Фотоэлектронные свойства гетеронаноструктур GaAs/In(Ga)As с комбинированными слоями квантовых ЯМ и самоорганизованных квантовых точек, выращенных газофазной МОС-гидридной эпитаксией тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат физико-математических наук Левичев, Сергей Борисович

• Левичев, Сергей Борисович
• кандидат физико-математических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Левичев, Сергей Борисович

Введение

Список основных сокращений ц

1. КВАНТОВО-РАЗМЕРНЫЕ ГЕТЕРОНАНОСТРУКТУРЫ

НА ОСНОВЕ GaAs/InAs (Обзор литературы)

1.1. Общая характеристика ГНС на основе GaAs

1.2. Методы получения ГНС с квантовыми точками

1.3. Методы диагностики энергетического спектра ГНС

1.4. ГНС с комбинированными слоями КЯ/КТ

1.5. ГКТ с тонким покровным слоем 29 Выводы к главе

2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Исследованные структуры

2.2. Фотоэлектрическая диагностика ГНС

2.3. Спектроскопия ФЛ

2.4. Атомно-силовая микроскопия

3. ИССЛЕДОВАНИЕ МОРФОЛОГИИ ГНС

3.1. Морфология поверхности ГНС разного типа

3.2. Методика выявления скрытых слоев КЯ и КТ InGaAs селективным травлением

Выводы к главе

4. ФОТОЭЛЕКТРОННЫЕ СПЕКТРЫ ГНС GaAs/InGaAs С КОМБИНИРОВАННЫМИ СЛОЯМИ КЯ/КТ

4.1. Энергетический спектр КТ в ГНС с комбинированными слоями КТ/КЯ

4.2. Энергетический спектр КЯ в ГНС с комбинированными слоями КЯ/КТ

4.3. Влияние спейсерного слоя на энергетический спектр комбинированных слоев КЯ/КТ

4.1.1. Не легированные ГНС

4.1.2. Легированные Bi ГНС

Выводы к главе

5. УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ СПЕКТРОМ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК InAs/GaAs ИЗМЕНЕНИЕМ ТОЛЩИНЫ И СОСТАВА ТОНКОГО ДВОЙНОГО ПОКРОВНОГО СЛОЯ GaAs/InGaAs 5.1. ГКТ без покровного слоя GaAs

5.2. ГКТ с тонким двойным покровным слоем GaAs/InGaAs.

Влияние параметров КЯ на Eo(QD)

5.3. ГКТ с тонким двойным покровным слоем GaAs/InGaAs.

Влияние толщины внешнего покровного слоя GaAs на E0(QD)

5.4. Влияние селективного химического травления покровного слоя ^ на энергетический спектр ГКТ

Выводы к главе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Фотоэлектронные свойства гетеронаноструктур GaAs/In(Ga)As с комбинированными слоями квантовых ЯМ и самоорганизованных квантовых точек, выращенных газофазной МОС-гидридной эпитаксией»

Гетеронаноструктуры (ГНС) с размерным квантованием энергетического спектра электронного газа стали в последние годы одним из основных объектов исследований и разработок в физике, технике и технологии полупроводников. К настоящему времени для гетеросистемы GaAs/InxGaixAs относительно хорошо изучены наноструктуры со слоями квантовых ям (КЯ) и самоорганизованных квантовых точек (КТ).

Недавно появились первые работы 1' 2' 3' 4, в которых изучаются структуры с комбинированными квантово-размерными слоями КЯ/КТ, в которых слой КТ InAs заращивается сначала слоем КЯ InxGaixAs (х~0.2) и лишь затем покровным слоем GaAs. Они привлекли к себе внимание в связи с тем, что в них наблюдается значительное красное смещение энергии основного оптического перехода в КТ E0(QD) относительно его значения в одиночном слое КТ. Это открыло возможность создания на ГНС с КТ (ГКТ) In(Ga)As/GaAs более длинноволновых инжекционных полупроводниковых лазеров для волоконно-оптических линий связи, в частности лазеров, излучающих в окнах прозрачности кварцевого оптического волокна на длинах волн 1.3 и 1.55 мкм, которым соответствуют значения E0(QD) 0.95 и 0.8 эВ соответственно. В структурах с одиночными слоями КТ не удается достичь этого диапазона вследствие ограничений на размеры КТ, при которых обеспечивается псевдоморфность кластеров-КТ с материалом матрицы.

Данная работа посвящена изучению энергетического спектра, фотоэлектронных свойств и морфологии ГИС GaAs/InGaAs с комбинированными слоями КЯ InxGai.xAs и самоорганизованных КТ InAs, выращенных методом газофазной эпитаксии из металлорганических соединений (ГФЭ МОС) при атмосферном давлении водорода - газа-носителя паров МОС.

Актуальность темы и постановка задач

Изучение ГНС с комбинированными слоями типа КЯ/КТ представляет значительный теоретический и практический интерес. На морфологию и энергетический спектр комбинированных слоев КЯ/КТ может влиять диффузионное перемешивание состава слоев, перераспределение и релаксация в них упругих напряжений, гибридизация их энергетического спектра и др. Эти эффекты могут по-разному проявляться в структурах, выращенных разными методами и при разных условиях, и они еще мало изучены. Не совсем ясен и вопрос об основной причине красного смещения Eo(QD) в комбинированных слоях КЯ/КТ. В 1,4 это смещение связывается с релаксацией упругих напряжений в КТ, обусловленной уменьшением

2 3 рассогласования решеток на границе КЯ/КТ, в ' - с увеличением эффективного размера КТ в результате стимулированного наличием кластеров In As распада твердого раствора квантовой ямы.

В данной работе подход к изучению этих структур отличается двумя особенностями: 1) изучаются структуры, выращенные редко применяемым для выращивания ГКТ методом ГФЭ МОС при атмосферном давлении водорода, 2) для изучения энергетического спектра и электронных свойств ГКТ широко используются методы фотоэлектрической спектроскопии, в частности новый метод диагностики ГНС - спектроскопия фотоэдс в системе полупроводник/электролит.

В большинстве исследований для получения ГКТ GaAs/InAs применяется молекулярно-пучковая эпитаксия (МПЭ) в сверхвысоком вакууме, важным достоинством которой является возможность прямого контроля за процессом роста и самоорганизации слоя КТ методами дифракции электронов. При ГФЭ МОС 4' 5 осаждение структуры ведется в плотной и химически активной атмосфере, не позволяющей осуществлять такой контроль. Однако этот метод, благодаря относительной простоте и экономичности, лучше подходит для массового производства структур и этим привлекает к себе внимание. Особый интерес представляет использование специфических условий роста слоев при ГФЭ МОС для получения уникальных структур.

Энергетический спектр ГНС традиционно изучается методами фотолюминесцентной спектроскопии. Комплексное применение методов фотолюминесцентной и фотоэлектрической спектроскопии дает важную дополнительную информацию. В отличие от спектров фотолюминесценции (ФЛ), характеризующих энергетический спектр только рекомбинационных излучательных переходов, фотоэлектрические спектры (фотопроводимости и различных фотовольтаических эффектов) отражают спектр оптического поглощения, который более полно характеризует энергетический спектр структуры, так как содержит информацию и о безизлучательных переходах (см. например6).

С различием механизмов ФЛ и фотоэффекта связаны и различия в условиях применения этих методов. Из-за температурного гашения спектры ФЛ обычно исследуют при низких температурах, в то время как фотоэлектрические спектры легко измеряются при комнатной температуре и, наоборот, возникают затруднения с их измерением при низких температурах. Спектры ФЛ получают при высоких (лазерных) уровнях фотовозбуждения, спектры фоточувствительности - при низких.

Разработанный с нашим участием метод фотоэлектрической диагностики ГНС в системе полупроводник/электролит, несмотря на некоторые недостатки метода, связанные, в частности, с необходимостью учета возможного влияния на фотоэлектрические процессы (фото)электрохимических реакций (окисления, восстановления, травления и т др.) на поверхности полупроводника , оказался весьма эффективным при исследовании ГНС с квантовыми точками. Он позволил поставить и изучить ряд вопросов, которые трудно было бы выяснить другими фотоэлектрическими методами. Этим методом удается получать фотоэлектрические спектры квантовых точек InAs со сверхтонкими покровными слоями Ga(In)As и вообще без покровного слоя, модифицировать посредством электрохимических реакций поверхность ГНС и изучать in situ происходящие при этом изменения энергетического спектра и фотоэлектрических свойств.

Исходя из вышесказанного, определилась основная задача данной работы - изучение методами фотоэлектрической и фотолюминесцентной спектроскопии и атомно-силовой микроскопии особенностей энергетического спектра и морфологии гетеронаноструктур GaAs/InGaAs с комбинированными слоями КЯ/КТ разного типа, выращенных ГФЭ МОС при атмосферном давлении.

Научная новизна работы

1. В работе впервые установлены особенности энергетического спектра, фотоэлектронных свойств и морфологии комбинированных слоев квантовых ям и точек различного типа, выращенных газофазной МОС-гидридной эпитаксией при атмосферном давлении.

2. Показана возможность управления энергетическим спектром квантовых точек InAs/GaAs в широких пределах изменением толщины и состава тонкого двойного покровного слоя GaAs/In GaAs.

Практическая ценность работы

Результаты работы могут быть использованы для усовершенствования технологии ГФЭ МОС и создания лазерных структур с поверхностным фото-или электронным возбуждением, а также светодиодных структур, излучающих в окнах прозрачности кварцевого оптического волокна на длинах волн 1.3 и 1.55 мкм.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Низкие энергии основного перехода в одиночных слоях КТ InAs/GaAs и относительно малая величина его красного смещения в комбинированных слоях КЯ/КТ, выращенных ГФЭ МОС при атмосферном давлении, обусловлены образованием на границе InAs/GaAs переходного слоя твердого раствора, вызывающего частичную релаксацию упругих напряжений в КТ.

2. Обнаруженный эффект красного смещения энергии основного перехода в КЯ InxGaixAs при нанесении ее на слой КТ InAs обусловлен образованием гибридной КЯ InxGaixAs + InAs (смачивающий слой) между квантовыми точками.

3. В структурах с тонким двойным покровным слоем GaAs/InxGai.xAs изменением его толщины и состава можно управлять энергией основного перехода в КТ InAs/GaAs в интервале 0.68 - 0.95 эВ, перекрывающем оба окна прозрачности кварцевого оптического волокна на длинах волн 1.3 и 1.55 мкм. Увеличение содержания In в КЯ InxGai.xAs и уменьшение ее ширины и толщины внешнего покровного слоя GaAs увеличивают красное смещение энергии основного перехода в КТ.

4. Селективный феррицианидный травитель выявляет скрытые слои КЯ InxGaixAs с х > 0.2 и КТ InAs со смачивающим слоем, позволяющие исследовать их морфологию методом атомно-силовой микроскопии. При селективном травлении тонкого покровного слоя GaAs (~30 нм) наблюдается значительное красное смещение E0(QD), связанное с релаксацией упругих напряжений в КТ, и исчезновение полосы фоточувствительности, связанной с крупными дислоцированными кластерами, обусловленное их растравливанием.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на первой, второй и третьей Всероссийских молодежных конференциях по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (г. Санкт-Петербург, 1999, 2000, 2001 гг.), международном рабочем совещании «Зондовая микроскопия - 2000» (г. Нижний Новгород, 2000 г.), 8 международном симпозиуме «Nanostructures: physics and technology» (г.

Санкт- Петербург, 2000 г.), 25 и 26 международных конференциях по физике полупроводников «ICPS - 25», «ICPS - 26» (Осака, Япония, 2000 г., Эдинбург, Великобритания, 2002 г.), международной молодежной конференции «Problems of Optics in XXI century» (г. Киев, Украина, 2000 г.), международной конференции «Фундаментальные проблемы физики» (г. Саратов, 2000 г.), международном рабочем совещании «Scanning Probe Microscopy - 2001» (г. Нижний Новгород, 2001 г.), Всероссийских рабочих совещаниях «Нанофотоника» (г. Нижний Новгород, 2001, 2003 гг.), шестой и восьмой нижегородских сессиях молодых ученых (г. Нижний Новгород, 2001, 2003 гг.), V российской конференции по физике полупроводников (г. Нижний Новгород, 2001 г.), 2 и 3 международных молодежных конференциях «Scientific Problems of Optics and High Technology Material Science» (г. Киев, Украина, 2001, 2002гг.), 5 международной конференции «Nanotechnologies in the area of physics, chemistry and biotechnology» (r. Санкт- Петербург, 2002 г.), XII международной конференции «Semiconducting and Insulating Materials Conference » (г. Братислава, Словакия, 2002г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 32 работы [А1-А32], в том числе 8 статей в научных журналах и 24 сообщения в материалах конференций.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Объем диссертации составляет 120 страниц, содержащих 54 рисунка. Список литературы содержит 66 наименований.

Заключение диссертации по теме «Физика полупроводников», Левичев, Сергей Борисович

Выводы к главе 5

1. Установлено, что при тонком двойном покровном слое, состоящем из слоя КЯ InxGa!.xAs толщиной L и внешнего слоя GaAs толщиной dc, энергия основного перехода в КТ E0(QD) существенно зависит от параметров этого слоя х, L и dc. Изменением этих параметров можно контролируемо управлять энергией перехода при высоком выходе фотоэмиссии в интервале 0,95 - 0.68 эВ (длина волны излучения 1.3 - 1.84 мкм), перекрывающем оба окна прозрачности кварцевого оптического волокна (1.3 и 1.55 мкм).

2. Энергия перехода E0(QD) уменьшается при увеличении л: и уменьшении L и dc. Наблюдаемые зависимости E0(QD) от этих параметров в основном связаны с изменением упругих напряжений в КТ при изменении этих параметров.

3. В отличие от E0(QD), энергия основного перехода в гибридной КЯ E0(QW+WL) слабо зависит от параметров КЯ и совсем не зависит от толщины покровного слоя GaAs.

4. Полученные структуры могут быть использованы для создания лазеров с оптической или электронной накачкой.

5. Выяснены особенности эволюции морфологии и фотоэлектрических спектров структур с одиночным слоем КТ и типа КТ/СС/КЯ и КЯ СС/КТ (первым указан внешний слой) при селективном травлении тонкого (до 30 нм) покровного слоя GaAs в феррицианидном травителе. Установлены, в частности, следующие закономерности:

• В структурах, где внешним является слой КТ, утоныиение покровного слоя при травлении вызывает красное смещение энергетического спектра КТ в результате релаксации упругих напряжений в КТ и значительное уширение линий спектра в результате неоднородности травления. При полном стравливании покровного слоя спектр становится сильно размытым с краем около 0.7 эВ. Исчезает полоса фоточувствительности с порогом около 0.65 эВ, связанная, с наличием в слое КТ крупных релаксированных кластеров, в результате их растравливания.

• В структуре с передним слоем КЯ из-за остановки процесса селективного травления на слое КЯ эффект красного смещения спектра КТ при той же длительности травления практически не наблюдается. Не происходит и растравливания крупных релаксированных кластеров, защищенных слоем КЯ и спейсерным слоем GaAs.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе методами фотоэлектрической и фотолюминесцентной спектроскопии и атомно-силовой микроскопии исследованы особенности энергетического спектра и морфологии гетеронаноструктур GaAs/InGaAs с комбинированными слоями квантовых точек и ям разного типа, выращенных газофазной МОС-гидридной эпитаксией при атмосферном давлении. Изучено влияние на свойства структур некоторых условий выращивания, толщины и состава покровного слоя и его химической модификации. Получены следующие основные результаты:

1. Показано, что в ГНС, выращенных ГФЭ МОС при атмосферном давлении, в отличие от ГНС, выращенных другими методами, эффект красного смещения энергии основного перехода в КТ в комбинированных слоях типа КЯ/КТ, относительно мал. Однако этот метод позволяет получать рекордно низкие значения E0(QD) до 0.87 эВ в структурах с одиночными слоями КТ. Это объясняется образованием на границе кластеров - КТ диффузионного переходного слоя InxGa!xAs, который приводит к красному смещению спектра в результате частичной релаксации упругих напряжений в КТ.

2. Установлено, что красное смещение E0(QD) практически одинаково в слоях КЯ/КТ и КТ/КЯ (первым указан вешний слой), однако при выращивании слоя КТ на слое КЯ из-за меньшего рассогласования параметров решеток растущего и подстилающего слоев КТ вырастают менее однородными, что проявляется в более сильном размытии их энергетического спектра.

3. Обнаружено, что в комбинированных слоях КЯ/КТ и КТ/КЯ происходит также значительное красное смещение энергии основного перехода в КЯ InGaAs. Показано, что этот эффект обусловлен образованием гибридной КЯ (внешняя КЯ InGaAs + КЯ смачивающего слоя InAs) между КТ.

4. Показано, что изменением толщины и состава тонкого двойного покровного слоя GaAs/InGaAs(K3) можно управлять энергией основного перехода в КТ InAs/GaAs в интервале 0.68 - 0.95 эВ, перекрывающем оба окна прозрачности кварцевого оптического волокна на длинах волн 1.3 и 1.55 мкм. Энергия перехода E0(QD) уменьшается при увеличении содержания In в КЯ от х - 0.2 до 0.3, уменьшении ширины КЯ в интервале 12 -2 нм и толщины внешнего покровного слоя GaAs в интервале 30-3 нм.

5. Показано, что селективный феррицианидный травитель позволяет выявлять скрытые слои КЯ InxGaixAs с х > 0.2 и КТ InAs со смачивающим слоем для исследований их морфологии методом атомно-силовой микроскопии.

6. При селективном травлении тонкого покровного слоя GaAs (~30 нм) наблюдается значительное красное смещение Eo(QD) от начального значения ~ 0.9 до -0.7 эВ, связанное с релаксацией упругих напряжений в КТ, и исчезновение полосы фоточувствительности, связанной с крупными дислоцированными кластерами, обусловленное их растравливанием. В структурах с тонким тройным покровным слоем GaAs(15 HM)/InGaAs (5 HM)/GaAs(5 нм) этого не происходит в связи с остановкой процесса травления на слое КЯ.

В заключение хочу поблагодарить своего научного руководителя Игоря Алексеевича Карповича за предложенную тему исследования, постоянное внимание, помощь в подготовке экспериментов и обсуждении результатов. Все это оказало неоценимую поддержку мне в написании данной работы. Также хочу выразить благодарность Б.Н. Звонкову за предоставленные образцы для исследования, Н.В. Байдусю и П.П. Деминой за измерение спектров фотолюминесценции, Д.О. Филатову за полезные советы и обсуждение результатов, а также аспирантам А.П. Горшкову и А.В. Здоровейщеву за помощь при проведении экспериментов.

Список публикаций по теме диссертации

А1. И.А. Карпович, С.Б. Левичев, Б.Н.Звонков, Н.В. Байдусь, С.М. Некоркин, Д.О. Филатов. Исследование морфологии и фотоэлектронных свойств гетеронаноструктур GaAs/InGaAs с комбинированными слоями квантовых ям и самоорганизованных квантовых точек. Поверхность.

2000.- 11.-С.27-31.

А2. И.А. Карпович, А.П. Горшков, С.Б. Левичев, С.В. Морозов, Б.Н. Звонков, Д. О. Филатов. Фотоэлектрическая спектроскопия гетероструктур с квантовыми точками InAs/GaAs в системе полупроводник / электролит. ФТП. - 2001. - 35. - С.564 - 570. A3. I.A.Karpovich, N.V.Baidus, B.N.Zvonkov, D.O.Filatov, S.B.Levichev, A.V.Zdoroveishev, V.A.Perevoshikov. Investigation of the buried InAs/GaAs quantum dots by Atomic Force Microscopy combined with selective chemical etching. Phys. Low-Dim. Struct. - 2001. - 3/4. - P.341-348. A4. И.А.Карпович, Н.В.Байдусь, Б.Н.Звонков, Д.О.Филатов, С.Б.Левичев, А.В.Здоровейщев, В.А.Перевощиков. Исследование квантовых точек InAs, встроенных в матрицу GaAs методом атомно-силовой микроскопии с использованием селективного химического травления. Вестник Нижегородского университета. Серия: Физика твердого тела.

2001.- 1(4). - С.130-135.

А5. И.А. Карпович, С.Б. Левичев, С.В. Морозов, Б.Н. Звонков, Д.О. Филатов, А.П. Горшков, С. Ермаков. Фотоэлектрическая спектроскопия гетероструктур с квантовыми точками InAs/GaAs в системе полупроводник / электролит. Известия РАН. Серия физическая. - 2002. -66.-С.186- 188.

А6. I A Karpovich, S В Levichev, S V Morozov, В N Zvonkov, D О Filatov, А Р Gorshkov and A Yu Ermakov. Photoelectric spectroscopy of InAs/GaAs quantum dot structures in a semiconductor/electrolyte system. Nanotechnology. - 2002. - 13. -P.445 - 450.

А7. А.П. Горшков, С.Б.Левичев, С.В. Морозов, И.А. Карпович. Морфология и фотоэлектронные спектры гетероструктур с поверхностными квантовыми точками InAs/GaAs. Вестник Нижегородского университета. Серия: Инновации в образовании. - 2002. - 1(3). - С.54-61.

А8. Карпович И.А., Звонков Б.Н., Левичев С.Б., Байдусь Н.В., Тихов С.В., Филатов Д.О., Горшков А.П., Ермаков С.Ю. Управление энергетическим спектром квантовых точек InAs/GaAs изменением толщины и состава тонкого двойного покровного слоя GaAs/InGaAs. ФТП. - 2004. - 38. -С.448 - 454.

А9. С.В. Морозов, С.Б. Левичев, И.А. Карпович, Д.О. Филатов. Некоторые фотоэлектрические и оптические свойства квантоворазмерных гетероструктур GaAs/InGaAs, полученных методом МОС гидридной эпитаксии. Материалы Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике, г. Санкт- Петербург, Россия, 30 ноября - 03 декабря 1999г.-С.80.

А10. И.А. Карпович, С.Б. Левичев, Б.Н.Звонков, Н.В. Байдусь, С.М. Некоркин, Д.О. Филатов. Исследование морфологии и фотоэлектронных свойств гетеронаноструктур GaAs/InGaAs с комбинированными слоями квантовых ям и самоорганизованных квантовых точек. Зондовая микроскопия: Материалы международного рабочего совещания, Нижний Новгород, Россия, 28 февраля - 2 марта 2000 г. - С.31 - 34.

All. I.A.Karpovich, B.N.Zvonkov, D.O.Filatov, S.B.Levichev, N.V.Baidus, and S.M.Nekorkin. Photoelectronic properties of InAs/GaAs nanostructures with combined quantum well and quantum dot layers grown by Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy. Proceedings of Nanostructures: physics and technology, St. Petersburg, Russia, 19-23 June 2000, - P.423 - 425.

A12. B.N.Zvonkov, I.A.Karpovich, N.V.Baidus, D.O.Filatov, Yu.Yu.Gushina, S.V.Morozov, and S.B.Levichev. Extremely uniform InAs/GaAs quantum dots emitting at 1.41 mkm at room temperature grown by MOCVD with Bi doping. Abstracts of ICPS 25, Osaka, Japan, 17-22 September 2000, Part I, D059. - P.82. (Proceedings of ICPS 25, Part I. - P.397 - 398, Springer Proceedings in Physics 87.)

A13. S.B. Levichev, I.A. Karpovich, B.N. Zvonkov, D.O. Filatov. Photoelectric spectroscopy of InGaAs/GaAs nanostructures with combined quantum wells and quantum dots. Scientific Problems of Optics in XXI century: Abstracts of Int. Young Scientist Conf., Kyiv, Ukraine, 5-6 October 2000. - P.23.

A14. И.А. Карпович, Б.Н. Звонков, H.B. Байдусь, С.Б. Левичев, С.В. Морозов, Д.О. Филатов. Оптические и фотоэлектрические свойства гетеронаноструктур GaAs/InGaAs с комбинированными слоями квантовых ям и точек. Фундаментальные проблемы физики: Материалы международной конференции, Саратов, Россия, 9-13 октября 2000. -С.92.

А15. С.Б. Левичев, С.В. Морозов, А.П. Горшков, И.А. Карпович. Фотоэлектрическая спектроскопия гетероструктур с квантовыми точками InAs/GaAs в системе полупроводник / электролит. Материалы второй всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике, Санкт- Петербург, Россия, 04 - 08 декабря 2000г. - С.55.

А16. С.Б. Левичев, И.А. Карпович. Фотоэлектронные свойства наноструктур InGaAs/GaAs с комбинированными слоями квантовых ям и самоорганизованных квантовых точек. Материалы второй всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике, Санкт- Петербург, Россия, 04 - 08 декабря 2000г. - С.54.

А17. I.A.Karpovich, S.B.Levichev, A.V.Zdoroveishev, N.V.Baidus, B.N.Zvonkov, V.A.Perevoshikov, D.O.Filatov. Investigation of the buried InAs/GaAs quantum dots by SPM combined with selective chemical etching.

Scanning Probe Microscopy: Proceedings of International Conference, Nizhny Novgorod, Russia, 25 February - 01 March 2001. - P. 14 - 16.

A18. И.А. Карпович, С.Б. Левичев, C.B. Морозов, Б.Н. Звонков, Д.О. Филатов, А.П. Горшков, С. Ю. Ермаков. Фотоэлектрическая спектроскопия гетер о структур с квантовыми точками InAs/GaAs в системе полупроводник / электролит. Нанофотоника: Материалы совещания, Нижний Новгород, Россия, 26 - 29 марта 2001. - С.81 -84.

А19. И.А. Карпович, Н.В. Байдусь, Б.Н. Звонков, С. В. Морозов, Д.О. Филатов, С.Б Левичев, А.В. Здоровейщев. Фотоэлектронные свойства поверхностных слоев квантовых точек InAs/GaAs, полученных газофазной эпитаксией. Нанофотоника: Материалы совещания, Нижний Новгород, Россия, 26 - 29 марта 2001. - С. 89 - 92.

А20. С.Б. Левичев. Исследование фотоэлектронных свойств наноструктур с комбинированными слоями квантовых ям и самоорганизованных квантовых точек InGaAs/GaAs. Материалы шестой нижегородской сессии молодых ученых, Нижний Новгород, 2001. - С.35.

А21. I.A.Karpovich, N.V.Baidus, B.N.Zvonkov, D.O.Filatov, S.B.Levichev, A.V.Zdoroveishev, V.A.Perevoshikov. Investigation of the buried InAs/GaAs quantum dots by Atomic Force Microscopy combined with selective chemical etching. Proceedings of the NATO Project SfP-973799 Semiconductors 1st Workshop. Design of radiation-hard semiconductor devices for communication systems and precision measurements using noise analysis. Nizhni Novgorod, Russia, April 2001. - P. 118-123.

A22. И.А. Карпович, С. В. Морозов, Н.В. Байдусь, С.Б Левичев. Исследование in situ образования и пассивации ловушек в квантово-размерных структурах GaAs/InGaAs в системе полупроводник/электролит. Материалы V российской конференции по физике полупроводников, Нижний Новгород, 10-14 сентября 2001. -С.311.

А23. S.B. Levichev, I.A. ICarpovich, N.V.Baidus, B.N. Zvonkov, D.O. Filatov. Investigation of the morphology and photoelectronic properties of the quantum InGaAs/GaAs layers using selective chemical etching. Scientific Problems of Optics and High Technology Material Science: Abstracts of Int. Young Scientist Conf., Kyiv, Ukraine, 25-26 October 2001. - P. 113.

A24. С.Б. Левичев, И.А. Карпович. Исследование морфологии и фотоэлектронных свойств квантоворазмерных слоев InGaAs/GaAs с использованием селективного химического травления. Материалы третьей всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике, Санкт- Петербург, Россия, 05 - 08 декабря 2001г. - С.40.

А25. А.П. Горшков, С.Б. Левичев, И.А. Карпович. Исследование фотоэлектрических спектров гетероструктур с поверхностными квантовыми точками InAs/GaAs. Материалы третьей всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике, Санкт- Петербург, Россия, 05 - 08 декабря2001г. - С.25.

А26. I.A Karpovich, S.B. Levichev, N.V. Baidus, B.N. Zvonkov, D.O. Filatov, and S.Yu. Ermakov. Influence of the thickness and composition of cup layer on photoelectronic properties of the InGaAs/GaAs quantum dot heterostructures. Nanotechnologies in the area of physics, chemistry and biotechnology: Abstract of the Fifth International Scientific Conference, St. Petersburg, Russia, 27-29 May 2002. - P. 18-19.

A27. I.A Karpovich, S.B. Levichev, N.V. Baidus, B.N. Zvonkov, D.O. Filatov. Investigation of morphology and photoelectronic properties of InGaAs/GaAs heterostructures with combined quantum well and self-organized quantum dot layers. Semiconducting and insulating materials: Abstract of the 12 International Conference, Bratislava, Slovakia, 30 June - 5 July 2002. - P.62.

A28. I.A Karpovich, S.B. Levichev, N.V. Baidus, B.N. Zvonkov, D.O. Filatov. Investigation of morphology and photoelectronic properties of InGaAs/GaAs heterostructures with combined quantum well and self-organized quantum dot layers. Proceedings of SIMC-XII-2002. - P.245-248.

A29. I.A Karpovich, N.V. Baidus, B.N. Zvonkov, S.V. Morozov, S.B. Levichev D.O. Filatov, A.V. Zdoroveishev, and A.P. Gorshkov. Morphology, optical and photoelectric properties of the InAs/GaAs surface and buried quantum dots grown by Metal Organic Vapor Phase Epitaxy. Abstracts of the ICPS 26. Edinburgh, Scotland, UK, 29 July - 2 August 2002. H251. - P.321. (Proceedings of the 26th International Conference on the Physics of Semiconductors, Edinburgh,29 July - 2 August 2002, Institute of Physics Conference Series Number 171, Edited by:A R Long and J H Davies, Institute of Physics Publishing, Bristol (UK)and Philadelphia (USA), H251, 2003.)

A30. I.A Karpovich, S.B. Levichev, N.V. Baidus, B.N. Zvonkov,D.O. Filatov, S.Yu. Ermakov. Influence of the thickness and composition of cup layer on photoelectronic properties of the InGaAs/GaAs quantum dot heterostructures. Scientific Problems of Optics and High Technology Material Science: Abstracts of Int. Young Scientist Conf., Kyiv, Ukraine,24-260ktober 2002. -P.103.

A31. И.А. Карпович, С.Б. Левичев, H.B. Байдусь, Б.Н. Звонков, Д.О. Филатов, С.Ю. Ермаков. Влияние толщины и состава тонкого двойного покровного слоя GaAs/InGaAs на фотоэлектронные спектры квантовых точек InAs/GaAs. Нанофотоника: Материалы совещания, Нижний Новгород, 17-20 марта 2003. - С.398.

А32. С.Б. Левичев, С.Ю. Ермаков, И.А. Карпович. Влияние толщины и состава тонкого двойного покровного слоя GaAs/InGaAs на фотоэлектронные спектры квантовых точек InAs/GaAs. Материалы восьмой нижегородской сессии молодых ученых, Нижний Новгород, 20 - 25 апреля 2003. - С.79-80.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Левичев, Сергей Борисович, 2004 год

1. Лазерная генерация с длиной волны излучения в районе 1.3 мкм в структурах на основе квантовых точек InAs / А.Р. Ковш, А.Е. Жуков, Н.А. Малеев и др. // ФТП. 1999. - 33. - С. 1020-1023 .

2. Tatebayashi, J. Over 1.5 (im light emission from InAs quantum dots embedded in InGaAs strain-reducing layer grown by metalorganic chemical vapor deposition / J. Tatebayashi, M. Nishioka, Y. Arakawa // Appl. Phys. Lett. 2001. - 78. -P.3469-3471.

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

4. Direct formation of quantum-sized dots from uniform coherent islands of InGaAson GaAs surfaces / D. Leonard, M. Krishnamurthy, C.M. Reaves, et al И Appl. Phys. Lett. 1993. - 63. - P.3203-3205.

5. Егоров, А.Ю., A.E. Жуков, П.С. Копьев, H.H. Леденцов, М.В. Максимов, В.М. Устинов, А.Ф. Цацульников, Ж.И. Алферов, Д.Л. Федоров, Д. Бимберг. // ФТП. 1996. - 30. - С. 1345.

6. GalnNAs: A Novel Material for Long-Wavelength-Range Laser Diodes with Excellent High-Temperature Performance / M. Kondow, K. Uomi, A. Niwa, et all I Jpn. J. Appl. Phys. 1996. -35. - P. 1273-1275 .

7. Hole burning spectroscopy of InAs self-assembled quantum dots for memory application / Y. Sugiyama, Y. Nakata, S. Muto, et al II Physica E. 2000. -7. -P.503-507.1 о

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

9. Marzin, J-Y. Calculation of the energy levels in InAs/GaAs quantum dots / J-Y.Marzin, G.Bastard // Solid State Commun. 1994. - 92. -P.437-442.

10. Arakawa, Y. Multidimensional quantum well laser and temperature dependence of its threshold current / Y. Arakawa, H. Sakaki // Appl Phys. Lett. 1982. - 40. -P.939- 941.1 Я

11. Yusa, G. Trapping of photogenerated carriers by InAs quantum dots and persistent photoconductivity in novel GaAs/w-AlGaAs field-effect transistor structures / G. Yusa, H Sakaki // Appl. Phys. Lett. 1997. - 70. - P.345-347 .

12. Stranski, I. N. and L. von Krastanow, Akad. Wiss. Lit. Mainz Abh. Math. Naturwiss. Kl. 146, 797 (1939).

13. Growth by molecular beam epitaxy and characterization of InAs/GaAs strained-layer superlattices / L. Goldstein, F. Glas, J. Y. Marzin, et al II Appl. Phys. Lett. 1985.-47.-P.1099- 1101.

14. Cho, A. Y. Growth of Periodic Structures by the Molecular-Beam Method / A.Y. Cho // Appl. Phys. Lett. -1971. 19. - P.467-468 .22

15. Initial stages of InAs epitaxy on vicinal GaAs(001)-(2 x 4) / V. Bressler-Hill, A. Lorke, S. Varma, and oth. // Phys. Rev. B. 1994. - 50. - P. 8479-8487 .

16. Schmitt-Rink, S. Linear and nonlinear optical properties of semiconductors quantum wells / S. Schmitt-Rink, D.S. Chemla, D.A.B. Miller. Adv. Phys. -1989. 38. - P.89-190.

17. Reflectance line shapes from GaAs/Ga^Al^As quantum well structures / X.L. Zheng, D. Heinmann, B. Lax, and F.A. Chambers // Appl. Phys. Lett. 1988. -52. - P.287- 289.

18. Photovoltage and photoreflectance spectroscopy of InAs/GaAs self-organized quantum dots / B.Q. Sun, Z.D. Lu, D.S. Jiang, et al II Appl. Phys. Lett. 1998. -73. -P.2657 -2659.

19. Phonons and radiative recombination in self-assembled quantum dots / S. Fafard, R. Leon, D. Leonard, et al II Phys. Rev. B. 1995. - 52. - P.5752 -5755.29 • * •

20. Carrier relaxation and thermal activation of localized excitons in self-organized InAs multilayers grown on GaAs substrates / Z. Y. Xu, Z. D. Lu, X. P. Yang, et all/ Phys. Rev. B. 1996. - 54. -P.11528 -11531.•1Л

21. Effect of an electric field on the luminescence of GaAs quantum wells / E.E. Mendes, G. Bastard, L.L. Chang, et al II Phys. Rev. B. 1986. - 26. - P.7101 -7104.4 I

22. Carrier relaxation and electronic structure in InAs self-assembled quantum dots / К. H. Schmidt, G. Medeiros-Ribeiro, M. Oestreich, et al II Phys. Rev. B. -1996.-54. -P.11346-11353 .

23. Multiphonon-relaxation processes in self-organized InAs/GaAs quantum dots / R. Heitz, M. Grundmann, N. N. Ledentsov, et al II Appl. Phys. Lett. 1996. -68. - P.361-363 .

24. Kronik, L. Surface photovoltage phenomena: theory, experiment, and applications / L. Kronik, Y. Shapira // Surface Science Reports. 1999. 37.

25. Fafard, S. Near-surface InAs/GaAs quantum dots with sharp electronic shells / S. Fafard // Appl. Phys. Lett. 2000. -76. - P.2707-2709 .

26. Photoluminescence from a single GaAs/AlGaAs quantum dot / K. Brunner, U. Bockelmann, G. Abstreiter, et al II Phys. Rev. Lett. 1992. - 69. - P.3216-3219.

27. Sharp-line photoluminescence of excitons localized at GaAs/AlGaAs quantum well inhomogeneities / K. Brunner, G. Abstreiter, G. Bohm, et al II Appl. Phys. Lett. 1994. - 64. - P.3320- 3322.

28. Photoluminescence of Single InAs Quantum Dots Obtained by Self-Organized Growth on GaAs / J.-Y. Marzin, J.-M. Gerard, A. Izrael, et al II Phys. Rev. Lett. 1994. - 73. -P.716- 719.1. Ч о

29. Optical investigations of individual InAs quantum dots: Level splittings of exciton complexes / L. Landin, M.-E. Pistol, C. Pryor, et al II Phys. Rev. B. -1999.-60.-P. 16640- 16646.

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

31. Determination of transition energies and oscillator strengths in GaAs-AlxGaixAs multiple quantum wells using photovoltage-induced photocurrent spectroscopy / P.W. Yu, G.D. Sanders, D.C. Reynolds, et al II Phys. Rev. B. 1987. - 35. -P.9250- 9258.

32. Photo voltage and photocurrent spectroscopy of p+ i - n+ GaAs/AlGaAs quantum well heterostructures / L. Tarricone, C. Arena, A. Parisini, F. Genova // J. Appl. Phys. - 1992. - 72. - P.3578-3583 .

33. Excitonic transitions and optically excited transport in GaAs/AlxGai xAs quantum wells in an electric field / R. T. Collins, L. Vina, W. I. Wang, et al II Superlattices and microstructures. 1987. - 3. - P.291-293 .

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

35. Не, X. Well resolved room-temperature photovoltage spectra of GaAs-GalnP quantum wells and superlattices / X. He, M. Raseghi // Appl.Phys.Lett. 1993. -62.-P.618- 620.

36. Карпович, И.А. Фотоэлектрическая спектроскопия гетероструктур с квантовыми точками InAs/GaAs в системе полупроводник / электролит / И.А. Карпович, С.Б. Левичев, С.В. Морозов и др. // Известия РАН. Серия физическая. 2002. - 66. - С. 186 - 188.

37. Room-temperature 1.3 цт emission from InAs quantum dots grown by metal organic chemical vapor deposition / J. Bloch, J. Shah, W. S. Hobson, et a. II Appl. Phys. Lett. 1999. - 75. - P.2199- 2201.

38. Saito, H. Influence of GaAs capping on the optical properties of InGaAs/GaAs surface quantum dots with 1.5 цт emission / H. Saito, K. Nishi, S. Sugou // Appl. Phys. Lett. 1998. - 73. - P.2742-2744.

39. Особенности роста квантовых точек InAs на вицинальной поверхности GaAs (001), разориентированной в направлении 010. / Евтихиев В.П., Токранов В.Е., Крыжановский А.К., и др. // ФТП. 1998. - 32. - С. 860865

40. Surfactant effect of bismuth in the MOVPE growth of the InAs quantum dots on GaAs / B.N.Zvonkov, I.A.Karpovich, N.V.Baidus, et al II Nanotechnology. -2000. 11. - P.221- 226.

41. Примаченко, B.E. Физика легированной металлами поверхности полупроводников / B.E. Примаченко, О.В. Снитко // Киев: Наукова думка, 1988. 141с.

42. Барьерная фотопроводимость в эпитаксиальных пленках GaAs и InP / Карпович И.А., Бедный Б.И., Байдусь Н.В., и др. // ФТП. 1989. - 23. -С.2164.

43. Исследование процесса заращивания нанокластеров InAs в гетероструктурах с квантовыми точками GaAs/lnAs, полученных методом газофазной эпитаксии / Н.В.Байдусь, Б.Н.Звонков, Д.О.Филатов, и др.// Поверхность. 2000. - №7. - С.71- 75.

44. Исследование процесса заращивания нанокластеров InAs/GaAs / Н.В. Байдусь, Б.Н. Звонков, Д.О. Филатов, и др. // Зондовая микроскопия: Материалы Всероссийского совещания, Нижний Новгород, Россия. 1999г. С.164-166.

45. Rettig, R. Atomic scale properties of interior interfaces of semiconductor heterostructures as determined by quasi-digital highly selective etching and atomic force microscopy / R. Rettig, W. Stolz // Physica E. 1998. - 2. - P.277-281.

46. Морозов, С.В. Фотоэлектрическая спектроскопия гетероструктур с квантовыми точками GaAs/InAs. Дисс. канд. физ.-мат. наук: 01.04.10 / С.В. Морозов. Нижний Новгород, 2002. - 128с.

47. Гетероструктуры с квантовыми точками: получение, свойства, лазеры. Обзор / Леденцов Н.Н., Устинов В.М., Щукин В.А. и др. // ФТП. 1998. -32. - С.385- 410.

48. Kane, Е.О. Band structure of indium antimonide / E.O.Kane // J.Phys.Chem.Solids. 1957. - 1. -P.249-261.

49. Optical investigation of highly strained InGaAs-GaAs multiple quantum wells / G. Huang, D.Ji, U.K. Reddy, et al II J. Appl. Phys. 1987. - 62. - P.3366- 3373.

50. Влияние легирования слоя квантовых точек InAs висмутом на морфологию и фотоэлектронные свойства гетероструктур GaAs/InAs, полученных газофазной эпитаксией / Б.Н. Звонков, И.А. Карпович, Н.В. Байдусь и др. // ФТП. 2001. - 35. - С.92- 97.

51. Гетероэпитаксиальная пассивация поверхности GaAs / И.А. Карпович, Б. И. Бедный, Н.В. Байдусь и др. // ФТП. 1993. - 27. - С. 1736-1742.

52. Investigation of the buried InAs/GaAs quantum dots by Atomic Force Microscopy combined with selective chemical etching / I.A. Karpovich, N.V. Baidus, B.N. Zvonkov, et al II Phys. Low-Dim. Struct. 2001. - -P.341-348.

53. Morphology and photoelectronic properties of the InAs/GaAs surface quantum dots grown by Metal Organic Vapor Phase Epitaxy / I.A. Karpovich, N.V. Baidus, B.N. Zvonkov, et al II Nanotechnology. 2001. -12. - P.425- 429.