GaAs/AlxGaixAs.

5.1.2 Образцы второго типа с КЯ GaAs/ InyGaiyAs /GaAs.

5.2. Температурные зависимости холловских подвижностей и концентраций электронов.

5.2.1. Образцы первого типа с КЯ AlxGaixAs/GaAs/AlxGaixAs.

5.2.2 Образцы второго типа с КЯ GaAs/ InyGaiyAs /GaAs.

5.3. Влияние потенциальных вставок в КЯ на зонную структуру и подвижность электронов.

5.4. Анализ холловских подвижностей и концентраций электронов в структурах с несколькими каналами проводимости.

Глава 6. Отрицательное магнетосопротивление 6.1. Различные методы вычисления интерференционной квантовой поправки к проводимости Дст.

6.2. Новый численный метод расчета поправки Дст в произвольном магнитном поле.

6.2.1. Асимптотики для приведенного интеграла ILn(q).

6.2.2. Эффективный метод численного интегрирования для вычисления ILn(q).

6.3. Экспериментальные данные по отрицательному магнетосопротивлению и их сравнение с расчетом.

6.3.1. Анализ магнетосопротивления в средних магнитных полях

Btr<B<BSdH.

6.3.3. Отрицательное магнетосопротивление в структурах с одной заполненной подзоной.

6.3.3. Отрицательное магнетосопротивление в структурах с несколькими заполненными подзонами.

6.4. Анализ данных при наличии слабой спиновой релаксации.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Электронный транспорт в связанных квантовых ямах AlxGa1-xAs/GaAs/AlxGa1-xAs и GaAs/InyGa1-yAs/GaAs»

Актуальность темы исследования.

С появлением метода молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) открылись широчайшие возможности в получении искусственных полупроводниковых структур нового типа с заданными свойствами. В процессе МЛЭ реализован контролируемый рост атомно тонких слоев различных химических элементов и соединений, причем слои обладают почти идеальным структурным совершенством [1-3]. Теперь невозможно представить себе ни современную фундаментальную физику твердого тела, ни современную электронику без этих объектов. Не случайно, множество качественно новых явлений было открыто в этой области. Интенсивно исследуются фундаментальные свойства систем с пониженной размерностью - двумерных (квантовые ямы), одномерных (квантовые нити) и нульмерных (квантовые точки). Исследования транспортных и оптических свойств полупроводниковых гетероструктур, квантовых ям на основе системы GaAs-AlAs успешно проводились с 1970-х годов (именно в это время была предложена МЛЭ см. обзор [4]). В настоящее время такие структуры широко используются для создания фотодетекторов, лазеров, оптических модуляторов, мощных транзисторов и других приборов [5-10]. Среди основных направлений исследований можно выделить: изучение зонной структуры и энергетического спектра [11-13], особенностей рассеяния и транспорта носителей тока [14-19], коллективные возбуждения в квантовых ямах (экситоны [20-21], плазмоны [22], трионы [23]). Туннелирование в двойных квантовых ямах и сверхрешетках (транспорт тока поперек слоев структуры) [24-26]. Широко исследуются также квантовые явления в слабых (слабая локализация и антилокализация [27, 28]) и сильных магнитных полях (эффект Шубникова-де Гааза и квантовый эффект Холла [29 - 30]).

Практическую значимость имеют работы по получению оптимизированных структур с высокой подвижностью, и одновременно, концентрацией двумерного газа [3135]. Учитывая полярный характер связей в соединениях AIII-BV, в структурах с квантовыми ямами на основе этих материалов особое внимание уделяется эффектам электрон-фононного взаимодействия, так как в таких структурах рассеяние на полярных оптических фононах доминирует при температурах выше 80 К [36]. Также рассеяние на полярных оптических фононах является основным механизмом релаксации неравновесных (горячих) электронов. Во множестве теоретических работ рассматривалась возможность подавления электрон-фононного рассеяния при комнатных температурах [36-46], однако их выводы зачастую противоречивы. В 1990-х годах появилась идея увеличения транспортной подвижности двумерных электронов за счёт изменения электрон-фононного взаимодействия при введении в квантовую яму тонких барьеров [3638]. Известно, что кроме квантования энергетического спектра электронов в структурах такого типа квантуется и спектр фононов [39, 40]. Согласно расчетам [39-44], это должно уменьшать электрон-фононное рассеяние и тем самым приводить к повышению подвижности электронов. При определённых размерах квантовых ям, как следует из расчетов [41-44], введение тонкого барьера AlAs в центр КЯ AlxGaiх As/GaAs/AlxGaiхAs должно значительно уменьшить скорость межподзонного рассеяния и может привести к дополнительному повышению подвижности. Результатом этого может быть увеличение быстродействия транзисторов. Однако существуют работы, в которых предсказывается отсутствие такого эффекта [45] или противоположный эффект [46].

Отметим, что известные экспериментальные работы по изучению транспортных свойств электронов в подобных структурах немногочисленны [47-49].

Известно, что в транспортных свойствах двумерных электронов, при низких температурах и в слабых магнитных полях, проявляются квантовые поправки к проводимости. Их квантовая природа отражается в универсальности константы кванта проводимости (так, величина поправки в любой структуре имеет порядок Go=e2/(nh) независимо от классической проводимости системы), а также универсальности поведения температурных и магнитополевых зависимостей квантовой поправки. В то время как классический магнетотранспорт позволяет извлечь лишь транспортное время релаксации, теория квантовых поправок позволяет из анализа отрицательного магнетосопротивления определить характерные времена взаимодействия (время сбоя фазы при неупругом рассеянии, электрон-электронного взаимодействия, спин-орбитального взаимодействия). Однако, в теории существует ряд вопросов и нерешенных проблем, связанных с отсутствием аналитического решения для общего случая (в произвольном магнитном поле) [27, 28], введение эмпирических префакторов для сравнения с экспериментальными данными [50], малое отличие параметра неупругого рассеяния для совершенно различных двумерных систем [51]. Недавно был предложен альтернативный способ описания монотонной части магнетосопротивления, основанный на кинетическом уравнении для матрицы плотности (квантовый подход [52,53]).

Объекты исследования

В работе исследованы образцы с гетероструктурными квантовыми ямами двух типов, выращенные методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Это квантовые ямы (КЯ) Alo.22Gao.78As/GaAs/Alo.22Gao.7gAs (I тип) и GaAs/Ino.i2Gao.88As/GaAs (II тип) на подложках GaAs, в центре которых дополнительно выращивался тонкий слой другого материала (барьер AlAs или вставка Ino.7Gao.3As), создающий либо связанные квантовые ямы (барьер), либо ступенчатую квантовую яму (вставка более глубокой узкой потенциальной ямы). Для сравнительного анализа исследовались также одиночные КЯ. Также различным был и способ легирования - модулированное (в образцах первого типа) или дельталегирование (в образцах второго типа). В образцах изменялись ширина квантовой ямы и концентрация легирования кремнием.

Цели работы

Установить эффективность влияния тонких слоев (барьера AlAs или потенциальной ямы Ino.7Gao.3As) в квантовых ямах различной ширины на зонную структуру и транспортные свойства электронов. Для сравнительного анализа исследовать структуры «КЯ с барьером» и «одиночная КЯ».

Исследовать температурные зависимости сопротивления и подвижности электронов в структурах.

Для определения заполнения подзон размерного квантования электронами, квантовой подвижности, исследовать осцилляции магнетосопротивления в квантующем магнитном поле (эффект Шубникова-де Гааза) и квантовый эффект Холла.

Исследовать отрицательное магнетосопротивление при низких температурах в области проявления квантовых поправок к проводимости. Сравнить применимость различных подходов описания отрицательного магнетосопротивления: теорию слабой локализации в диффузионном приближении и «за диффузионным пределом».

Исследовать монотонную составляющую магнетосопротивления в таком магнитном поле, в котором интерференционная квантовая поправка мала, а квантовые осцилляции еще не проявляются.

Для анализа зонной структуры образцов исследовать спектры фотолюминесценции и фотоотражения, провести сравнение этих экспериментальных данных с самосогласованным расчетом зонной структуры.

Использованные экспериментальные методы исследования: классический транспорт в слабом магнитном поле (сопротивление, эффект Холла, подвижность) в интервале температур 4.2-300 К, магнетотранспорт при температурах 0.2-4.2 К в квантующем поле (эффект Шубникова- де Гааза, квантовый эффект Холла) и в слабом поле (отрицательное магнетосопротивление), низкотемпературная фотолюминесценция (77 К), фотоотражение при комнатной температуре. Особое внимание уделялось характеризации исследуемых структур, для чего применялись методы определения состава, толщины и структурного совершенства слоев исследованных образцов: масс-спектроскопия вторичных ионов (ВИМС), рентгеновская дифрактометрия (ДРД) и рефлектометрия (РРМ).

Научная новизна работы

Проведено систематическое исследование транспортных свойств электронов в квантовых ямах при введении в центр квантовой ямы тонких гетерослоев -потенциальных барьеров и вставок более глубокой узкой потенциальной ямы в широком интервале температур и магнитных полей с одновременным экспериментальным исследованием качества гетерограниц и ширины вставок с помощью масс-спектросокопии вторичных ионов (ВИМС) и рентгеновской дифрактометрии (ДРД). Исследованы низкотемпературная фотолюминесценция, фотоотражение, транспорт и магнетотранспорт как в слабых магнитных полях, так и в квантующих.

Проведены расчеты зонных диаграмм структур и волновых функций электронов, а также расчеты подвижности электронов для различных механизмов рассеяния и влияния на нее барьеров и вставок и сравнение с экспериментальными данными.

Впервые разработан единый эффективный метод расчета интерференционной квантовой поправки к проводимости в широком интервале магнитного поля и параметра неупругой релаксации фазы. Получены аппроксимации, существенно упрощающие численные расчеты при сохранении высокой точности. Показано, что разработанный метод позволяет хорошо описать экспериментальные данные по отрицательному магнетосопротивлению за диффузионным пределом.

Практическая значимость работы.

Результаты работы можно использовать при проектировании оптимизированных структур с высокой подвижностью и одновременно, концентрацией двумерного газа. В работе показано, что эффект введения тонкого потенциального барьера AIAs оказывается различным в различных структурах, с учетом реального профиля зоны проводимости. Тонкие гетерослои, дополнительно выращиваемые в квантовой яме (барьеры или потенциальные вставки) дают возможность эффективно влиять на энергетический спектр и волновые функции электронов.

В мелких квантовых ямах введение барьера AIAs позволило существенно изменить энергию оптических переходов без ухудшения интенсивности фотолюминесценции. Результаты по получению заданных оптических свойств гетероструктурных квантовых ям имеют важное значение для детектирования света различного диапазона и лазерной генерации.

Понимание фундаментальных явлений, происходящих в системах с пониженной размерностью, становится все более востребовано и в «классических» приборах на квантовых ямах по мере уменьшения их размеров.

Комплексные исследования структур с привлечением нескольких методик позволяют лучше описать наблюдаемые в образцах эффекты. Целочисленный квантовый эффект Холла, эффект Шубникова-де Гааза и расчеты зонной структуры важны для создания приборов с заданными свойствами.

В работе предложен новый эффективный метод расчета интерференционной квантовой поправки к проводимости за диффузионным пределом. Найдены асимптотические формулы, существенно упрощающие вычисления интерференционной квантовой поправки в широком интервале магнитных полей без потери точности. Результаты расчета важны для интерпретации аномального магнетосопротивления в гетероструктурных квантовых ямах.

Основные положения, выносимые на защиту

Обнаружен эффект увеличения подвижности электронов в узких КЯ и уменьшения подвижности в широких КЯ Alo.22Gao.78As/GaAs/Alo.22Gao.78As при введении тонкого барьера AlAs в центр КЯ. Эффект изменения подвижности обусловлен изменением пространственного профиля электронных волновых функций и эффективной ширины КЯ при введении барьера, что приводит к изменению форм-фактора рассеяния на оптических и акустических фононах.

В мелких квантовых ямах GaAs/Ino.nGao.sgAs/GaAs введение тонкого центрального барьера AlAs уменьшает подвижность и изменяет характер ее температурной зависимости. Барьер существенно изменяет пространственную конфигурацию волновых функций, приводя к образованию гибридных состояний и изменению доминирующего механизма рассеяния. Из анализа температурных зависимостей подвижности и сравнения их с расчетом показано, что в одиночной КЯ доминирует рассеяние на акустических и оптических фононах, а в КЯ с барьером AlAs - рассеяние на ионизированной примеси.

В сильнолегированных КЯ GaAs/Ino.nGao.ssAs/GaAs обнаружено уменьшение концентрации электронов при введении барьера AlAs, в подзоне КЯ с высокой подвижностью. Показано, что при введении барьера подвижность электронов в подзоне КЯ уменьшается незначительно из-за эффективного экранирования рассеяния на ионизированных примесях, а в подзонах дельта-слоев - увеличивается.

При введении в центр КЯ GaAs/Ino.i2Gao.88As/GaAs тонкой вставки Ino.7Gao.3As с высоким содержанием In наблюдается сильное уменьшение подвижности электронов. Показано, что в этом случае волновая функция электронов сильно сжимается, и эффективная ширина квантовой ямы уменьшается. При этом растет рассеяния на шероховатостях границ и флуктуациях состава вставки Ino.7Gao.3As.

Разработан эффективный метод расчёта интерференционной квантовой поправки к проводимости, применимый как в диффузионном приближении, так и за диффузионным пределом. Метод основан на использовании установленной с помощью расчетов аналитической формулы для асимптотики интеграла, входящего в сумму ряда для вычисления поправки. Экспериментальные данные описываются расчетными зависимостями в широком интервале магнитных полей. Показано, что при наличии слабой спиновой релаксации из анализа экспериментальных данных определяется эффективное значение параметра неупругой релаксации фазы, которое связано с его истинным значением и параметром спиновой релаксации.

Публикации по теме работы

1. И. С. Васильевский, А. В. Деркач; «Электронный транспорт в квантовых ямах AlGaAs/GaAs/AlGaAs с барьером AlAs в середине», Всероссийская Научная Конференция Студентов-Физиков 8, сб. тезисов, стр. 170-171 (2002)

2. И. С. Васильевский, А. В. Деркач; «Подвижности электронов в квантовых ямах AlGaAs/GaAs/AlGaAs с центральным барьером AlAs», Международная Конференция студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «ЛОМОНОСОВ-2002», сб. тезисов, стр. 203-204 (2002)

3. Г. Б. Галиев, В. Э. Каминский, В. Г. Мокеров, В. А. Кульбачинский, В. Г. Кытин, Р. А. Лунин, И. С. Васильевский, А. В. Деркач; «Исследование электронного транспорта в связанных квантовых ямах с двухсторонним легированием», ФТП, том 37, вып 6, стр. 711-716(2003)

4. V.A. Kulbachinskii, R.A. Lunin, I.S. Vasil'evskii; «Peculiarities of electron transport in the coupled AlGaAs/GaAs quantum wells with central AlAs barrier», Int. J. of Nanoscience, 2 (6), p. 565-573 (2003)

5. V.A. Kulbachinskii, R.A. Lunin, I.S. Vasil'evskii, G.B. Galiev, V.G. Mokerov, V.E. ^ Kaminskii; «Peculiarities of electron transport in the coupled AlGaAs/GaAs quantum wells with central AlAs barrier», proceedings of 11th Int. Symposium on Nanostructures Nano-2003, p. 402-403(2003)

• 6. L.P. Avakyants, P.Yu. Bokov, A.V. Chervyakov, G.B. Galiev, E.A. Klimov, I.S.

Vasil'evskii; «Room temperature photoreflectance investigation of undoped and doped GaAs/AlGaAs quantum well structures», Proc. SPIE, vol. 5401, p. 605-607 (2003)

7. P. А. Лунин, В. А. Кульбачинский, И. С. Васильевский, Г. Б. Галиев, В. Э. Каминский, П.В. Гурин; «Подвижность электронов в связанных квантовых ямах AlGaAs/GaAs, разделённых барьером AlAs», XXXIII совещание по физике низких температур, НТ-33, сб. трудов, стр. 298-299 (2003)

8. Г. Б. Галиев, В. Э. Каминский, В. А. Кульбачинский, Р. А. Лунин, И. С. Васильевский; «Отрицательное магнетосопротивление в селективно легированных гетероструктурах AlGaAs/GaAs/ AlGaAs/GaAs», VI Российская конференция по физике полупроводников, сб. тезисов, стр. 301-302, (2003)

9. Г. Б. Галиев, В. Э. Каминский, И. С. Васильевский, Р. А. Лунин; «Электронный магнетотранспорт в связанных квантовых ямах с двусторонним легированием», ФТП, том 38, вып. 11, стр. 1368-1373 (2004) t

10. L. P. Avakyants, P. Yu. Bokov, A. V. Chervyakov, G. B. Galiev, E. A. Klimov, I. S. Vasil'evskii; «Photoreflectance investigation of GaAs/AlGaAs quantum well structures with various level of doping», International Workshop on Modulation Spectroscopy of Semiconductor Structures, proceedings, p. 39-40 (2004)

11. И.С.Васильевский; «Отрицательное магнетосопротивление в структурах AlGaAs/GaAs/AlGaAs с квантовыми ямами», Международная Конференция студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «ЛОМОНОСОВ-2004», сб. тезисов, стр. 318-320 (2004)

12. G. В. Galiev, V. Е. Kaminskii, V. G. Mokerov, I. S. Vasil'evskii, V. A. Kulbachinskii, R. A. Lunin; «Magnetotransport in doped geterostructures with coupled quantum wells», International Symposium on Nanostructures Nano-2004, proceedings, p. 348-349 (2004)

13. И. С. Васильевский, Г. Б. Галиев, Г. В. Ганин, Р. М. Имамов, Е. А. Климов, А. А. Ломов, В. Г. Мокеров, В. В. Сарайкин, М. А. Чуев; «Влияние легирования барьерных слоев AlGaAs на структурные и электрофизические свойства системы п-AlGaAs/GaAs/n-AlGaAs с тонким разделяющим AIAs слоем внутри GaAs», Микроэлектроника, том 34, №1, стр. 52-62 (2005)

14. Г. Б. Галиев, И. С. Васильевский, Е. А. Климов, В. Г. Мокеров; «Электрофизические свойства модулированно- и дельта- легированных Р-НЕМТ транзисторных структур на основе AlxGaixAs/InyGai.yAs/GaAs», Микроэлектроника, том 34, №6, стр. 403-409 (2005)

15. И.С.Васильевский, Г. Б. Галиев, В. Г. Мокеров, Р.А.Лунин, В. А. Кульбачинский; «Транспортные и оптические свойства мелких псевдоморфных квантовых ям GaAs/InGaAs/GaAs с двусторонним дельта-легированием: влияние тонкого центрального барьера AlAs», VII Российская конференция по физике полупроводников, сб. тезисов, стр. 244 (2005)

16. V. Е. Kaminskii, G. В. Galiev, V. G. Mokerov, I. S. Vasil'evskii, R. A. Lunin, V. A. Kul'bachinskii; «Magnetoresistance Of Coupled Quantum Wells In Quantizing Magnetic Field», International Conference on Micro- and Nanoelectronics, ICMNE-2005, abstracts, p. 02-09 (2005).

17. I. S. Vasil'evskii, V. A. Kulbachinskii, G. B. Galiev, R. M. Imamov, A. A. Lomov, D. Yu Prohorov; «Structural and electrophysical properties of pseudomorphic GaAs/InGaAs/GaAs quantum wells: effect of thin central AlAs barrier», International Conference on Micro- and Nanoelectronics ICMNE-2005, сб. тезисов, p. 2-23 (2005).

18. Д. Ю. Прохоров, А. Г. Сутырин, А.А.Ломов, P. Kacerovsky, И.С.Васильевский, В. А. Кульбачинский, Г. Б. Галиев. «Возможности рентгеновской дифрактометрии и рефлектометрии в характеризации низкоразмерных внутренних слоев гетеросистем на л с основе А В », 5-я Национальная Конференция по применения рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследований наноматериалов и наносистем, РСНЭ-НАНО 2005, сб. тезисов, стр. 250 (2005)

19. И. С. Васильевский; «Гибридные состояния и электронный транспорт в двусторонних дельта-легированных квантовых ямах GaAs/InGaAs/GaAs», 7-я молодежная конференция по физике полупроводников и оптоэлектронике, Санкт-Петербург, сб. тезисов, стр. 48 (2005)

20. И. С. Васильевский; «Вычисление интерференционной квантовой поправки к проводимости в произвольном магнитном поле», 7-я молодежная конференция по физике полупроводников и оптоэлектронике, Санкт-Петербург, сб. тезисов, стр. 47 (2005)

21. L. P. Avakyants, P. Yu. Bokov, A. V. Chervyakov, G. B. Galiev, E. A. Klimov,

I. S. Vasil'evskii, V. A. Kulbachinskii; «Interband optical transitions in the GaAs modulation doped quantum wells: photoreflectance experiment and self-consistent calculations»; Semicond. Sci. Technol., 21, p. 462-466 (2006)

Апробация

Основные результаты данной работы докладывались на научных конференциях: Всероссийской Научной Конференции Студентов-Физиков 8, 2002, (Екатеринбург), диплом Iй степени; Международной Конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «ЛОМОНОСОВ-2002» (Москва); International Symposium on Nanostructures Nano-2003, (St. Petersburg); XXXIII совещании по физике низких температур, HT-33, 2003 (Екатеринбург); VI Российской конференции по физике полупроводников, 2003 (Санкт-Петербург); International Workshop on Modulation Spectroscopy of Semiconductor Structures, 2004 (Wroclaw); Международной Конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «ЛОМОНОСОВ-2004» (Москва); International Symposium on Nanostructures Nano-2004 (St. Petersburg); VII Российской конференции по физике полупроводников, 2005 (Москва); International Conference on Micro- and Nanoelectronics, ICMNE-2005, Звенигород, 2005; 5-я Национальная Конференция по применения рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследований наноматериалов и наносистем, РСНЭ-НАНО 2005, (Москва); 7-й молодежной конференции по физике полупроводников и оптоэлектронике, 2005, (Санкт-Петербург), диплом 2й степени.

Заключение диссертации по теме «Физика низких температур», Васильевский, Иван Сергеевич

Основные результаты и выводы.

1) В работе изучено влияние тонкого барьера в центре квантовой ямы на латеральный транспорт электронов. Исследовались образцы двух типов: с гетероструктурными квантовыми ямами AlxGaixAs/GaAs/AlxGaixAs и GaAs/InyGaiyAs/GaAs. Измерялись температурные зависимости сопротивления, холловской подвижности и концентрации, магнетосопротивление как в слабых, так и в квантующих магнитных полях до 40 Тл, квантовый эффект Холла и эффект Шубникова-де Гааза в интервале температур 0.3 К<Т<4.2 К. Кроме этого, исследовались спектры фотолюминесценции, фотоотражения и проводились структурные исследования методами масс-спектроскопии вторичных ионов, рентгеновской дифрактометрии и рефлектометрии для определения толщины, состава и кристаллического совершенства слоев.

2) Обнаружен эффект увеличения подвижности электронов при введении барьера AIAs в центр узкой КЯ Alo.22Gao.78As/GaAs/Alo.22Gao.78As, и уменьшения подвижности при введении такого барьера в широкую КЯ. Изменение подвижности при введении барьера сохраняется в широком интервале температур и характерно для рассеяния электронов как на акустических, так и на оптических фононах. Эффект изменения подвижности обусловлен изменением пространственного профиля электронных волновых функций и эффективной ширины КЯ при введении барьера, что приводит к изменению форм-фактора рассеяния на оптических и акустических фононах.

В образцах с неглубокой квантовой ямой GaAs/Ino.^Gao.ssAs/GaAs введение барьера AIAs приводит к уменьшению подвижности электронов и изменению характера температурных зависимостей сопротивления и подвижности, так как барьер существенно изменяет пространственную конфигурацию волновых функций, приводя к образованию гибридных состояний, для которых волновые функции распределены как в КЯ, так и в дельта-легированных слоях. Изменение конфигурации волновых функций приводит к изменению доминирующего механизма рассеяния: в одиночной КЯ доминирует рассеяние на акустических и оптических фононах, а в КЯ с барьером AlAs - рассеяние на ионизированной примеси.

3) Дополнительная потенциальная яма, образованная вставкой Ino.7Gao.3As толщиной 1нм в центре КЯ GaAs/Ino.i2Gao.88As/GaAs, приводит к сильному уменьшению подвижности электронов. В этом случае волновая функция электронов локализуется в области вставки, и эффективная ширина квантовой ямы уменьшается. Эффект уменьшения подвижности обусловлен ростом рассеяния на шероховатостях границ и флуктуациях состава вставки Ino.7Gao.3As.

4) В сильнолегированных КЯ GaAs/Ino.nGao.ssAs/GaAs при введении барьера AlAs концентрация электронов в подзоне КЯ уменьшается, а в подзонах дельта-слоев увеличивается. С помощью расчетов подвижности и анализа холловских величин показано, что подвижность электронов в верхней гибридной подзоне КЯ остается высокой, так как заполненные электронами подзоны в дельта-слоях эффективно экранируют рассеяние на ионизированных примесях. Эффект проявляется в значительном уменьшении частоты осцилляций в эффекте Шубникова - де Гааза от подзоны КЯ с высокой подвижностью электронов.

5) Исследовано влияние квантовых поправок к проводимости на температурные зависимости сопротивления. Показано, что в образцах с невысокой проводимостью температурная зависимость сопротивления в широком интервале температур определяется температурной зависимостью интерференционной квантовой поправки. При уменьшении температуры величина поправки сравнивается с друдевской проводимостью, и сопротивление образца логарифмически возрастает.

6) Исследование спектров низкотемпературной фотолюминесценции для КЯ GaAs/Ino.i2Gao.88As/GaAs показало, что введение барьера приводит к увеличению энергии основного перехода и исчезновению дополнительного перехода. Это обусловлено увеличением энергии нижней электронной подзоны КЯ и уменьшением энегрии подзон дельта-слоев. Исследовано влияние уровня легирования на зонную структуру и на спектры фотоотражения для КЯ Alo.22Gao.7sAs/GaAs/Alo.22Gao.78As. Сравнение с расчетами показывает, что изменение энергии и интенсивности оптических переходов связаны с распрямлением профиля зон и увеличением вероятности переходов между нижними электронными и верхними дырочными состояниями.

7) Разработан эффективный метод расчёта интерференционной квантовой поправки к проводимости, применимый как в диффузионном приближении, так и за диффузионным пределом. Метод основан на использовании установленной с помощью расчетов аналитической формулы для асимптотики интеграла, входящего в сумму ряда для вычисления поправки. Сравнение экспериментальных данных по отрицательному магнетосопротивлению в исследованных образцах с результатами расчета показывает, что данные хорошо описываются расчетными зависимостями в широком интервале магнитных полей. Показано, что при наличии слабой спиновой релаксации из анализа экспериментальных данных определяется эффективное значение параметра неупругой релаксации фазы, которое связано с его истинным значением и параметром спиновой релаксации.

Заключение.

Я глубоко благодарен моему научному руководителю, профессору Владимиру Анатольевичу Кульбачинскому, за интересную тему диссертационной работы, поддержку и постоянное внимание. Я глубоко признателен старшему научному сотруднику нашей лаборатории, Роману Анатольевичу Лунину, за предоставленные им программы расчета зонной структуры и рассеяния на ионизированной примеси.

Я от всей души благодарен Талибу Бариевичу Галиеву, под руководством которого я научился тонкостям роста гетероструктур. Я благодарен В.В. Сарайкину, А.А. Ломову, С.С. Широкову, П.Ю. Бокову - за помощь в характеризации структур. Я также благодарен всем ученым и инженерам, с которыми мне довелось плодотворно сотрудничать в течение работы над диссертацией.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Васильевский, Иван Сергеевич, 2006 год

1. Ж. И. Алфёров. "История и будущее полупроводниковых гетероструктур" // ФТП, 32, вып.1, с. 3-18 (1998)

2. JI. Ченг, К. Плог. "Молекулярно-лучевая эпитаксия и гетероструктуры" II М.: Мир, 584 стр.(1989)

3. John R. Arthur. "Molecular beam epitaxy" // Surface Science, 500, p. 189-217 (2002)

4. Т. Андо, А. Фаулер, Ф. Стерн. "Электронные свойства двумерных систем. "IIМ.: Мир, 416 стр. (1985)

5. K.W.J. Barnham, I.Ballard, J.P. Connolly. "Quantum well solar cells" // Physica E, 14, p.27-36 (2002)

6. M. Z. Tidrow. "Device physics and state-of-the-art of quantum well infrared photodetectors and arrays" // Mater. Sci. and Engineering В 74, p. 45-51 (2000)

7. A. Rogalski. "Infrared detectors: status and trends" // Progress in Quantum Electronics 27 p. 59210 (2003)

8. V.G. Mokerov, Yu.V. Fedorov, A.V. Hook. "High density 2DEG in AIIIBV-semiconductor heterostructures and high electron mobility transistors on their basis" // ФТП, 33,(9), стр.1064-1065(1999)

9. T.M. Burke, M.L. Leadbeater, E.H. Linfeld, N.K. Patel. "Ultrashort FETs formed by GaAs/AIGaAs MBE regrowth on a patterned d doped GaAs layer" // Journal of Crystal Growth, 201/202, p.761-764 (1999)

10. V.G. Mokerov, Yu.V. Fedorov, L.E. Velikovski, M.Yu. Scherbakova. "New quantum dot transistor" //Nanotechnology 12 p. 552-555 (2001)

11. N. Shtinkov, V. Donchev, K. Germanova, H. Kolev. "Electronic structure of quantum wells embedded inshort-period superlattices with graded interfaces" // Semicond. Sci. Technol., 15, p. 946-949 (2000)

12. F. Stern, S. das Sarma. "Electron energy levels in GaAs-GaAlAs heterojunctions" // Phys. Rev. В 30, p. 840-848(1984)

13. M. Oloumi, C.C. Matthai. "Electronic structure of InGaAs and band offsets in InGaAs/GaAs superlattices" //J. Phys.: Cond. Matt. 3, p. 9981-9987 (1991)

14. К. Hirakava, Н. Sakaki. "Mobility of the two-dimensional electron gas at selectively doped n-type AIxGai.xAs/GaAs heterojunctions with controlled electron concentrations" // Phys. Rev. В 33, p. 8291-8303 (1986)

15. V. Umansky, R. de-Picciotto, M. Heiblum. "Extremely high-mobility two dimensional electron gas: Evaluation of scattering mechanisms" // Appl. Phys. Lett. 71 (5), p.683-685 (1997)

16. G.-Q. Hai, N. Studart, G.E. Marques, F.M. Peeters, P.M. Koenraad. "Effects of intersubband interaction on multisubband electron transport in single and double quantum wells" // Physica E, 2, p. 222-227 (1998)

17. P. K. Ghosh, D. Chattopadhyay. "Low-temperature galvanomagnetic transport of the two-dimensional electron gas in GaAs quantum wells" // Phys. Rev. В 48, p. 17177-17180 (1993)

18. A. Bhattacharyya, D. Chattopadhyay. "Two-dimensional hot-electron mobility in GaAs quantum wells" // Semicond. Sci. Technol., 2, p. 30-32 (1987)

19. W. E. Hagston, T. Stirner, F. Rasul. "Simplified treatment of scattering processes in quantum well structures" // J. Appl. Phys. 90(3), p. 1082 (2001)

20. M. H. Szymanska, P. B. Littlewood. "Excitonic binding in coupled quantum wells" // Phys. Rev. B, 67, p. 193305 (2003)

21. V. B. Timofeev and A. V. Larionov, M. Grassi-Alessi and M. Capizzi, J. M. Hvam. "Phase diagram of a two-dimensional liquid in GaAs/AIxGai.xAs biased double quantum wells" // Phys. Rev. В 61 p. 8420- 8424 (2000)

22. M.-T. Bootsmann, C.-M. Hu, Ch. Heyn, D. Heitmann, C. Schuller. "Acoustic plasmons and indirect intersubband excitations in tunneling-coupled GaAs-AlxGal jcAs double quantum wells" // Phys. Rev. В 67, p. 121309(R) (2003)

23. A. Manassen, E. Cohen, A. Ron, E. Linder, and L. N. Pfeiffer "Exciton and trion spectral line shape in the presence of an electron gas in GaAs/AIAs quantum wells" // Phys. Rev. В 54, 10609-10613(1996)

24. A.P. Heberle, W.W. Ruhle, M.G.W. Alexander, K. Kohler. "Resonances in tunnelling between quantum wells" // Semicond. Science Technol. 7, p. B421-B423 (1992)

25. Y. Zohta, T. Nozu, M. Obara. "Resonant tunneling spectroscopy of two coupled quantum wells" // Phys. Rev. В 39,1375-1377 (1989).

26. Ю.Н. Ханин, E.E. Вдовин, Ю.В. Дубровский, К.С. Новосёлов, Т. G. Andersson "Tunneling resonances in structures with a two-step barrier" // Письма ЖЭТФ, 67, p. 863-868 (1998)

27. S. A. Studenikin, P. T. Coleridge, N. Ahmed, P. J. Poole, A. Sachrajda. "Experimental study of weak antilocalization effects in a high-mobility In^Ga^As/InP quantum well" // Phys. Rev. В 68, p. 035317(2003)

28. В. А. Кульбачинский. "Двумерные, одномерные, нульмерные структуры и сверхрешетки" //М.:Физический факультет МГУ, 164 стр. (1998)30. «Квантовый эффект Холла» IIМ.: Мир, 232 стр. (1986)

29. K.-J. Friedland, R. Hey, Н. Kostial, R. Klann, К. Ploog. "New Concept for the Reduction of Impurity Scattering in Remotely Doped GaAs Quantum Wells" // Phys. Rev. Lett., 77 (22), p. 4616-4619(1996)

30. H. M. Shieh, W. C. Hsu, C. L. Wu. "Very high two-dimensional electron gas concentrations with enhanced mobilities in selectively double-8-doped GaAs/InGaAs pseudomorphic single quantum well heterostructures" // Appl. Phys. Lett. 63, p. 509-511 (1993)

31. S. Bollaert, Y. Cordier, M. Zaknoune, H. Happy, V. Hoel, S. Lepilliet, D. Theron, A. Cappy. "The indium content in metamorphic InxAli.xAs/InxGai.x As HEMTs on GaAs substrate: a new structure parameter" // Solid-State Electronics 44 p. 1021-1027 (2000)

32. C. L. Wu, W. C. Hsu, H. M. Shieh, W. C. Liu. "Mobility enhancement in double delta-doped GaAs/InxGai.xAs/GaAs pseudomorphic structures by grading the heterointerfaces" // Appl. Phys. Lett. 64,3027(1994)

33. T. Tsuchiya, T. Ando. "Electron-phonon interaction in GaAs/AlAs superlattices" // Phys Rev В., 47, 17, p. 7240-7252(1993)

34. T.Tsuchiya, T. Ando. "Mobility enhancement in quantum wells by electronic-state modulation" // Phys. Rev. B, 48, 7, p. 4599-4603 (1993)

35. J. Po2ela, V. Jucene, K. Pozela. "Confined electron-optical phonon scattering rates in 2D structures containing electron and phonon walls" // Semicond. Sci. Technol. 10, p. 1076-1083 (1995)

36. N. Mori, T. Ando. "Electron optical-phonon interaction in single and double heterostructures" // Phys. Rev. B, 40 (9), p. 6175-6188(1989)

37. B.K. Ridley. "Electron scattering by confined LO polar phonons in a quantum well" // Phys. Rev. B, 39, 8, p. 5282-5286(1989)

38. Ю. Пожела, К. Пожела, В. Юцене. "Подвижность и рассеяние электронов на полярных оптических фононах в гетероструктурных квантовых ямах" // ФТП, 34, вып. 9, с. 1053-1057 (2000)

39. J. Pozela, V. Juciene, A. Namajunas, К. Pozela. "Electron-phonon scattering engineering" // ФТП, 31, вып. 1, с. 85-88 (1997)

40. X. F. Wang, I. С. da Cunha Lima, X. L. Lei. "Electron mobility in a GaAs/AlAs quantum well with a thin AlAs middle barrier" //Phys. Rev. В 58, p. 12609-12612 (1998)

41. J. Poiela, A. Namajunas, K. Poiela, V. Juciene. "Electron mobility and subband population tuning by a phonon wall incerted in a semiconductor quantum well" // J. Appl. Phys., 81, 4, p. 1775-1780(1997)

42. C.R. Bennet, M.A. Amato, N.A. Zakhleniuk, B.K. Ridley, M. Babiker. "Effect of a monolayer on the electron-phonon scattering rates in a quantum well: Dielectric continuum versus hybrid model"//J. Appl. Phys., 83, 3, p. 1499-1506 (1998)

43. C.R. Mclntyre, T.L. Reinecke. "Electron-Phonon scattering rates in semiconductor quantum wells with thin AIAs layers"// Phys. Rev. B, 56,20, p. 13428-13433 (1997)

44. X.T. Zhu, H. Goronkin, G.N. Maracas, R. Droopad, M.Stroscio. "Electron mobility enhancement by confining optical phonons in GaAs/AIAs multiple quantum wells" // Appl. Phys. Lett. 60, 17, p. 2141-2143 (1992)

45. H. Goronkin, J. Shen, S. Tehrani, R. Droopad, G.N. Maracas, R.N. Legge, X.T. Zhu. "Enhancement of Mobility in Pseudomorphic FETs with Up and Down Monolayers" // Jpn. J. Appl. Phys. 31 p. 2071-2074 (1992)

46. Q.X. Zhao, S. Wongmanerod, M. Willander, P.O. Holtz, E. Selvig, B.O. Fimland. "Effect of a monolayer AlAs incertion in modulation doped GaAs/AlxGai.xAs quantum-well structures" // Phys. Rev. B, 62, 16, p. 10984-10989 (2000)

47. J.J. Lin, J.P. Bird. "Recent experimental studies of electron dephasing in metal and semiconductor mesoscopic structures"// Journ. of Phys.: Cond. Matt. 14 (18) p. R501-R596 (2002)

48. В.Э. Каминский. "Кинетическая теория отрицательного магнетосопротивления как альтернатива слабой локализации в полупроводниках" // ФТП, 36 (11), с. 1360-1366 (2002)

49. V.E. Kaminskii. "Density matrix approach to electron transport in an arbitrary magnetic field and negative magnetoresistance"// Phys. Rev. В 67, p. 085201 (2003)

50. L. Pavesi, M. Guzzi. "Photoluminescence of AlxGai.xAs alloys" // J. Appl. Phys. 75, p. 4779-4842 (1994)

51. L. N. Pfeiffer, K. W. West, P. Gammel. «Multiquantum well structure with an average electron mobility of 4*106cm2/Vs» //Appl. Phys. Lett., 61 (10), p. 1211-1212(1992)

52. D. J. Dunstan, S. Young, R. H. Dixon. "Geometrical theory of critical thickness and relaxation in strained-layer growth"// J. Appl. Phys. 70 p.3038 3045 (1990)

53. S.C. Jainyz, M. Willander, H. Maes. "Stresses and strains in epilayers, stripes and quantum structures oflll-V compound semiconductors"// Semicond. Sci. Technol. 11, p. 641-671 (1996)

54. Н.Н.Леденцов, В.М.Устинов, В.А.Щукин, П.С.Копьев, Ж.И.Алферов, Д.Бимберг "Гетероструктуры с квантовыми точками: получение, свойства, лазеры. Обзор". // ФТП 32, 385 (1998).

55. A. Polimeni, A. Patane, М. Capizzi, F. Martelli, L. Nasi, and G. Salviati. "Self-aggregation of quantum dots for very thin InAs layers grown on GaAs" // Phys. Rev. В 53, p. R4213 (1996)

56. K.T. Chan, M.J. Lightner, G.A. Patterson, K.M. Yu. "Growth studies of pseudomorphic GaAs/InGaAs/AlGaAs modulation-doped field-effect transistor structures" // Appl. Phys. Lett. 56, p. 2022(1990)

57. F. Fournier, R.A. Metzger, A. Doolittke, A.S. Brown, C.C. Coman. "Growth dynamics of InGaAs/GaAs by MBE" // J. Cryst. Growth, 175, p. 203-210 (1997)

58. J.P. Silveira, J.M. Garcia, F. Briones. "Limited In incorporation during pseudomorphic InAs/GaAs growth and quantum dot formation observed by in situ stress measurements" // Appl. Surf. Sci. 188, p.75-79 (2002)

59. J.H. Matthews, A.E. Blakesley. "Defects in epitaxial multilayers. I. Misfit dislocations" // J. Ciyst. Growth, 27 p. 118-127 (1974)

60. M.S. Goorsky, J.W. Eldredge, S.M. Lord, J.S. Harris. "Structural properties of highly mismatched InGaAs-based devices grown by molecular beam epitaxy on GaAs substrates" // J. Vacuum Science and Technology B, vol. В 12 p. 1034-1037 (1994)

61. U. Meirav, М. Heiblum, F. Stem "High-mobility variable-density 2DEG in inverted GaAs-AlGaAs heterojunctions" // Appl. Phys. Lett., 52 (15), p. 1268-1270 (1988)

62. L. Gottwaldt, K. Pierz, F. J. Ahlers, E. O. Gobel, S. Nau, T. Torunski, W. Stolz "Correlation of the physical properties and the interface morphology of AlGaAs/GaAs heterostructures" // J. Appl. Phys., 94, (4), p. 2464-2472 (2003)

63. K.J. Chao, N. Liu, C.-K. Shih, D.W. Gotthold, B.G. Streetman. "Factors influencing the interfacial roughness of InGaAs/GaAs heterostructures: A scanning tunneling microscopy study" // Appl. Phys. Lett., 75 (12), pp. 1703-1705

64. H. Shtrikman, M. Heiblum, K. Seo, D. E. Galbi, L. Osterling. "High-mobility inverted selectively doped heterojunctions" //J. Vacuum Science and Technol B, 6 (2), pp. 670-673 (1988)

65. K.H. Ploog, O. Brandt. "InAs monolayers and quantum dots in a crystalline GaAs matrix" // Semicond. Sci. Technol. 8, p.8229-8235 (1993)

66. D. Leonard, K. Pond, P.M. Petroff. "Critical layer thickness for self-assembled InAs islands on GaAs" // Phys. Rev. В 50, p. 11687-11692 (1994)

67. Jie Sun, Peng Jin, Zhan-GuoWang. "Extremely low density InAs quantum dots realized in situ on (100) GaAs" // Nanotechnology 15, p. 1763-1766 (2004)

68. E.F. Schubert, C.W. Tu, R.F. Kopf, J.M. Kuo, L.M. Lunardi. "Diffusion and drift of Si dopants in S-doped «-type AUGa^As" // Applied Physics Letters, 54, p. 2592-2594 (1989)

69. A. Leuther, A. Forster, H. Luth, H. Holzbrecher, U. Breuer. "DX centres, conduction band offsetsand Si-dopant segregation in AlxGa|.xAs/GaAs heterostructures" // Semicond. Sci. Technol. 11 ,766-771 (1996)

70. B.L. Altshuler, D. Khmelnitzkii, A.I. Larkin, P.A. Lee. " Magnetoresistance and Hall effect in a disordered two-dimensional electron gas" // Phys. Rev. B, 22, p. 5142-5153 (1980)

71. U. Rossler. "Nonparabolicity and warping in the conduction band of GaAs" // Solid State Commun. 49, 10, p. 943-947 (1984)

72. C. Pickering, R.T. Carline, M.T. Emeny, N.S. Garawal, L.K. Howard. "Dielectric functions and critical points of strained In^Gai^As on GaAs" // Applied Physics Letters, 60 (19) pp. 2412-2414 (1992)

73. П. Ю, M. Кардона «Основы физики полупроводников», // М.: Наука, 560 стр. (2002)

74. H.S.M. Olsthoorn, F.A.J.M. Driessen, А.Р.А.М. Eijkelenboom, L.J. Giling. "Photoluminescence and photoluminescence excitation spectroscopy of Alo.48lno.52As" // Journal of Applied Physics, 73 (11), pp. 7798-7803 (1993)

75. W.S. Chi, Y.S. Huang. "The determination of the band offsets in strained-layer InGaAs/GaAs quantum wells by low-temperature modulation spectroscopy" // Semicond. Science Technol. 10, p. 127-137 (1995)

76. Z. Moussa, P. Boucaud, F.H.Julien, A.Saar. "Observation of infrared intersubband emission in optically pumped quantum wells" // Electronics Lett., 31, 11, p. 912-913 (1995)

77. M.P. Semtsiv, M. Ziegler, W.T. Masselink, N. Georgiev, T. Dekorsy, M. Helm. "Near-infrared intersubband transitions in InGaAs-AlAs-InAIAs double quantum wells" // J. Appl. Phys. 97, 113538(2005)

78. A.M. Финкельштейн. "Влияние кулоновского взаимодействия на свойства неупорядоченных металлов" //ЖЭТФ, 84 стр. 168-189(1984)

79. Б.Л. Альтшулер, А.Г. Аронов "Затухание одноэлекгронных возбуждений в металлах" // Письма в ЖЭТФ 30, 514 (1979)

80. R. Taboryski, P. Е. Lindelof. « Weak localisation and electron-electron interaction in modulation-doped GaAs/AIGaAs heterostructures» // Semicond. Sci. Technol., 5, p. 933-946 (1990)

81. D.E. Khmel'nitskii, "Localization and coherent scattering of electrons"// Physica B+C, 126 p. 235-241 (1984)

82. G.M. Minkov, O.E. Rut, A.V. Germanenko, A.A. Sherstobitov, B.N. Zvonkov, E.A. Uskova, A.A. Birukov. "Quantum corrections to conductivity: From weak to strong localization" // Phys. Rev. В 65, p. 235322 (2002)

83. F. Tremblay, M. Pepper, R. Newbarry, D.A. Ritchie, D.C. Peacock, J.E.F. Frost, G.A.C. Jones, G. Hill. "Hopping in a low-mobility GaAs-AIGaAs heterojunction in the limit of low electronic concentration"//J. Phys.: Cond. Matt. 2 (35) p. 7367-7371 (1990)

84. G.M. Minkov and A.V. Germanenko, I.V. Gornyi. "Magnetoresistance and dephasing in a two-dimensional electron gas at intermediate conductances" // Phys. Rev. В 70, p. 245423 (2004)

85. S. Hikami, A.I. Larkin, Y. Nagaoka. "Spin-orbit interaction and magnetoresistance in the two dimensional random system" // Progress of Theor Physics. 63, p.707-710 (1980)

86. M.I. Dyakonov. "Magnetoconductance due to weak localization beyond the diffusion approximation: the high-field limit"// Solid State Commun., 92 (8), p. 711-714 (1994)

87. W. Knap, C. Skierbiszewski, A. Zduniak, E. Litwin-Staszewska, D. Bertho, F. Kobbi, J.L. Robert, G.E. Pikus, F.G. Pikus, Yu.B. Lyanda-Geller. "Weak antilocalization and spin precession in quantum wells"//Phys. Rev. В 53 (7), p. 3912-3924 (1996)

88. Ikai Lo, J.K. Tsai, P.C. Ho, W.J. Yao, C.H. Chang, J.-C. Chiang, Li-Wei Tu. "Second subband population of the two-dimensional electron gas in strongly coupled GaAs/AIojGaojAs double quantum wells" // Phys. Rev. В 67, p. 195317 (2003)

89. W. Trzeciakowski, B.D. McCombe. "Tailoring the intersubband absorption in quantum wells" // Appl. Phys. Lett., 55, p. 891-893 (1989)

90. A. Lorke, U. Merkt, F. Malcher, G. Weimann, W. Schlapp. "Subband Spectroscopy of single and coupled GaAs quantum wells" // Phys. Rev. B, 42, p. 1321-1325 (1990)

91. T.Schmiedel, B.D. McCombe, A. Petrou, M. Dutta, P.G. Newman. "Subband tuning in semiconductor quantum wells using narrow barriers" // J. Appl. Phys., 72, p. 4753-4756 (1992)

92. H. Kawai, J. Kanenko, N. Watanabe. "Doubet state of resonantly couplet AlGaAs/GaAs quantum wells grown by metalorganic chemical vapor deposition" // J. Appl. Phys, 58, 3, p 1263-1269 (1985)

93. Т. Unuma, Т. Takahashi, Н. Sakaki. "Effects of interface roughness and phonon scattering on intersubband absorption linewidth in a GaAs quantum well" // Appl. Phys. Lett. 78, 22, p. 3448-3450(2001)

94. T. Unuma, M. Yoshita, T. Noda, H. Sakaki, H. Akiyama. "Intersubband absorption linewidth in GaAs quantum wells due to scattering by interface roughness, phonons, alloy disorder, and impurities" // J. Appl. Phys., 93 (3), p. 1586-1597 (2003)

95. Ashok K. Saxena. "Electron mobility in Ga^AUAs alloys" // Phys. Rev. В 24, p. 3295-3302 (1981)

96. D. Zanato, S. Gokden, N. Balkan, B.K. Ridley, W.J. SchafT. "The effect of interface-roughness and dislocation scattering on low temperature mobility of 2D electron gas in GaN/AlGaN" // Semicond. Sci. Technol. 19 p. 427-432 (2004)

97. K. Inoue, T. Matsuno. "Electron mobilities in modulation-doped AlxGai.x As/GaAs and pseudomorphic AlxGa i.x As/InyGa^ As quantum-well structures" // Phys.Rev. В 47 (7), p. 3771-3778(1993).

98. I. Lee, S.M. Goodnick, M. Gulia, E. Molinari, P. Lugli. "Microscopic calculation of the electron-optical phonon interaction in ultrathin GaAs/AlxGai.xAs alloy quantum-well systems" // Phys. Rev. B, 51, 11, p. 7046-7057 (1995)

99. J. Poiela, A. Namajunas, K. Pozela, V. Juciene. "Polar optical phonon confinement and electron mobility in quantum wells"// Physica E, 5, p. 108-116, (1999)

100. B.K. Ridley "Electrons and phonons in semiconductor multilayers" // Camridge Univ. Press. 328 pages. (2000); В. Ф. Гантмахер, И. Б. Левинсон. "Рассеяние носителей тока в металлах и полупроводниках" IIМ.: Наука, 352 стр. (1984)

101. W. Ни, F.M. Peeters, J.T. Devreese. "Electrophonon resonances in a quasi-two-dimensional electron system" //Phys. Rev. B, 48, 3, p. 1562-1570 (1993)

102. D.C. Tsui, Th. Englert, A.Y. Cho, A.C. Gossard "Observation of magnetophonon resonances in a two-dimensional electronic system" // Phys. Rev. Lett., 44, p. 341-344 (1980)

103. E.D. Sigga, P.C. Kwok "Properties of electrons in semiconductor inversion layers with many occupied electric subbands. I. Screening and impurity scattering" // Phys. Rev. B, 2 (4) p. 1024-1036(1970).

104. P.T. Coleridge. "Small-angle scattering in two-dimensional electron gas" // Phys. Rev. B, 44 (8) p.3793-3801 (1991)

105. G. Fishman, D. Calecki. "Electron concentration and buffer-width dependence of Hall mobility in GaAs-Gai.xAlxAs multiple-quantum-well structures" // Phys. Rev. B, 29 p.5778-5787 (1984)

106. R. Fletcher, E. Zaremba, M. DTorio M., C.T. Foxon, J.J. Harris. "Persistent photoconductivity and two-band effect in GaAs/AlxGai.xAs heterojunctions" // Phys. Rev. B, 41 (15) p.10649-10666 (1990)

107. U. Penner, H. Rucker, I.N. Yassievich. "Theory of interface roughness scattering in quantum wells" // Semiconductor Science and Technology, 13, p. 709-713 (1998)

108. A. Yutani, Y. Shiraki. "Transport properties of n-channel Si/SiGe modulation-doped systems with varied channel thickness: effect of the interface roughness" // Semicond. Sci. Technol. 11 (1996) 1009-1014

109. T. Wang, Т.Н. Hsieh, T.W. Chen. "Quantum confinement effects on low-dimensional electron mobility" // J. Appl. Phys., 74, 1, p. 426-430 (1993)

110. K. Pofcela, J. Poiela, V. Juciene. "Large increase of electron mobility in a modulation-doped AlGaAs/GaAs/AlGaAs quantum well with an incerted thin AlAs barrier" 9th Int. Symp. "Nanostructures: Physics and Technology" (2001)

111. Gil-Ho Kim, D. A. Ritchie, С.-Т. Liang, G.D. Lian, J. Yuan, M. Pepper, L.M. Brown. "Transport properties of two-dimensional electron gases containing linear ordering InAs self-assembled quantum dots" // Appl. Phys. Lett., 78, p. 3896-3898 (2001)

112. J. Phillips, К. Kamath, Т. Brock, P. Bhattacharya "Characteristics of InAs/AlGaAs self-organized quantum dot modulation doped field effect transistors" // Appl. Phys. Lett. 72 p. 3509-3511 (1998)

113. Y. Ohno, M. Tsuchiya, H. Sakaki. "Gigantic negative transconductance and mobility modulation in a double-quantum-well structure via gate-controlled resonant coupling" // Appl. Phys. Lett. 62 (16), p. 1952-1954(1993)

114. P.I. Birjulin, Y.V. Kopaev, V.T. Trofimov, N.A. Volchkov. "Single-gated mobility modulation transistor" // Semicond. Sci. Technol., 14, p. 699-704 (1999)

115. Y. Ohno, H. Sakaki. "Suppression of resonant tunneling in a coupled quantum well" // Surface Science, 361-362, p. 142-145 (1996)

116. S. Mendach, C.M. Hu, Ch. Heyn, S. Schnull, H.P. Oepen, R. Anton,W. Hansen. "Strain relaxation in high-mobility InAs inserted-channel heterostructures with metamorphic buffer" // Physica E 13 (2002) 1204-1207

117. R.I. Pelzel, L.A. Zepeda-Ruiz, W.H. Weinberg, D. Maroudas. "Effects of buffer layer thickness and film compositional grading on strain relaxation kinetics in InAs/GaAs(l 11)A heteroepitaxy" // Surface Sci. 463, p. L634-L640 (2000)

118. M. Oloumi, C.C. Matthai. "Electronic structure of InGaAs and band offsets in InGaAs/GaAs superlattices" // J. Phys.: Cond. Matt. 3, p. 9981-9987 (1991)

119. N. Tit. "Transition behavior from coupled to uncoupled GaAs/InAs double quantum wells" // J. Vac. Sci. Technol. A 16, p. 805-809 (1998)

120. T.W. Kim, D.U. Lee, D.C. Choo, M. Jung, K.H. Yoo, G. Comanescu, B.D. McCombe. "Electronic property variations due to an embedded potential barrier layer in modulation-doped step quantum wells" // J. Appl. Phys., 91 (8) p.5089-5092 (2002)

121. A. PatanS, D. Sherwood, L. Eaves, T.M. Fromhold, M. Henini, P.C. Main, G. Hill. "Tailoring the electronic properties of GaAs/AlAs superlattices by InAs layer insertions" // Appl. Phys. Lett. vol. 81 pp.661-663(2002)

122. E.F. Shubert, H.S. Luftman, R.F. Kopf, R.L. Headrick, J.M. Kuo; "Secondary-ion mass spectrometry on 8-doped GaAs grown by molecular beam epitaxy" // Appl. Phys. Lett. 57 (17) p. 1799-1801 (1990).

123. A.M. Афанасьев, М.А. Чуев, P.M. Имамов, A.A. Ломов, В.Г. Мокеров, Ю.В. Федоров,

124. A.В. Гук "Исследование многослойных структур на основе GaAs-InxGai.xAs методом двухкристальной рентгеновской дифрактометрии" // Кристаллография, том 42, №3, стр. 514-523 (1997)

125. А.А. Ломов, З.Ч. Маргушев, С.С. Фанченко; "Определение параметров субмикронных гетероэпитаксиальных слоев методом асимптотической брегговской дифракции" // Микроэлектроника, том 19, вып. 5, стр. 448-452 (1990)

126. Д.Ю. Прохоров, А. Г. Сутырин, А.А. Ломов, P. Kacerovsky, И.С. Васильевский,

127. B.А. Кульбачинский, Г.Б. Галиев. «Возможности рентгеновской дифрактометрии и рефлектометрии в характеризации низкоразмерных внутренних слоев гетеросистем на основе А3В5», 5-я Национальная Конференция РСНЭ-НАНО, сб. тезисов, стр. 250 (2005)

128. Л.П. Авакянц, П.Ю. Боков, А.В. Червяков. «Автоматизированная установка для регистрации спектров фотоотражения с использованием двойного монохроматора» // ЖТФ, том 75, №10, стр. 66-68 (2005)

129. F. Stern, S. das Sarma. "Electron energy levels in GaAs-GaAlAs heterojunctions" // Phys. Rev. В 30, p.840-848 (1984)

130. E.A.B. Cole, T. Boettcher, С. M. Snowden. "Corrections to the calculation of bulk electron densities in quantum wells of HEMTs" // Semicond. Sci. Tech., 12, p 100-110 (1997)

131. K. Inoue, H. Sakaki, J. Yoshino, T. Hotta. "Self-consistent calculation of electronic states in AlGaAs/GaAs/AlGaAs selectively doped double-heterojunction systems under electric field" // J. Appl. Phys., 58, p. 4277-4281 (1987)

132. M.I. Ke, D. Westwood, R.H. Williams, M.J. Goodfrey. "Theoretical and experimental investigations of the electronic structure for selectively 5-doped strained InGaAs/GaAs quantum wells" // Phys. Rev. B, 51, p. 5038-5042 (1995)

133. H. Марч, В. Кон, П. Вашишта, С. Лундквист, А. Уильяме, У. Барт, Н. Лэнг «Теория неоднородного электронного газа». // М.; Мир. 400 стр. (1987)

134. W. Kohn, L. J. Sham. "Self-Consistent Equations Including Exchange and Correlation Effects"// Phys. Rev., 140, p. А1133-A1138 (1965)

135. W. Nakwaski. "Effective masses of electrons and heavy holes in GaAs, InAs, AlAs and their ternary compounds" // Physica B, 210, p. 1-25 (1995)

136. R.C. Miller, D.A. Kleinman, A.C. Gossard. "Energy-gap discontinuities and effective masses for GaAs-Al,Ga!.,As quantum wells"// Phys. Rev. В 29 p. 7085-7087 (1984)

137. H. Kroemer. "Band offsets at heterointerfaces: theoretical basis, and review, of recent experimental work" // Surface Science, 174 p.299-306 (1986)

138. H.M. Cheong, J.H. Burnett, W. Paul, P.F. Hopkins, A.C. Gossard. "Hydrostatic-pressure dependence of band offsets in GaAs/AlxGa|.xAs heterostructures" // Phys. Rev. B. 49 p. 10444-10449(1994)

139. G. Ji, D. Huang, U.K. Reddy, T.S. Henderson, R. Houdre, H. Morko9. "Optical investigation of highly strained InGaAs-GaAs multiple quantum wells" // J. Appl. Phys. 62, (8), p. 3366-3373 (1987)

140. V.D. Kulakovskii, T.G. Andersson, L.V. Butov. "Band edge offset in strained InGaAs/GaAs quantum wells measured by high-excitation photoluminescence" // Semicond. Sci. Technol. 8 (1993) p. 477-480.

141. A. J. Ekpunobi, А. О. E. Animalu "Band offsets and properties of AIGaAs/GaAs and AlGaN/GaN material systems" // Superlattices and Microstructures, 31 (5), p. 247-252 (2002)

142. S. Niki, C.L. Lin, W.S.C. Chang, H.H. Wieder. "Band-edge discontinuities of strained-layer InjGai.jAs/GaAs heterojunctions and quantum wells"//Applied Physics Letters, 55 (13), p. 13391341 (1989)

143. Y. Hirota, Y. Watanabe, F. Maeda, T. Ogino. "Relaxation of band bending on GaAs(OOl) surface by controlling the crystal defects near the surface" // Appl. Surf. Sci., 117, p. 619-623 (1997)

144. W.Y. Chou, G.S. Chang, W.C. Hwang, J.S. Hwang. "Analysis of Fermi level pinning and surface state distribution in InAlAs heterostructures" // J. Appl. Phys., 83, (7), p. 3690-3695 (1998)

145. H. Shen, M. Dutta, L. Fotiadis, P.G. Newman, R.P. Moerkirk, W.H. Chang, R.N. Sacks. "Photoreflectance study of surface Fermi level in GaAs and GaAlAs" // Appl. Phys. Lett. 57, p. 2118-2120(1990)

146. P.A. Лунин. "Электронные свойства дельта-легированных GaAs/ AlxGaj.xAs структур". Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук. Москва. 178 стр. (1999)

147. I. Vurgaftman, J.R. Meyer, L.R. Ram-Mohan. "Band parameters for III—V compound semiconductors and their alloys" //Journal of Applied Physics, 89 (11) p. 5815-5875 (2001)

148. S. Adachi. "Material parameters of Ini.xGaxAsyPi.y and related binaries" // J. Appl. Phys. 53(12), p. 8775-8792 (1982)

149. Г. Б. Галиев, И.С.Васильевский, Е.А.Климов, В. Г. Мокеров; «Электрофизические свойства модулированно- и дельта- легированных Р-НЕМТ транзисторных структур на основе AlxGa|.xAs/InyGa|.yAs/GaAs», Микроэлектроника, том 34, №6, стр. 403-409 (2005)

150. V.A. Kulbachinskii, R.A. Lunin, I.S. Vasil'evskii; «Peculiarities of electron transport in the coupled AIGaAs/GaAs quantum wells with central AlAs barrier», Int. J. ofNanoscience, 2 (6), p. 565-573 (2003)

151. И. С. Васильевский; «Гибридные состояния и электронный транспорт в двусторонних дельта-легированных квантовых ямах GaAs/InGaAs/GaAs», 7-я молодежная конференция по физике полупроводников и оптоэлектронике, Санкт-Петербург, сб. тезисов, стр. 48 (2005)

152. L.P. Avakyants, P.Yu. Bokov, A.V. Chervyakov, G.B. Galiev, E.A. Klimov, I.S. VasiPevskii; «Room temperature photoreflectance investigation of undoped and doped GaAs/AlGaAs quantum well structures», Proc. SPIE, vol. 5401, p. 605-607 (2003)

153. И. С. Васильевский; «Отрицательное магнетосопротивление в структурах AlGaAs/GaAs/AlGaAs с квантовыми ямами», Международная Конференция студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «ЛОМОНОСОВ-2004», сб. тезисов, стр. 318-320 (2004)

154. A.F.W. van Stadt, R. Bogaerts, P.M. Koenraad, H. Leopold, F. Herlach, J.H. Wolter. "Diamagnetic SdH effect in crossed and parallel curent/magnetic field directions in Si-5-doped GaAs"// Physica B, 211, p. 458-461 (1995).

155. В.Ф. Гантмахер. «Электроны в неупорядоченных средах» И М.; Физматлит, 174 стр. (2003)

156. D. Chattopadhyay, "Electron mobility in Ino.53Gao.47As quantum wells" // Phys. Rev. В 38 (18), p. 13429-13431 (1988)

157. K. Reginski, J. Marczewski, Z. Dziuba, E. Grodzicka. "Mobility spectrum approach in the analysis of the electrical conduction of a GaAs layer grown by molecular beam epitaxy" // J. Appl. Phys., 82,12, p.6102-6106 (1997)

158. В.Э. Каминский "Релаксация на оптических фононах импульса и энергии горячих электронов в гетероструктурах" // ФТП, 25, вып. 3, с. 453-458 (1991)

159. A. Zduniak, М. I. Dyakonov, W. Knap; "Universal behavior of magnetoconductance due to weak localization in two dimensions" // Phys. Rev. В 56 (4), p. 1996-2003 (1997)

160. A. Kawabata; "On the field dependence of magnetoresistance in two-dimensional systems" // J. Phys. Soc. Jpn, 53, p. 3540 (1984)

161. H.-P. Wittmann, A. Shmid; "Anomalous magnetoconductance beyond the diffusion limit"// J. Low Temp. Phys, 69 (1) p. 131-149 (1987)

162. A.P. Dmitriev, V.Y. Kachorovskii, I.V. Gornyi; "Nonbackscattering contribution to weak localization" // Phys. Rev. В 56 (15), p. 9910-9917 (1997)

163. S. McPhail, C.E. Yasin, A.R. Hamilton, M.Y. Simmons, E.H. Linfield, M. Pepper, D.A. Ritchie. "Weak localization in high-quality two-dimensional systems" // Phys. Rev. В 70, p. 245311 (2004)

164. А.П. Прудников, Ю.А. Брычков, О.И. Маричев. Интегралы и ряды. II М., Физматлит, 2-е изд., т. 1,2, 630 стр. (2002).

165. И. С. Васильевский; «Вычисление интерференционной квантовой поправки к проводимости в произвольном магнитном поле», 7-я молодежная конференция по физике полупроводников и оптоэлектронике, Санкт-Петербург, сб. тезисов, стр. 47 (2005)

166. Г. Б. Галиев, В. Э. Каминский, И. С. Васильевский, Р. А. Лунин; «Электронный магнетотранспорт в связанных квантовых ямах с двусторонним легированием», ФТП, том 38, вып. 11, стр. 1368-1373 (2004)

167. A. Houghton, J.R. Senna, S.C. Ying, "Diffusion of electrons in two dimensions in arbitrary strong magnetic fields" // Phys. Rev. В 25 (10), p. 6468-6471 (1982)

168. N.S. Averkiev, L.E. Golub, S.A. Tarasenko, M. Willander, "Effect of intersubband scattering on weak localization in two-dimensional systems" // Phys. Rev. В 64 (4), 045405 (2001)

169. Г.М. Миньков, C.A. Негашев, О.Э. Рут, А.В. Германенко, В.В. Валяев, В.Л. Гуртовой. "Слабая локализация и межподзонные переходы в 8-легированном GaAs" // ФТП, 32 (12), с. 1456-1460(1998)