Люминесцентная спектроскопия электронных и примесных состояний в эпитаксиальных слоях и наногетероструктурах на основе полупроводников AIIIBV и их твердых растворов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, доктор физико-математических наук Яременко, Наталья Георгиевна

• Яременко, Наталья Георгиевна
• доктор физико-математических наук
• 2013

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Яременко, Наталья Георгиевна

СОДЕРЖАНИЕ

Используемые сокращения

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР РАБОТ В ОБЛАСТИ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ГЕТЕРОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ АШВУ

1.1 Фотолюминесцентная спектроскопия структур с квантовыми ямами

различной конфигурации

1.1.1. Модулированно-легированные структуры

1.1.2. Двойные туннельно-связанные квантовые ямы

1.1.3. Экситонная люминесценция при сильном оптическом возбуждении

1.1.4. Фотолюминесцентные исследования эффективности захвата неравновесных носителей в квантовую яму

1.2. Влияние условий выращивания на амфотерное поведение примеси кремния в Б\- легированном эпитаксиальном ваАв

1.3. Влияние неидеальности гетерограниц, примесных и композиционных неоднородностей на люминесцентные свойства гетероструктур

1.3.1. Несоответствие параметров решеток слоев

1.3.2. Флуктуации концентрации примеси

1.3.3. Флуктуации ширины ямы и состава твердого раствора

в квантовых структурах

1.4. Выводы к главе 1. Постановка задачи

Глава 2. ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ 81-ЛЕГИРОВАННОГО ЭПИТАКСИАЛЬНОГО ОаАБ, ВЫРАЩЕННОГО ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ДАВЛЕНИЯХ МЫШЬЯКА И ГАЛЛИЯ

2.1. Методика измерения спектров фотолюминесценции

2.2. Технологические параметры исследованных образцов. Экспериментальные спектры ФЛ

2.3. Влияние амфотерного поведения кремния на формирование краевой полосы ФЛ слоев п-ОаАБ

2.3.1. Расчет спектров краевой ФЛ для ВТ-рекомбинации

2.3.2. Анализ краевой полосы. Определение концентрации

электронов и степени компенсации

2.4. Нестехиометрические дефекты в 8ьлегированных эпитаксиальных

слоях ОаАБ

2.4.1. Дефекты, вызванные избыточным давлением галлия

2.4.2. Дефекты, вызванные избыточным давлением мышьяка

2.5. Выводы к главе 2

Глава 3. ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ДВУМЕРНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ СОСТОЯНИЙ В МОДУЛИРОВАННО-ЛЕГИРОВАННЫХ СТРУКТУРАХ n-AlGaAs/GaAs С КВАНТОВЫМИ ЯМАМИ

3.1. Модель расчета уровней энергии и волновых функций двумерных носителей тока в модулированно-легированных структурах n-AlGaAs/GaAs методом возмущений

3.1.1. Энергии и волновые функции двумерных носителей тока в «невозмущенной» системе - нелегированной структуре

3.1.2. Расчет профиля электростатического потенциала в двусторонне легированной МЛС с симметричной квантовой ямой

3.1.3. Расчет зонного профиля в односторонне легированной МЛС

3.1.4. Решение уравнения Шредингера методом возмущений

3.2. Спектры ФЛ двусторонне легированных структур n-AlGaAs/GaAs с симметричными квантовыми ямами. Влияние степени легирования на спектральные характеристики

3.3. Спектры ФЛ односторонне легированных структур n-AlGaAs/GaAs со сверхрешеткой в качестве нелегированного барьерного слоя

3.3.1. Анализ спектральных характеристик ФЛ в зависимости от ширины квантовой ямы (6,5 - 22,5 нм) и температуры

3.3.2. Резонансный захват фотовозбужденных дырок в квантовую

яму МЛС n-AlGaAs/GaAs

3.4. Выводы к главе 3

Глава 4. ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ НЕЛЕГИРОВАННЫХ СТРУКТУР АЮаАзАЗаАз/АЮаАз С ОДИНОЧНЫМИ И ДВОЙНЫМИ СВЯЗАННЫМИ КВАНТОВЫМИ ЯМАМИ

4.1. Фотолюминесцентная спектроскопия двумерных состояний в двойных связанных квантовых ямах АЮаАзЛЗаАз/АЮаАБ с тонким разделяющим А1 Аз-слоем

4.1.1. Расчет уровней энергии в двойных туннельно-связанных квантовых ямах AlGaAs/GaAs/AlGaAs с разделяющим AlAs-слоем

4.1.2. Анализ экспериментальных спектров ФЛ

4.2. Экситон-экситонное взаимодействие в квантовых ямах

AlGaAs/GaAs/AlGaAs при интенсивном оптическом возбуждении

4.2.1. Спектры экситонной ФЛ в зависимости от ширины квантовых

ям и плотности оптического возбуждения

4.2.2. Обсуждение экспериментальных результатов. Выводы

Глава 5. ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФЕКТОВ В ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ I^Ga^As^P/InP НА ДЛИНУ ВОЛНЫ Х= 1,55 МКМ

5.1. Влияние несоответствия параметров решеток эпитаксиальных слоев

на люминесцентные свойства гетероструктур InxGa ] .хAs i _yPy/InP

5.1.1. Фотолюминесцентные характеристики структур

с различным Н11Р слоев

5.1.2. Влияние НИР слоев на эффективность электролюминесценции

5.2. Катодолюминесцентные исследования дефектов в эпитаксиальных слоях структур InxGai_xAsi_yPy/InP

5.2.1. Дислокации несоответствия

5.2.2. Неоднородность в распределении компонентов

твердого раствора

5.2.3. Дефекты, связанные с несовершенством подложки InP

5.3. Выводы к главе 5

Глава 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОРЦЕВЫХ СВЕТОДИОДОВ НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОСТРУКТУР InGaAsP/InP

6.1. Технологические параметры двойных гетероструктур InGaAsP/InP

6.1.1. Структуры на длину волны >.=1,3 мкм

6.1.2. Структуры на длину волны Х=\,55 мкм

6.2. Методики измерения основных светодиодных характеристик

6.3. InGaAsP/InP-светодиоды планарного типа

6.3.1. Известные способы повышения оптической эффективности планарных светодиодов

6.3.2. Характеристики планарных светодиодов «меза»-конструкции

6.4. Влияние «многопроходности» на эффективность вывода излучения торцевых МЗаАБРЛпР-светодиодов

6.4.1. Измерение коэффициента внутреннего отражения

от контактов

6.4.2. Зависимость внешнего квантового выхода от внутренней эффективности структуры при торцевом выводе излучения

6.4.3. Способ повышения яркости излучения торцевых ШЗаАзРЛпР- светодиодов

6.5. Излучательные характеристики «длинных» торцевых 1пОаА8Р/1пР-светодиодов

6.5.1. Квантовый выход, яркость

6.5.2. Диаграмма направленности

6.5.3. Ватт-амперные характеристики

6.5.4 Применение «длинных» торцевых светодиодов для измерения

потерь в многомодовом волокне

6.6. Выводы к главе 6

Глава 7. МЕХАНИЗМЫ МЕЖЗОННОЙ РЕКОМБИНАЦИИ В СИЛЬНО

ЛЕГИРОВАННОМ ЭПИТАКСИАЛЬНОМ 1пОаАзР

7.1. Экспериментальные спектры краевой ФЛ слоев InxGai.xAsi.yPy

7.2. Обсуждение механизмов рекомбинации

7.3. Расчет спектров краевой люминесценции в IrixGai.xAsi.yPy и сопоставление с экспериментом

7.3.1. ВТ-механизм рекомбинации

7.3.2. ТВ-механизм рекомбинации

7.4. Выводы к главе 7

Глава 8. ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ДИАГНОСТИКА

ПСЕВДОМОРФНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР МтаАз/ОаАз С КВАНТОВЫМИ ЯМАМИ

8.1. Температурные исследования ФЛ нелегированных структур

1пуСа1.уА8/ОаА8 с одиночными квантовыми ямами

8.1.1. Определение ширины запрещенной зоны 1пуОа1_уАз

в зависимости от температуры и содержания индия

8.1.2. Зависимости интенсивности ФЛ от температуры и

плотности оптического возбуждения

8.2. Фотолюминесцентные исследования однородности твердого раствора

и качества границ раздела структур ¡п^а^Ав/СаАз

8.2.1. Расчет уширения экситонной линии, вызванного разупорядочением твердого раствора и гетерограниц

8.2.2. Анализ экспериментальных спектров низкотемпературной ФЛ

8.3. Спектроскопия двумерных электронных состояний в модулированно-легированных псевдоморфных транзисторных структурах (РНЕМТ)

8.3.1. Спектры ФЛ структур с различным зонным профилем

8.3.2. Определение слоевой концентрации электронов

в квантовой яме

8.4. Выводы к главе 8

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

364

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ СОКРАЩЕНИЯ ФЛ- фотолюминесценция;

ФЛ-спектроскопия - фотолюминесцентная спектроскопия;

ЭЛ - электролюминесценция;

КЛ - катодолюминесценция;

МКЛ - микрокатодолюминесценция;

МЛЭ - молекулярно-лучевая эпитаксия;

ГС - гетероструктура;

ДГС - двойная гетероструктура;

ВОЛС - волоконно-оптическая линия связи;

МЛС - модулированно-легированная структура;

CP - сверхрешетка;

КЯ — квантовая яма

ДКЯ - двойные квантовые ямы;

ОКЯ - одиночная квантовая яма;

ЭДП - электронно-дырочная плазма;

НЕМТ - High Electron Mobility Transistor;

PHEMT - Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor

HHP - несоответствие параметров решеток;

KTP - коэффициент термического расширения;

СЛП - сильно легированные полупроводники;

ВВ - переход «зона - зона»;

ВТ — переход «зона - хвост»;

ТВ - переход «хвост - зона»;

ВАХ - вольт-амперная характеристика;

ВтАХ- ватт-амперная характеристика.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Люминесцентная спектроскопия электронных и примесных состояний в эпитаксиальных слоях и наногетероструктурах на основе полупроводников AIIIBV и их твердых растворов»

ВВЕДЕНИЕ

Прогресс в современной электронике тесно связан с созданием полупроводниковых гетероструктур, среди которых одно из важнейших мест занимают структуры на основе полупроводников АШВУ и их твердых растворов [1, 2]. Объединение в одном монокристалле различных по химическому составу полупроводниковых материалов кардинально изменяет его свойства. Появляется возможность управлять фундаментальными свойствами кристалла, целенаправленно изменяя параметры слоев, входящих в гетероструктуру: состав твердого раствора, толщину и последовательность слоев, профиль легирования и др.

Основные теоретические и экспериментальные работы по физике гетероструктур, обеспечившие нашей стране одно из ведущих мест в этой области, выполнены в Ленинградском Физико-техническом Институте под руководством Ж.И. Алферова. За несколько десятилетий, прошедших со времени получения первых гетероструктур, область их применения охватила практически все сферы человеческой деятельности. Электронные устройства на основе гетероструктур используются в телекоммуникационных системах, в системах спутникового телевидения, в бытовой технике, в космических программах и т.д. Гетероструктурная концепция стала основным принципом создания новых полупроводниковых материалов для электроники [2].

Наиболее распространенный подход для получения совершенных гетероструктур предполагает подбор полупроводников с одинаковым типом и близкими параметрами кристаллических решеток. Такая структура представляет собой единый кристалл без напряжений и существенных скачков механических характеристик на гетерограницах. Классическим примером изопериодических структур является структура АЦва 1 ,хАб/ваАб, широко применяемая в современной электронике. Близость ковалентных радиусов А1 и ва делает пару АЬ^Б-СаАБ практически идеальной для образования совершенной гетероструктуры А1хСа,.хАз/СаА8. Рассогласование параметров решеток ваАв и АЦОа^Аэ не превышает

0,15% при комнатной температуре, поэтому концентрация дефектов на гетерогранице пренебрежимо мала. С помощью структур АЦСа^АзАлаАз были блестяще продемонстрированы предсказанные теорией преимущества гетероперехода перед гомопереходом, кардинально улучшены параметры ряда полупроводниковых приборов и созданы новые, которые не могли быть созданы на гомопереходе: мощные инжекционные гетеро лазеры и светодиоды в ближней инфракрасной и красной областях, различного вида фотоприемники, модуляторы и др. [3-6].

Однако спектральный диапазон излучающих приборов на основе гетероструктур А1хОа1.хА8/ОаА8 ограничен пределами 0,6 - 0,9 мкм. Более широкие возможности управления физическими и технологическими параметрами оптоэлектронных структур дает использование четверных твердых растворов [7-9], обладающих двумя химическими степенями свободы, в отличие от тройных соединений, у которых только одна. В основе конструирования таких гетероструктур лежит принцип изопериодического замещения, т.е. замещение атомов с сохранением периодов решетки. Теоретическое обоснование этого принципа и его практическая реализация в целом ряде структур и приборов составляет основу тех работ, за которые присуждена Государственная премия 1985 г. группе ученых: Алферову Ж.И., Елисееву П.Г., Мильвидскому М.Г. и другим.

IrixGai.xAsi.yPy был первым четверным твердым раствором, при создании которого был успешно использован принцип изопериодического замещения. Существует широкий диапазон составов, при которых параметры решеток твердого раствора 1пСаАзР совпадают с параметрами решеток либо ваАз, либо 1пР. На основе гетероструктур 1пОаАзР/ОаАз, изопериодических с ОаАв, впервые в мире наши ученые сделали гетеролазеры в 1974 г. [10].

InxGai.xAsi.yPy, изорешеточный с 1пР, занимает особое место в ряду четверных твердых растворов, поскольку структуры InxGai.xAsi.yPy/InP являются удобным материалом для создания элементной базы для волоконных систем. Ширина запрещенной зоны четверного соединения

¡пваАзР, изопериодического с подложкой 1пР, может меняться в пределах Её = (0,75 -1,4) эВ, т.е. этот материал перекрывает диапазон длин волн, где кварцевое волокно имеет оптимальные характеристики.

Освоение технологии выращивания гетероструктур 1пОаАзР/1пР началось с составов на более короткие длины волн. В работах [11, 12] сообщается об эффективных светодиодах и гетеролазерах на длины волн 1,2-1,3 мкм. Были установлены некоторые несомненные преимущества гетеросистемы InxGai.xAsi.yPy/InP перед системой АЮаАзАЗаАз. Во-первых, в лазерах на основе InxGai.xAsi.yPy/InP отсутствует так называемая «катастрофическая» деградация, долгое время тормозившая применение лазеров из АЮаАзАЗаАз. Во-вторых, материал InxGai.xAsi.yPy обладает более высокой теплопроводностью, что очень упрощает проблему теплоотвода при конструировании приборов.

К началу 80-х годов стояла задача по созданию совершенных гетероструктур InxGai.xAsi.yPy/InP, излучающих на длине волны 1,55 мкм, где волокно имеет минимум поглощения и дисперсии. По мере продвижения в более длинноволновый диапазон возникали новые технологические проблемы. В частности, оказалось, что при большой разнице в ширинах зон слоев InxGai.xAsi.yPy и 1пР сложнее выполнить условие согласования параметров решеток. На решение этих проблем были нацелены проводимые в нашем Институте исследования, результаты которых частично приведены в данной диссертационной работе.

Преимуществом изопериодических структур является возможность выращивания совершенных слоев произвольной толщины, однако выполнение условий согласования ограничивает выбор материалов, составляющих гетероструктуру. Проблемы согласования снимаются в так называемых «псевдоморфных» структурах, которые включают слои, не согласованные по периоду решетки с прилегающими слоями и с подложкой. Такие структуры с напряженными решетками могут обладать высоким структурным совершенством, если толщина слоя не превышает

«критического» значения, при котором начинается генерация дислокаций несоответствия. При малых толщинах слоев напряжения несоответствия остаются чисто упругими и не приводят к пластической деформации решетки. Это позволяет создавать структуры, составленные из слоев с увеличенной разницей ширин запрещенной зоны, таких, как 1пуОа1. yAsM.lxGai.xAs и др.

Достижения в области молекулярно-лучевой и МОС-гидридной эпитаксии сделали реальным создание многослойных гетерокомпозиций, содержащих сверхтонкие квантово-размерные слои с качественными гетерограницами. Переход от трехмерного электронного газа к двумерному меняет многие электронные свойства структуры (волновые функции, спектр энергетических состояний, характер переноса носителей, процессы коллективного взаимодействия и др.) и дает дополнительные возможности управлять фундаментальными свойствами структуры. В частности, появилась возможность уйти от принципа изопериодичности и создавать псевдоморфные гетерокомпозиции, включающие квантово-размерные слои полупроводников с разными параметрами решеток.

Псевдоморфные структуры успешно конкурируют с традиционными изопериодическими структурами в создании многих СВЧ-приборов: быстродействующих транзисторов, модуляторов, резонансных туннельных диодов, лазерных диодов и т.д. [13-16]. Псевдоморфные транзисторные структуры (РНЕМТ) АЦОаьхАзЛпуОаьуАз/ОаАз демонстрируют лучшие электрофизические параметры по сравнению с НЕМТ-структурами АЦСа^хАз/СаАз/А^Оа^хАБ. Увеличение подвижности и концентрации двумерных электронов в этих структурах достигается за счет большей высоты барьера, определяемой разрывом зон проводимости, и за счет того, что эффективная масса электронов в 1пОаАз меньше, чем в ОаАз.

Класс полупроводниковых гетероструктур и область их применения продолжают стремительно расширяться. Для реализации новых технических идей создаются сложные модификации наногетероструктур с

использованием современных технологических принципов конструирования, таких, как модуляционное и 5-легирование, псевдоморфизм, метаморфизм и др. В связи с этим возникают новые задачи по изучению физических свойств этих структур во взаимосвязи с технологическими условиями их получения.

В области исследования физических свойств полупроводниковых гетероструктур большое место занимают исследования люминесценции -излучения, вызванного рекомбинацией носителей тока под действием оптического или электрического возбуждения. Люминесценция как физическое явление лежит в основе работы многих оптических приборов. Поэтому исследования люминесцентных свойств различных гетероструктур представляют не только фундаментальный, но и практический интерес.

Одним из наиболее информативных методов исследования является фотолюминесцентная спектроскопия. Анализ спектров фотолюминесценции (ФЛ) с привлечением современных теоретических моделей позволяет получить сведения о многих фундаментальных свойствах материала: о зонной структуре, об энергии двумерных состояний в квантовой яме и их заполнении, о процессах коллективного взаимодействия носителей, процессах дефектообразования и т.д. Применение фотолюминесцентной диагностики на стадии отработки режимов выращивания квантово-размерных структур позволяет контролировать ширину квантовых ям, атомный состав и однородность твердого раствора, степень легирования слоев, наличие дефектов, резкость границ раздела и другие технологические параметры структуры, влияющие на выходные характеристики приборов. При исследовании модулированно-легированных транзисторных структур фотолюминесценция может рассматриваться как неразрушающий метод оценки концентрации двумерных электронов в квантовой яме, который в некоторых случаях дает более достоверные значения, чем холловские измерения.

Объектом исследования в данной диссертационной работе были эпитаксиапьные структуры на основе различных гетерокомпозиций полупроводников АШВУ, которые можно разделить на 2 группы:

1). Наногетероструктуры на основе изопериодической (А1хСа1.хАз/СаАз) и псевдоморфной ОпуОа^уАзЛлаАз) систем с квантовыми ямами разной конфигурации: нелегированные структуры с одиночными и двойными туннельно-связанными ямами и модулированно-легированные структуры (МЛС) с односторонним и двусторонним легированием. Структуры выращены методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) в Технологическом отделе микроэлектроники ИРЭ РАН, позднее вошедшем в состав Института СВЧ полупроводниковой электроники РАН.

2). Изопериодические двойные гетероструктуры (ДГС) IrixGai.xAsi.yPy/InP с составом четверного твердого раствора на длины волн X = 1,2-1,55 мкм, выращенные методом жидкостной эпитаксии в Технологическом отделе ФИРЭ РАН.

Несмотря на большое количество публикаций в области люминесцентных исследований гетероструктур АШВУ, до появления работ, вошедших в диссертацию, многие вопросы были изучены недостаточно. Были противоречивы приведенные в разных источниках зависимости ширины запрещенной зоны тройного твердого раствора ¡ПуСа^уАв от состава. Были ограничены и противоречивы сведения о влиянии условий выращивания и амфотерного поведения примеси кремния на люминесцентные свойства и природу нестехиометрических дефектов в Бьлегированном эпитаксиальном СаАБ. В начальной стадии находились работы по созданию источников спонтанного излучения для ВОЛС на длину волны А,=1,55мкм на основе гетероструктур InxGai.xAsi.yPy/InP; не были достаточно изучены свойства этих структур и физические процессы, влияющие на внутреннюю и внешнюю эффективность светодиодов. Отсутствовали данные о влиянии несоответствия параметров решеток слоев на эффективность электро- и фотолюминесцении гетероструктур ТпваАзРЯпР с составом на длину волны

1,55 мкм. Не было единой точки зрения относительно того, при каких температурах должны быть согласованы решетки слоев: при температуре эпитаксии, когда возможно образование структурных дефектов, или при комнатной температуре, при которой работают приборы. Не было экспериментальных работ по исследованию механизмов излучательной рекомбинации в сильно легированном 1пОаАзР, хотя во многих случаях использовались эпитаксиальные слои ¡пОаАэР с высокой концентрацией доноров и акцепторов. Было мало изучено влияние интенсивного оптического возбуждения на свойства двумерных экситонов в квантовых структурах АЮаАз/ОаАэ, особенно в диапазоне умеренных плотностей возбуждения, когда еще не происходит распад экситонов вследствие кулоновского экранирования. Этот вопрос представляет интерес для понимания процессов коллективного взаимодействия экситонов, а в практическом плане - для использования экситонных эффектов в приборах интегральной оптики. Отсутствовали также экспериментальные доказательства предсказанного теорией резонансного захвата

фотовозбужденных дырок в квантовые ямы легированных структур; этот вопрос важен для оптимизации параметров структур при конструировании приборов, характеристики которых зависят от эффективности собирания неравновесных носителей тока: лазеров, фотодетекторов и др. Были разные мнения относительно возможности использования фотолюминесценции для оценки концентрации двумерных электронов в НЕМТ-структурах.

Актуальность работы. Перечисленные проблемы обусловили круг задач, поставленных в диссертации. Из изложенного выше очевидно, что эти задачи относятся к основным направлениям современного полупроводникового материаловедения и являются актуальными как с позиций фундаментальной физики, так и в плане практического применения гетероструктур.

Целью работы является изучение электронных и примесных состояний в эпитаксиальных слоях и наногетероструктурах на основе различных

композиций полупроводников АШВУ и исследование физических эффектов, влияющих на люминесцентные свойства этих структур: коллективного взаимодействия двумерных носителей тока, резонансного захвата неравновесных носителей в квантовую яму, разупорядочения границ раздела, примесных и композиционных неоднородностей.

Новизна работы заключается в том, что в ней впервые:

- проведены систематические исследования спектров ФЛ легированного кремнием (N51= 1,2-1018см"3) эпитаксиального СаАъ с различной ориентацией ростовой поверхности (100), (111 )А и (111 )В в зависимости от соотношения парциальных давлений мышьяка и галлия Рдз/Роа в процессе роста в диапазоне, включающем области недостатка и избытка мышьяка. Трансформация краевой и примесных полос ФЛ объяснены амфотерным поведением кремния, которое зависит не только от соотношения Рд/Роа^ но и от ориентации поверхности;

- на спектрах Бьлегированных слоев СаАз(111)А, выращенных при избыточном давлении мышьяка, обнаружена интенсивная полоса с энергией в максимуме 1,452 эВ и предложено ее объяснение;

- получены соотношения, позволяющие вычислить ширину запрещенной зоны тройного твердого раствора 1пуОа1.уАз с произвольным содержанием индия в диапазоне температур Т = 0-300 К.

- в квантовых структурах ваАз/АЮаАв при умеренно интенсивном оптическом возбуждении наблюдалась люминесценция, вызванная столкновениями двумерных экситонов;

в мо дулированно-легированных структурах п-АЮаАзЛЗаАэ экспериментально подтвержден осциллирующий характер зависимости эффективности захвата фотовозбужденных дырок в квантовую яму от ширины ямы;

- экспериментально исследована краевая ФЛ в сильно легированном эпитаксиальном InxGai.xAsi.yPy п- и р-типа с составом на длину волны X > 1 мкм и показано, что флуктуации потенциала, вызванные случайным

распределением примесей, существенно влияют на формирование спектров краевой полосы ФЛ и их зависимости от температуры и плотности оптического возбуждения;

- исследовано влияние несоответствия параметров решеток на люминесцентные свойства гетероструктур InxGai_xAsi_yPy/InP с составом активного слоя на длину волны Х = 1,55 мкм и доказана необходимость согласования слоев при температуре эпитаксии, а не при комнатной температуре, при которой работает прибор;

- разработана методика измерения коэффициента отражения от контактов излучения, распространяющегося внутри структуры InGaAsP/InP, доказано влияние внутреннего отражения и эффектов «многопроходности» в подложке InP на характеристики торцевых InGaAsP/InP светодиодов;

- предложены способы повышения эффективности вывода излучения в торцевых InGaAsP/InP-светодиодах;

- развита методика оценки слоевой концентрации электронов в модулированно-легированных структурах с использованием температурных измерений спектров фотолюминесценции.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Природа нестехиометрических дефектов, ответственных за появление примесных полос на спектрах фотолюминесценции Si-легированного эпитаксиального GaAs, зависит от амфотерного поведения кремния. При одинаковом отклонении давлений мышьяка и галлия в процессе роста от стехиометрического равновесия процесс дефектообразования различен в слоях с ориентациями (111)А и (111 )В. При недостатке мышьяка в GaAs (111)А, в основном, образуются вакансии VAs и пары VAs-SÍas, а в GaAs (111)В - пары Vca-GaAs- При избытке мышьяка в n-GaAs(lll)A доминируют дефекты AsGa, которые при низких температурах образуют пары AsGa-SÍAs-

2. Зависимость интенсивности фотолюминесценции от ширины квантовых ям в модулированно-легированных структурах n-AlGaAs/GaAs имеет немонотонный вид и содержит максимумы при ширинах, отвечающих

условию резонансного захвата фотовозбужденных дырок. В резонансной яме концентрация фотовозбужденных дырок возрастает почти на 2 порядка и заметно повышается квазиуровень Ферми для дырок.

3. На экситонных спектрах фотолюминесценции из квантовых ям ОаАБ/АЮаАБ обнаружена полоса, обусловленная экситон-экситонными столкновениями. Относительная интенсивность полосы суперлинейно растет с ростом оптического возбуждения (в диапазоне умеренных плотностей до распада экситонов) и уменьшается с ростом ширины квантовой ямы и температуры.

4. Краевая фотолюминесценция сильно легированного эпитаксиального твердого раствора IrixGai.xAsi.yPy при низких температурах Т<у (у - амплитуда флуктуаций потенциала, вызванных случайным распределением примеси) обусловлена рекомбинацией носителей, локализованных во флуктуациях краев зон. Это приводит к уменьшению энергии максимума и уширению спектров по сравнению с аналогичными параметрами нелегированного

InxGai.xAsi.yPy.

5. Экспериментально доказано влияние внутреннего отражения от контактов и эффектов «многопроходности» в подложке на характеристики торцевых ТгЮаАзРЛпР-свето диодов и их зависимости от внутренней эффективности структуры и длины излучающего кристалла.

6. Яркость торцевых 1пОаАзР/1пР-светодиодов может быть повышена изменением геометрии излучающего кристалла: увеличением длины по сравнению со стандартными размерами Ь/пЭ ~1 (Ь - длина, О - толщина структуры, п - показатель преломления), либо скашиванием поверхности подложки 1пР. В обоих случаях положительный эффект достигается за счет вклада излучения, отраженного от контактов.

7. Получены соотношения, позволяющие рассчитать ширину запрещенной зоны тройного твердого раствора ГпуСа^уАз с произвольным содержанием индия в диапазоне температур (0-300) К.

8. Энергетическая дистанция между уровнем Ферми и первым электронным уровнем, которая лежит в основе фотолюминесцентного метода оценки слоевой концентрации электронов в НЕМТ-структурах, определяется по температурной зависимости отношения интенсивностей полос, обусловленных переходами с 1-го и 2-го электронных уровней.

Научная и практическая значимость. Объектом исследования в данной работе являются полупроводниковые гетероструктуры, используемые во многих приборах микро- и оптоэлектроники. Полученные результаты расширяют и углубляют представления о физике процессов, понимание которых необходимо для разработки новых и улучшения существующих приборов на основе этих структур.

1. Обнаружение осциллирующей зависимости эффективности захвата фотовозбужденных дырок от ширины квантовой ямы в легированных структурах п-АЮаАз/ОаАз играет важную роль для оптимизации параметров структур при создании приборов, характеристики которых зависят от накопления носителей тока в квантовой яме: лазеров, фото детекторов и др..

2. Наблюдение и исследование люминесценции, вызванной экситонными столкновениями, представляют интерес для понимания процессов коллективного взаимодействия экситонов большой плотности и их использования в приборах интегральной оптики.

3. Полученные в работе сведения о влиянии условий эпитаксии (соотношения исходных компонент и ориентации подложки) и амфотерных свойств кремния на структуру нестехиометрических дефектов в 8ь легированном эпитаксиальном ваАэ важны для оптимизации технологических режимов выращивания гетероструктур, содержащих 81-легированные слои ваАБ.

4. Результаты исследования двойных туннельно-связанных квантовых ям АЮаАз/ОаАз/АЮаАБ с разделяющим А1 Аз-слоем могут быть полезны для разработки длинноволновых лазеров и СВЧ- транзисторов с высокой подвижностью электронов.

5. Предложенный способ оценки слоевой концентрации электронов в НЕМТ-структурах с помощью температурных измерений спектров ФЛ в отличие от холловского метода является неразрушающим, дает достоверные значения концентрации даже в случае параллельной проводимости по 5-слою и может быть использован для мониторинга параметров структур при их массовом производстве.

6. В результате комплексных исследований гетероструктур 1пОаАзР/1пР (Х-=1,55мкм) даны рекомендации по выбору оптимальных технологических условий для достижения высокой внутренней квантовой эффективности электролюминесценции и предложены способы повышения яркости торцевых светодиодов для ВОЛС.

Достоверность результатов основана на использовании стандартных методик, тщательной калибровке измерительной аппаратуры, хорошей воспроизводимости результатов при измерении большого количества образцов, согласии экспериментальных результатов с расчетами. При анализе результатов использованы теоретические модели, позволяющие непротиворечиво объяснить совокупность результатов, полученных при вариации параметров структур и условий эксперимента (температуры и плотности возбуждения).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из Введения, 8 глав, Заключения и Списка цитированной литературы. Полный объем диссертации составляет 383 страницы, включая 96 рисунков, 9 таблиц, список трудов автора и список цитируемой литературы из 276 наименований.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 43 научных работах: 24 статьи, включая 22 статьи в рецензируемых журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией, 2 авторских свидетельства, 2 препринта и 15 публикаций в сборниках трудов конференций.

Личный вклад автора является определяющим в постановке задач, планировании исследований, проведении измерений и расчетов, анализе и

интерпретации результатов, подготовке и написании публикаций. Часть экспериментов и теоретических расчетов выполнена соавторами В.А. Страховым и М.В. Карачевцевой. При проведении расчетов консультации оказывал проф. Г.Н. Шкердин. Катодолюминесцентные изображения слоев, приведенные в разделе 5.2, получены аспирантами кафедры электроники физического факультета МГУ. Все основные результаты диссертации получены при выполнении НИР, руководимых автором.

Краткое содержание работы.

Во Введении дается мотивировка темы диссертации, обосновывается выбор объекта и методов исследования, аргументируются актуальность поставленной цели и новизна полученных результатов, приводятся положения, выносимые на защиту, раскрывается структура и содержание диссертации по главам.

В первой главе дан краткий обзор публикаций в области люминесцентных исследований гетероструктур на основе полупроводников АШВУ. Представлено состояние исследований в этой области к началу выполнения работ, вошедших в диссертацию, и сформулированы основные задачи, вытекающие из обзора.

Вторая глава посвящена изучению люминесцентных свойств Бь легированного эпитаксиального ОаАэ. В начале главы дано описание экспериментальной установки для спектральных измерений ФЛ. Источником возбуждения был непрерывный аргоновый лазер с X = 488 нм; плотность

13 2

оптического возбуждения могла изменяться в пределах (10 -^-2,5-10 )Вт/см . Измерения проводились в оптическом криостате, позволяющем изменять температуру образцов в диапазоне (5-300К).

На протяжении многих лет ОаАз сохраняет позиции одного из основных материалов, используемых при создании полупроводниковых гетероструктур. Для получения проводимости п-типа традиционно используется примесь кремния, который в слоях ваАэ с ориентацией (100) ведет себя как донор. В то же время в ряде работ показано, что тип

проводимости и концентрация свободных носителей в -легированном ваАз зависят от соотношения парциальных давлений мышьяка и галлия в процессе роста и ориентации ростовой поверхности [17-20]. Это амфотерное свойство кремния представляет интерес для решения некоторых технических задач: используя одну и ту же легирующую примесь и подложки с участками различной ориентации ростовой поверхности, можно локально менять тип проводимости и, в частности, создавать р-п переходы в плоскости слоев. В этом аспекте очень важен вопрос о влиянии ориентации подложки и парциальных давлений мышьяка и галлия на структурное совершенство слоев Б1-легированного ОаАэ. Хорошо известно, что при любом отклонении от стехиометрии в процессе роста в кристалле образуются структурные дефекты, которые могут серьезно влиять на выходные характеристики приборов: выступать в качестве ловушек или рассеивающих и рекомбинационных центров, вызывать деградацию квантовой эффективности светодиодов и лазеров и т.д. Хотя структурные дефекты в ваАБ исследуются давно, многие вопросы остаются спорными и сейчас. Есть разногласия в понимании того, каким образом стабильность дефектов зависит от концентрации и типа свободных носителей в кристалле. Не ясна роль кремния, который в силу своих амфотерных свойств может занимать как вакансии мышьяка, так и вакансии галлия, влияя на структуру нестехиометрических дефектов. Для выяснения этих вопросов нами проведены последовательные исследования спектров ФЛ 81-легированного ОаАв, выращенного методом МЛЭ на подложках с ориентациями (100), (111)А и (111 )В при различных соотношениях парциальных давлений мышьяка и галлия % = Рдь/Роа (ё = 14-77). Полная концентрация внедренного кремния во всех процессах поддерживалась одинаковой и составляла

18 3

N31 ® 1,2-10 см" . Диапазон изменения давлений обеспечивал отклонение от стехиометрического равновесия как в сторону недостатка < 30), так и в сторону избытка ^ >30) мышьяка. Электрофизические измерения подтвердили зависимость амфотерных свойств кремния от соотношения

парциальных давлений Рдз/Роа и от ориентации ростовой поверхности. Слои GaAs с ориентациями поверхности (100) и (111)В имели проводимость п-типа во всем интервале давлений мышьяка; слои GaAs (111)А при низких давлениях мышьяка (g<30) имели проводимость р-типа, а при более высоких - n-типа. Увеличение парциального давления мышьяка в процессе роста приводило к смещению краевой полосы ФЛ в сторону высоких энергий и изменению структуры примесных полос. Трансформация спектров ФЛ объяснена влиянием амфотерного поведения кремния: увеличением относительной доли донорных Sica состояний и участием кремния в образовании нестехиометрических дефектов, ответственных за появление примесных полос.

В разделе 2.3 проведен анализ краевой полосы образцов GaAs n-типа в рамках теории люминесценции сильно легированных полупроводников, учитывающей флуктуации потенциала краев разрешенных зон вследствие неоднородного распределения примеси [22]. При расчете спектральной интенсивности считалось, что доминирующим механизмом межзонной рекомбинации при температуре жидкого азота является рекомбинация свободных электронов с дырками, захваченными во флуктуационные состояния "хвоста" валентной зоны (ВТ-переходы). В результате анализа краевой полосы определены значения концентрации и степени компенсации в зависимости от давления мышьяка. При всех ориентациях с уменьшением давления мышьяка степень компенсации растет; причем, наиболее сильный рост наблюдается в слоях GaAs (111)А.

Анализ спектральных характеристик в примесной области спектра ФЛ позволил получить новые сведения о природе нестехиометрических структурных дефектов в Si-легированном эпитаксиальном GaAs. Показано, что при равных условиях выращивания (соотношении PAs/PGa, температуре роста, концентрации кремния) процесс дефектообразования различен в слоях с ориентациями (111 )А и (111 )В. Для идентификации нестехиометрических дефектов привлечена теоретическая модель [23], согласно которой реакции

взаимодействия изолированных вакансий, образующихся в условиях отклонения от стехиометрии, контролируются положением уровня Ферми. При одинаковом избыточном давлении галлия в слоях ваАэ (111)А, имеющих проводимость р-типа, в основном, образуются вакансии УАй и пары УАя-81Л5, а в слоях ОаАэ (111)В, имеющих проводимость п-типа, - пары Уоа-СаА5.

При избыточном давлении мышьяка в слоях п-ваАв (111 )А наиболее вероятным структурным дефектом является пара АБоа^Ав) ответственная за появление полосы с энергией в максимуме 1,452 эВ, о которой ранее в литературе не сообщалось. На спектре образцов ОаАэ (111)В, выращенных при таком же высоком давлении мышьяка, эта полоса отсутствует, поскольку при ориентации (111)В кремний преимущественно встраивается в подрешетку галлия и концентрация 81Ай-состояний очень мала.

В главе 3 представлены результаты фотолюминесцентной спектроскопии модулированно-легированных структур с квантовыми ямами в системе п-АЮаАзЛлаАз. Модулированно-легированные структуры (МЛС) представляют собой широкий класс полупроводниковых материалов, в которых обеспечивается пространственное разделение ионов примеси и подвижных электронов, что приводит к ослаблению примесного рассеяния, росту подвижности в проводящих каналах и улучшению приборных характеристик. МЛС п-АЮаАэ/ОаАз давно и успешно используются при создании многих приборов микро- и оптоэлектроники: транзисторов, модуляторов, резонансных туннельных диодов, лазерных диодов и т.д. Тем не менее, интерес к исследованию этих структур не ослабевает. Появление новых идей в физике и технологии приборов приводит к созданию разнообразных конструкций МЛС и ставит новые задачи по изучению их свойств. Нами исследованы транзисторные (НЕМТ) структуры п-АЮаАзАлаАз двух типов: структуры с двусторонним симметричным легированием барьерных слоев и односторонне легированные структуры со сверхрешеткой в качестве нелегированного барьера. В обоих случаях

основной задачей было изучение двумерных электронных состояний во взаимосвязи с технологическими параметрами структур.

В разделе 3.1 получены соотношения, позволяющие провести расчет энергий и волновых функций двумерных носителей тока в исследованных структурах. Для решения самосогласованной системы уравнений Шредингера и Пуассона использован метод возмущений, развитый в работе [24] применительно к двусторонне-легированным квантовым структурам со строгой симметрией зонного профиля относительно центра квантовой ямы. При расчете зонного профиля симметричной структуры используются очевидные граничные условия: равенство потенциалов на краях квантовой ямы и равенство нулю градиента потенциала в центре ямы. В односторонне легированных структурах эти условия не выполняются, что существенно усложняет расчет. На основе подходов, предложенных в [24], нами разработана теоретическая модель расчета энергий и волновых функций двумерных носителей тока в модулированно-легированных структурах, как с симметричным, так и с более сложным, несимметричным зонным профилем.

В разделе 3.2 приведены результаты ФЛ-спектроскопии симметричных структур Alo.21Gao.79As/GaAs/Alo.21Gao.79As. Идентифицированы оптические переходы в структурах с разной шириной квантовых ям; исследованы концентрационные зависимости энергий оптических переходов в диапазоне изменения концентраций двумерных электронов ~ (0,1-2)-1012см~2. Показано, что увеличение легирования слабо влияет на энергию перехода 1 е-11111 и гораздо сильнее - на переходы между более высокими уровнями 2е-1Ы1 и 1е-ЗЫ1, которые проявляются на спектрах ФЛ при достаточно высоких температурах. Из анализа спектров ФЛ следует, что обменно-корреляционное взаимодействие электронов приводит к ренормализации не всех квантовых уровней, а только достаточно заселенных (как правило, только уровня Е1е), при этом значения энергии ренормализации значительно меньше расчетных.

Проведены температурные измерения спектров ФЛ слабо легированных структур с концентрацией двумерных электронов, близкой к критической величине пкр ~ (1-2)-10псм~2, выше которой начинается распад экситонов. Показано, что при температурах Т > 77 К форма спектра контролируется процессами образования и термической ионизации экситонов; сосуществование экситонов и свободных носителей хорошо описывается двумерным законом действующих масс. Из температурной зависимости отношения интенсивностей экситонной рекомбинации и рекомбинации свободных носителей определена энергия связи экситона.

В разделе 3.3 этой главы приведены результаты экспериментальных исследований спектров ФЛ односторонне легированных НЕМТ-структур п-А10,25Оа0,75А8/ОаА8 со сверхрешеткой А1025Оа0,751,5нм)АЗаАз(1,2нм) в качестве нелегированного барьера. Исследованы две серии структур, отличающиеся толщиной спейсерного слоя 4 (3 нм и 10 нм). Ширина квантовой ямы в каждой серии варьировалась от 6,5 нм до 22,5 нм. На основе предложенной выше теоретической модели, проведен расчет зависимостей энергий двумерных электронов и дырок, энергий оптических переходов и квадратов интегралов перекрытия от ширины квантовой ямы при двух значениях с18. Сопоставление экспериментальных результатов с расчетом позволило получить сведения об энергетическом спектре двумерных электронных состояний и их заполнении в ямах разной ширины.

При исследовании этих структур особое внимание уделено анализу интенсивности ФЛ в зависимости от ширины квантовых ям. Установлено, что для обеих серий структур эта зависимость имеет немонотонный вид и содержит максимум при ширине квантовой ямы, соответствующей резонансу вероятности захвата фотовозбужденных дырок. Показано, что в условиях резонанса концентрация фотовозбужденных дырок в яме возрастает почти на 2 порядка, что приводит к перераспределению фотовозбужденных дырок между уровнями 1Ы1 и ЗЬЬ и заметно повышает квазиуровень Ферми для дырок. Из анализа температурной зависимости отношения интенсивностей

оптических переходов 1е-1ЬЬ и 1е-ЗЬЪ определены значения квазиуровня Ферми в условиях резонанса и вне его. Эти результаты, подтверждающие осциллирующий характер зависимости эффективности захвата фотовозбужденных дырок от ширины квантовой ямы в легированных структурах п-АЮаАз/ОаАэ, получены впервые.

В четвертой главе рассмотрены спектры ФЛ нелегированных структур АЮаАзДлаАз/АЮаАз с одиночными и двойными квантовыми ямами.

Двойные квантовые ямы (ДКЯ), представляющие собой систему из двух квантовых ям, разделенных тонким (в несколько монослоев) слоем из другого материала, являются объектом экспериментальных и теоретических исследований на протяжении трех последних десятилетий. Проведение этих исследований первоначально было тесно связано с проблемой создания и использования полупроводниковых сверхрешеток, поскольку система из двух связанных ям может рассматриваться как простейшая ячейка сверхрешетки. Последнее время интерес к изучению этих систем усилился в связи появлением теоретических работ, в которых предсказывались новые эффекты в ДКЯ и новые перспективы их применения в приборах микро- и оптоэлектроники. В работах [25, 26] показано, что введение в центр квантовой ямы ОаАв/АЮаАБ тонкого разделяющего А1А8-слоя приводит к ослаблению электрон-фононного рассеяния и, как следствие, к увеличению подвижности и улучшению транспортных характеристик транзисторов. При этом необходимо обеспечить, чтобы А1Аз-барьер, являясь «фононной стенкой», оставался туннельно-прозрачным для электронов. Для выяснения параметров ДКЯ, при которых выполняются эти условия, нами проведены фотолюминесцентные исследования энергетического спектра локализованных носителей в структурах АЮаАз/ваАз/АЮаАз с различной толщиной А1Аз-слоя (0,5 нм, 1 нм и 2 нм) в зависимости от ширины квантовых ям в диапазоне Ь = (6,5-^35) нм. Спектры этих структур сравнивались со спектрами одиночных квантовых ям такой же ширины без А1Аб-слоя. Исследования показали, что при толщинах А1Аз-барьера с1 < 1нм

электронная связь между ямами в ДКЯ заметно влияет на энергетический спектр квантовых состояний, что приводит к смещению основной полосы ФЛ, а на высокотемпературных спектрах - к появлению особенностей, обусловленных расщеплением уровней на симметричные и антисимметричные состояния. При толщине А1Аз-барьера 2 нм во всем исследованном диапазоне ширин ям ДКЯ представляет собой систему из двух изолированных ям с асимметричными барьерами АЮаАв/ОаА8/А1Аз; отсутствие связи между ямами подтверждается полным совпадением спектров ФЛ со спектрами одиночных ям того же размера. Получено хорошее согласие наблюдаемых на эксперименте энергий оптических переходов с расчетными значениями.

В разделе 4.2 этой же главы изложены результаты исследования экситонной люминесценции из одиночных квантовых ям ОаАз/АЮаАБ при интенсивном оптическом возбуждении. В большинстве работ по исследованию люминесценции полупроводниковых квантовых структур рассматриваются крайние ситуации: либо бозонный газ, в котором экситоны не взаимодействуют друг с другом, либо электронно-дырочная плазма (ЭДП), когда заполнение фазового пространства и экранирование управляют нелинейными оптическими свойствами. В данной работе нами была поставлена задача провести исследования экситонной ФЛ из квантовых ям ОаАз/АЮаАз в диапазоне умеренных интенсивностей оптического возбуждения до образования ЭДП, когда можно ожидать проявления эффектов, связанных с экситонными взаимодействиями. Эти исследования представляют интерес для понимания процессов коллективного взаимодействия экситонов большой плотности, а в практическом плане -для использования экситонных эффектов в приборах интегральной оптики, поскольку именно экситонные состояния определяют нелинейные свойства полупроводников в области энергий, близких к ширине запрещенной зоны.

Исследованы спектры структур с различной шириной квантовых ям нм. При Т — 77 К и слабом оптическом возбуждении спектр самой

широкой ямы содержит одну полосу, обусловленную рекомбинацией свободных экситонов в основном состоянии 1е1Ы\. На спектрах из узких ям (от участков структуры с наиболее высокой эффективностью ФЛ) проявляется низкоэнергетическая полоса Ех, относительная интенсивность которой суперлинейно растет с ростом плотности возбуждения и уменьшается с ростом ширины квантовой ямы и температуры. Форма спектра узких ям хорошо описывается суперпозицией двух полос гауссовой формы: основной полосы 1е1ЬЬ и низкоэнергетической полосы Ех.

В результате анализа спектров ФЛ сделаны выводы, что появление полосы Ех обусловлено экситон-экситонными столкновениями и имеет много общего с аналогичным процессом в объемных полупроводниках. Решающим аргументом в пользу этого механизма является энергетическое положение этой полосы. Энергия фотона, излучаемого при экситон-экситонном рассеянии, определяется законами сохранения энергии и импульса и удовлетворительно описывается формулами, полученными для трехмерного случая. Согласно расчетам, энергетическое расстояние между максимумами Ех и Ещ1 с точностью до температурной поправки должно составлять 3/4 от энергии связи экситона, что хорошо согласуется с нашим экспериментом.

Эмиссионные полосы, обусловленные экситон-экситонными и экситон-электронными столкновениями, уверенно наблюдались во многих объемных полупроводниках А В [27, 28]. В двумерных системах ваАз/АЮаАз при не слишком высоком возбуждении на спектрах ФЛ была выявлена суперлинейная полоса, которую авторы приписывают экситон-электронным столкновениям; эмиссию, вызванную экситон-экситонными столкновениями, насколько нам известно, ранее не наблюдали.

Работы, вошедшие в главы 5-7, связаны с проблемой создания эффективных источников излучения для ВОЛС на длину волны 1,55 мкм, где волокно имеет минимум поглощения и дисперсии. Наиболее перспективным материалом для этих целей признаны изопериодические

гетероструктуры IrixGai.xAsi.yPy/InP с составом четверного твердого раствора на этот диапазон.

Результаты, изложенные в пятой главе, относятся к тому периоду, когда разрабатывалась технология получения качественных гетероструктур InxGai.xAsi.yPy/InP на длину волны 1,55 мкм и интенсивно велись исследования их свойств. В данной главе была поставлена задача выявить характерные дефекты в этих структурах и понять их связь с условиями выращивания. Основное внимание уделено влиянию несоответствия параметров решеток слоев, которое является главным источником образования дефектов. Для решения этой задачи был проведен комплекс исследований с привлечением электрических, люминесцентных и рентгеновских методик.

В исследованных структурах рассогласование активного слоя с верхним эмиттерным слоем (Да^) и буферным слоем 1пР (Да^о) варьировалось в пределах -20*10"3 А < Да < +10-10"3 А путем изменения содержания мышьяка в расплаве (Да - разность параметров решеток активного и сопрягающегося слоев). Как показали рентгеновские исследования, величина «критического» несоответствия, превышение которой приводит к генерации дислокаций несоответствия, в структурах Ыо^Оао^зАзодтРо^зЛпо^Сао^Азо^вРолг/М* значительно превосходит расчетное значение. Во всем диапазоне несоответствий, кроме крайних значений, дислокации несоответствия не были обнаружены; параллельная составляющая несоответствия Да11 оставалась равной нулю в пределах точности измерений, т.е. сохранялся чисто упругий характер деформации решеток.

Эффективность электролюминесценции 1Эл структур существенно зависит от рассогласования параметров решеток на обеих гетерограницах: даже в рамках «докритических» значений величина Ьл меняется более, чем на порядок. Наилучшие характеристики (максимальную интенсивность и минимальную полуширину спектра) имеют гетероструктуры, согласованные при температуре эпитаксии. При комнатных температурах эти структуры

имеют отрицательные несоответствия на обеих границах Аа^г ~ —5-10"3 А и Аа^о ~-7-10"3 А, т.е. параметр решетки активного слоя меньше параметров решеток буферного слоя 1пР и верхнего эмиттера Тпо^уОао.гзАБсшРо^з и активный слой в этих структурах находится под действием упругих напряжений растяжения, не превышающих 1-104Н/см2. Послойная микрокатодолюминесцентная (МКЛ) топография показала почти полное отсутствие дефектов в таких структурах. Отклонение от оптимальной величины несоответствия хотя бы на одной из гетерограниц резко ухудшает эффективность гетероструктур вследствие появления рекомбинационно-активных дефектов и неоднородностей эпитаксиальных слоев по составу. К последним, в частности, относятся дефекты типа «включений» инородной фазы, которые при достаточно больших размерах выходят на поверхность, шунтируя гетеропереход. Самыми неблагоприятными являются условия рассогласования, при которых на активный слой действуют напряжения сжатия (оба знака НИР положительны).

НИР является основным, но не единственным фактором, определяющим совершенство структуры. С помощью методов катодолюминесценции исследовано влияние качества подложки, толщины и состава слоев на процессы дефектообразования в структурах InxGai.xAsi.yPy/InP. Выявлены характерные дефекты тонких слоев (<0,1 мкм), вызванные неравновесными процессами на гетерограницах. Обнаружены и идентифицированы дефекты, связанные с несовершенством подложки и буферного слоя 1пР, а также дефекты, зависящие от способа легирования подложки и предварительной обработки ее поверхности. В результате проведенных исследований даны рекомендации по выбору оптимальных технологических условий для достижения высокой внутренней квантовой эффективности люминесценции структур 1пСаАзР/1пР на длину волны 1,55мкм.

В следующей, шестой главе диссертации приведены характеристики планарных и торцевых 1пСаАзР/1пР-светодиодов на длину волны Х=1,55мкм и результаты их испытания в макетах волоконно-оптических линий связи

(ВОЛС). В разработке технологии изготовления светодиодов принимали участие сотрудники технологического отдела ФИРЭ, СКБ и нашей тематической группы 275. В начале главы описаны технологические параметры структур, особенности конструкции и характеристики планарных «меза»-диодов, а также методики измерения светодиодных характеристик: внутренней и внешней квантовой эффективности, углового распределения излучения, вольт-амперных и ампер-ваттных характеристик.

Основная часть работ, вошедших в данную главу, посвящена исследованию 1пОаА8Р/1пР-светодиодов торцевого типа и поиску путей повышения эффективности вывода излучения (оптической эффективности) в торцевых светодиодах, предназначенных для использования в ВОЛС.

При разработке спонтанных излучателей на основе системы 1пОаАзР/1пР явное предпочтение отдавалось планарной конструкции с выводом излучения через непоглощающую подложку 1пР, хотя известно, что для согласования с волокном малой апертуры торцевой вывод предпочтительней. Высокой эффективности вывода излучения в планарных 1пОаАвР/1пР-светодиодах способствуют эффекты многопроходности в подложке - поглощение и переизлучение активным слоем части излучения, отраженного от непокрытой контактами поверхности подложки [21]. Эти эффекты эквивалентны дополнительной оптической накачке, их вклад суперлинейно растет с ростом внутренней квантовой эффективности структуры т^. В торцевых 1пСаАзР/1пР-светодиодах эти эффекты считались несущественными из-за предполагаемого сильного поглощения излучения под контактами. Считалось, что наружу выводится только та часть излучения активного слоя, которая без отражений, «напрямую», попадает на торец под углами, меньшими угла полного внутреннего отражения у, т.н. «прямой» вывод.

В разделе 6.4.1. приведены результаты исследования отражающих свойств внутренней поверхности контактов. Разработана методика измерения коэффициента внутреннего отражения и проведены измерения на нескольких пластинах 1пР п- и р- типов с контактами, нанесенными по стандартной

технологии. Полученные значения коэффициентов отражения были достаточно высокими (К = 0,6-0,7), что опровергает существовавшее ранее мнение, о полном поглощении излучения активного слоя, попадающего на контакты.

В разделе 6.4.2. представлены зависимости яркости и внешнего квантового выхода торцевых ТпваАзР/ТпР-светодиодов от внутренней эффективности структуры. Показано, что эти зависимости так же, как и в планарных светодиодах имеют суперлинейный вид. При высоких значениях внутренней эффективности внешний квантовый выход торцевых диодов намного превышает предельные значения, рассчитанные по формулам работы [29] для «прямого» вывода. Это означает, что эффекты переотражения от контактов и переизлучения играют существенную роль и при торцевом выводе излучения и должны быть учтены при выборе оптимальной геометрии излучающего кристалла в торцевых светодиодах.

В разделе 6.4.3. предложен вариант торцевого 1пОаАзР/1пР-светодиода, в котором увеличение эффективности вывода излучения достигается за счет скашивания поверхности подложки. При скосе поверхности подложки положительный эффект достигается за счет увеличения вклада излучения, отраженного от внутренней поверхности контакта на подложке. Увеличение мощности на выходе происходит еще и потому, что в таком варианте выводится излучение, выходящее из активного слоя под большими углами. Поскольку распределение интенсивности излучения из активного слоя близко к ламбертовскому, вывод этой части излучения энергетически более выгоден. Проведен расчет отношения интенсивности излучения диода со скошенной поверхностью к интенсивности плоскопараллельного диода в зависимости от угла скоса а для диодов стандартного размера (Г>/Ь = где Б и Ь - толщина, и длина излучающего кристалла соответственно) при коэффициенте внутреннего отражения от контакта на подложке Я = 0,6. Согласно оценкам скашивание поверхности подложки может в несколько раз повысить эффективность вывода излучения в торец.

В разделе 6.5 исследованы характеристики торцевых ¡пОаАэРЛпР-светодиодов в зависимости от длины излучающего кристалла. Длина образца уменьшалась скалыванием со стороны, противоположной излучающему торцу. Таким образом, каждая зависимость от длины была получена при выводе излучения через один и тот же торец. Все грани диода, кроме излучающего торца, были покрыты светопоглощающей краской. Однородность распределения плотности тока по структуре контролировалась измерением сопротивления диода в процессе его укорачивания. Приведены зависимости яркости В (в направлении нормали к торцу) и внешнего квантового выхода г|е от геометрического фактора а = Ь/гЮ (п - показатель преломления), измеренные при комнатных температурах для структур с различной внутренней эффективностью. Экспериментальные результаты также находятся в противоречии с расчетом [29] для «прямого» вывода: отсутствует предсказанные расчетом насыщение яркости и падение квантового выхода при а > 1. Скорость возрастания яркости тем больше, чем больше внутренний квантовый выход гетероструктуры. Это позволяет считать, что на «длинных» диодах в выводе излучения существенную роль играет механизм многопроходности, за счет которого в торец дополнительно выводится часть фотонов, распространяющихся за пределами «прямого вывода».

По результатам исследования сделан вывод, что традиционно используемые размеры Ь/пЕ) ~ 1 не являются оптимальными для торцевых 1пОаАзР/1пР-светодиодов. Увеличение длины излучающего кристалла 1пОаАзР/1пР может существенно повысить яркость торцевых светодиодов -основную характеристику источников излучения, предназначенных для использования в ВОЛС. При этом важно, что в достаточно широком диапазоне отношений Ь/гЮ увеличение длины диода не приводит к спаду квантового выхода. Например, для структуры с внутренней эффективностью 55% изменение величины Ь/пБ от 1,5 до 5 дает увеличение

яркости более чем на порядок, а внешний квантовый выход в пределах 10% остается постоянным.

Для повышения эффективности согласования с волокном предложена конструкция держателя светодиода, учитывающая отклонение диаграммы направленности выводимого в торец излучения на ~35°, и изготовлены макеты светодиодов с таким держателем.

В главе 7 приведены результаты исследования механизмов межзонной излучательной рекомбинации в сильно легированном эпитаксиальном IrixGai.xAsi.yPy, с составом твердого раствора на длину волны излучения X = 1,2 мкм. К началу выполнения наших работ отсутствовали сведения о влиянии сильного легирования на люминесцентные свойства InxGai.xAsi.yPy, хотя во многих случаях требовались довольно высокие концентрации примеси. Например, типичные концентрации доноров в эмиттерных слоях

18 3

светодиодных и лазерных структур InxGaj.xAsj.yPy/InP составляют ~ 10 см"; при таких концентрациях условие сильного легирования выполняется с избытком.

Согласно теории люминесценции сильно легированных полупроводников (СЛП), учитывающей флуктуации краев зон, вызванные неоднородным распределением примеси, механизмы межзонной излучательной рекомбинации в них значительно сложнее и разнообразнее, чем в чистых и слабо легированных полупроводниках, в которых краевая люминесценция определяется только рекомбинацией свободных электронов и дырок (ВВ-переходами), а энергия максимума спектральной интенсивности по величине и температурной зависимости близка к ширине запрещенной зоны [22]. В СЛП при низких температурах, Т < у (у - среднеквадратичная амплитуда флуктуаций), в формировании краевой полосы, помимо ВВ- переходов, могут принимать участие так называемые «квазимежзонные» переходы, связанные с рекомбинацией носителей, локализованных в состояниях флуктуационных «хвостов». В этом случае теория предсказывает ряд интересных особенностей

поведения спектров ФЛ в зависимости от температуры и плотности возбуждения.

В данной работе проведены измерения спектров ФЛ сильно легированных образцов ЫОаАэР п- и р-типа в диапазоне температур (77-300)К) и плотностей

13 2

возбуждения (10-10 )Вт/см . Для сравнения в тех же условиях были измерены спектры не легированного образца 1пОаАзР. Амплитуда флуктуаций у в образцах п- и р-типа, по оценкам, составляла соответственно 20 мэВ и 30 мэВ. Экспериментальные температурные зависимости положения максимума и полуширины спектров хорошо согласуются с результатами расчетов, проведенных в рамках строгой теории люминесценции СЛП [22]. При низких температурах Т < у в сильно легированном 1пОаАзР как р-, так и п-типа, наблюдается смещение энергии максимума в сторону низких частот, уширение спектров и снижение интенсивности фотолюминесценции по сравнению с аналогичными параметрами спектров нелегированного образца 1пСаАзР. Наиболее ярко эти эффекты проявляются в невырожденном материале р-типа; для этого образца характерно сильное смещение спектра с ростом оптического возбуждения в сторону высоких энергий и наличие максимума на температурной зависимости полуширины спектра. Сопоставление экспериментальных и расчетных кривых позволило сделать вывод, что при Т<у основную роль в формировании спектров краевой ФЛ в невырожденном ЫваАзР р-типа играет рекомбинация электронов, локализованных во флуктуационных состояниях «хвоста» зоны проводимости, со свободными дырками (ТВ-механизм); а в вырожденном 1пОаАзР п-типа - рекомбинация свободных электронов с локализованными дырками (ВТ-механизм).

Глава 8 посвящена фотолюминесцентной диагностике псевдоморфных гетероструктур в системе 1пуОа1_уАз/ОаА8. Одна из проблем, возникших при исследовании структур со слоями тройного твердого раствора 1пуОа1.уАз, состояла в том, что опубликованные в разных работах зависимости ширины запрещенной зоны 1пуОа1_уАз от содержания индия заметно различались и приводили к существенным расхождениям при расчетах. Кроме того, эти

данные относились лишь к отдельным температурам (2К, 77К, ЗООК), что затрудняло интерпретацию результатов, полученных при других температурах [30-33].

В разделе 8.1. этой главы приведены результаты исследований экситонной ФЛ в диапазоне температур 4,5-ЗООК для нелегированной структуры InyGai.yAs/GaAs с тремя одиночными квантовыми ямами шириной 2нм, 4нм, и 6 нм и расчетным содержанием индия у=0,13. Проведен анализ спектров, построена температурная зависимость ширины запрещенной зоны ненапряженного Ino^Gao^As и показана возможность ее аппроксимации функцией Варшни. Получены соотношения, позволяющие рассчитать ширину зоны тройного твердого раствора InyGai_yAs с произвольным содержанием индия в диапазоне температур (О-ЗОО)К. Полученные сведения вошли в справочник по полупроводниковым материалам «Handbook Series on Semiconductor Parameters», изданный в Лондоне в 1996 г. [34].

В разделе 8.2. для оценки качества гетерограниц и однородности твердого раствора в исследованных структурах InyGai.yAs/GaAs был проведен анализ ширины экситонной линии на низкотемпературных спектрах ФЛ. Экспериментальные значения полуширин при Т=5К сопоставлены с расчетом для двух механизмов уширения, связанных с флуктуациями состава твердого раствора и с «островковыми» флуктуациями ширины ямы. Расчет проведен в рамках единой модели [35] в предположении, что пространственные размеры флуктуаций состава (или кластеров) и размеры «островков» меньше диаметра экситона. Анализ формы спектра ФЛ из отдельной квантовой ямы не позволяет различить эти механизмы, поскольку в обоих случаях спектр хорошо описывается функцией Гаусса. Выяснить доминирующий механизм уширения можно по характеру зависимости ширины экситонной линии от ширины квантовой ямы. Для этого требуются измерения спектров ФЛ из нескольких квантовых ям различной ширины, выращенных в одинаковых условиях (лучше в одном технологическом процессе), как это имело место в наших экспериментах.

В результате было установлено, что доминирующим механизмом уширения экситонных линий в исследованных структурах являются флуктуации состава тройного твердого раствора 1пуОа1.уАз с характерным размером (0,8-1) нм. Для сравнения отметим, что типичные размеры флуктуаций состава в толстых ненапряженных слоях Ino.53Gao.47As изопериодических структур Ino.53Gao.47As/InP составляют ёк= 0,5-0,9 нм [30]. Из этого следует, что упругие напряжения, вызванные несоответствием параметров решеток Ino.13Gao.87Аз и СаАэ в псевдоморфных структурах, не приводят к увеличению композиционной неоднородности.

В разделе 8.3. отражены результаты ФЛ- спектроскопии модулированно-легированных псевдоморфных транзисторных структур (РНЕМТ) с односторонним и двусторонним 8-легированием (AlxGai.xAsZInyGai.yAs/GaAs и А1хОа1.хА8/1пуОа1_уА8/А1хОа1.хА8). Выбор профиля легирования определяется требованиями к прибору: структуры с двусторонним легированием используется для создания транзисторов большой мощности, при одностороннем профиле обеспечивается более низкий уровень шумов. Целью исследований было изучение энергетического спектра двумерных носителей тока в зависимости от параметров структур: ширины квантовой ямы, толщины спейсерного слоя, мольной доли индия «у» в тройном соединении 1пуОа1.уА8, слоевой концентрации кремния в 5-слое. Вариации параметров продиктованы технологическими задачами по выбору оптимальной базовой конструкции структуры для создания транзисторов с заданными характеристиками.

Другой вопрос, рассмотренный в этом разделе, касается возможности использования ФЛ-спектроскопии для оценки слоевой концентрации электронов в квантовой яме - ключевого параметра РНЕМТ-структур. Фотолюминесцентный метод, в отличие от холловского, является неразрушающим и дает информацию непосредственно о той структуре, которая будет использована при изготовлении прибора. Кроме того, в случае параллельной проводимости по 8-слою холловские данные не являются

корректными и не характеризуют истинную концентрацию носителей в квантовой яме. Эти преимущества фотолюминесцентного метода делают его привлекательным для мониторинга параметров структур при их массовом производстве.

В основе метода лежит линейная связь между концентрацией двумерных электронов на ьм электронном уровне и энергетической дистанцией от него до уровня Ферми ДЕ* = (ц,-Е;е). Эта зависимость становится линейной, если выполняется условие ((х-Е^/кТ » 1. Точность метода зависит от точности определения этой дистанции на экспериментальных спектрах ФЛ. Четких критериев для этого не существует, авторы руководствуются разными соображениями, [13, 36-39]. Часто используется процедура подгонки экспериментальных и расчетных спектров [13, 36, 37]. Нами показано, что величина ДЕ* может быть получена из анализа температурной зависимости относительной интенсивности полос ФЛ, обусловленных переходами с первого и второго электронных уровней. Предложенный способ удобен тем, что не требует громоздких расчетов спектральной интенсивности и оперирует только с экспериментальными данными. Сравнение концентраций, полученных фотолюминесцентным и холловским методами показало, что эти значения хорошо согласуются при концентрациях п8<2,5-1012 см"2, пока отсутствует параллельная проводимость по 5-слою. При более сильном легировании ФЛ - метод дает более точные значения п8.

В Заключении собраны основные результаты, полученные в диссертации, приведен список работ, на материалах которых построена диссертация, даны сведения об апробации работы и выражены благодарности.

Заключение диссертации по теме «Физика полупроводников», Яременко, Наталья Георгиевна

8.4. Выводы к главе 8

В данной главе приведены результаты фотолюминесцентной спектроскопии нелегированных и модулированно-легированных псевдоморфных гетероструктур 1пуСа1.уА8/ОаАз с квантовыми ямами.

Проведен расчет полуширины экситонной линии в нелегированных структурах 1пуОа!уА8/СаА8 для механизмов уширения, связанных с флуктуациями состава твердого раствора и ширины квантовой ямы. Анализ спектров экситонной ФЛ позволил сделать вывод о высоком качестве границ раздела в выращенных структурах. Показано, что доминирующим механизмом уширения линии ФЛ в этих структурах являются флуктуации состава тройного твердого раствора 1пуСа1уАз с характерным размером (0,8-1) нм.

С помощью температурных измерений экситонной фотолюминесценции структуры 1п0 ] зОа0 87Аб/ваАв получена температурная зависимость ширины запрещенной зоны ненапряженного твердого раствора Ino.13Gao.87As и показана возможность аппроксимации этой зависимости функцией Варшни. Получены соотношения, позволяющие вычислить ширину запрещенной зоны 1пуОа1.уАз с произвольным содержанием индия в диапазоне температур Т = 0-300 К. Результаты вошли в справочник по полупроводниковым материалам [34].

Определены концентрации двумерных электронов п в модулированнолегированных РНЕМТ-структурах двумя фотолюминесцентными методами: по полуширине полосы 1е-1ЬИ и по энергетической дистанции АЕ на экспериментальных спектрах ФЛ. Рассмотрены условия применимости этих методов, предложен способ определения энергии АЕ* по температурной зависимости отношения полос 2е-1ИЬ и 1е-1Ы1. Полученные значения п хорошо согласуются с результатами холловских измерений при не слишком высоких концентрациях (п < 2,5-1012), пока отсутствует параллельная проводимость по легированному слою. При более сильном легировании ФЛ - метод дает более точные значения.

349

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Целью диссертационной работы было изучение электронных и примесных состояний в эпитаксиальных слоях и наногетероструктурах на основе полупроводников ваАв, АЮаАэ, 1пОаАБ с квантовыми ямами различной конфигурации и исследование процессов, влияющих на излучательные характеристики гетероструктур ТпваАзР/ГпР. Для решения поставленных задач была создана установка для измерения спектров ФЛ в диапазоне длин волн (0,4-И ,65) мкм, температур (5^-300) К и плотностей

5 л оптического возбуждения (10^-2,5-10) Вт/см и разработаны методики измерения основных светодиодных характеристик: внутренней и внешней квантовой эффективности электролюминесценции, углового распределения излучения, вольт-амперных и ампер-ваттных характеристик.

В ходе выполнения работы получены следующие основные результаты.

1. Проведены систематические исследования спектров ФЛ легированного кремнием (Т%=1,2-1018см"3) эпитаксиального ваАэ с различной ориентацией ростовой поверхности (100), (111)А и (111 )В в зависимости от соотношения парциальных давлений мышьяка и галлия Рдз/Роа в процессе роста в диапазоне, включающем области недостатка и избытка мышьяка. Показано, что изменения краевой полосы ФЛ и структуры примесных полос обусловлены амфотерным поведением кремния, которое зависит не только от соотношения РА5/Роа, но и от ориентации поверхности.

2. Проведен анализ краевой полосы на спектрах ФЛ 81-легированных образцов ваАэ п-типа в рамках строгой теории люминесценции СЛП для ВТ-механизма рекомбинации (рекомбинации свободных электронов с дырками, локализованными во флуктуационных состояниях «хвоста» валентной зоны). Количественное согласие с теорией получено при условии, что для всех исследованных образцов независимо от ориентации и давления мышьяка и галлия в процессе роста амплитуда флуктуаций примерно вдвое меньше значений, рассчитанных для случайного распределения примеси. Получены зависимости концентрации электронов и степени компенсации в Бь легированном ваАз от соотношения давлений РА5/Роа

3. Получены новые сведения о природе нестехиометрических структурных дефектов в Бьлегированном эпитаксиальном СаАэ. Показано, что при равных условиях выращивания процесс дефектообразования различен в слоях с ориентациями (111 )А и (111 )В. Это различие объяснено амфотерным поведением кремния. При одинаковом избыточном давлении галлия в слоях ваАв (111)А, имеющих проводимость р-типа, в основном, образуются вакансии УА5 и пары УА5-81Л;;, а в слоях ОаАэ (111)В, имеющих проводимость п-типа, - антисайты СаЛя и пары Уоа-СаА8. На спектрах слоев п-ваАБ (111)А, выращенных при большом избыточном давлении мышьяка, наблюдалась интенсивная полоса с энергией в максимуме 1,452 эВ, о которой ранее в литературе не сообщалось. Наиболее вероятным структурным дефектом, ответственным за появление этой полосы является пара А8Са-81А5.

4. Методом ФЛ-спектроскопии исследованы состояния двумерных носителей тока в модулированно-легированных гетероструктурах на основе изопериодической системы АЮаАэ/ОаАз/АЮаАз и псевдоморфной системы АЮаАзЛпОаАзАлаАз с односторонним и двусторонним легированием. Модель расчета двумерных электронных состояний методом возмущений, предложенная в [24] применительно к двусторонне легированным структурам с симметричным профилем квантовых ям, развита на случай несимметричного легирования. Проведен расчет квантовых уровней и энергий оптических переходов в зависимости от ширины квантовой ямы, толщины спейсерного слоя и других параметров структуры; идентифицированы оптические переходы на спектрах ФЛ и получены сведения об энергетических состояниях двумерных носителей тока и их заполнении.

5. Впервые в модулированно-легированных НЕМТ-структурах п-АЮаАз/ваАз наблюдалось резкое увеличение интенсивности ФЛ при ширине квантовой ямы, соответствующей резонансу вероятности захвата фотовозбужденных дырок. Эти результаты подтверждают предсказанный теорией осциллирующий характер зависимости эффективности захвата неравновесных носителей от ширины квантовой ямы. С помощью температурных измерений ФЛ получены значения энергии квазиуровня Ферми для дырок в квантовых ямах разной ширины: вблизи резонанса и вне его. Показано, что в условиях резонанса концентрация фотовозбужденных дырок в яме возрастает почти на 2 порядка и заметно повышается квазиуровень Ферми для дырок. Полученные результаты важны для понимания механизма захвата неравновесных носителей в легированных квантовых структурах, а в практическом плане - для оптимизации параметров структур при конструировании приборов, в которых накопление носителей в квантовой яме играет решающую роль.

6. Предложен способ определения энергетической дистанции между уровнем Ферми и первым электронным уровнем АЕ =(р,-Е1е) на экспериментальных спектрах фотолюминесценции модулированно-легированных структур, основанный на температурных измерениях отношения интегральных интенсивностей полос 2е-1ЬЬ и 1е-1 ИИ. Определение энергии АЕ* лежит в основе неразрушающего фотолюминесцентного метода оценки слоевой концентрации электронов в проводящем канале НЕМТ-структур.

7. Определены концентрации двумерных электронов в модулированно-легированных псевдоморфных транзисторных РНЕМТ-структурах

АЮаАз/ТпОаАэ/ваАэ двумя фотолюминесцентными методами: по $ полуширине полосы 1е-1ЬЬ и по энергетической дистанции АЕ = |1-Е1С на экспериментальных спектрах фотолюминесценции. Рассмотрены условия применимости этих методов. Полученные значения хорошо согласуются с результатами холловских измерений при не слишком высоких

12 концентрациях (п < 2,5-10 ), пока отсутствует параллельная проводимость по легированному слою. При более сильном легировании ФЛ - метод дает более точные значения.

8. С помощью температурных измерений экситонной фотолюминесценции структур ^опвао^Аз/СаАз с квантовыми ямами разной ширины получены соотношения, позволяющие вычислить ширину запрещенной зоны 1пуОа1.уАз с произвольным содержанием индия в диапазоне температур Т = 0-300 К. Результаты вошли в справочник по полупроводниковым материалам [34].

9. Проведены фотолюминесцентные исследования качества границ раздела в псевдоморфных структурах 1пуОа1.уАз/ОаА8. Экспериментальные данные сопоставлены с расчетом полуширины экситонной линии для механизмов уширения, связанных с флуктуациями состава твердого раствора и островковыми флуктуациями ширины квантовой ямы. Показано, что доминирующим механизмом уширения экситонной линии ФЛ в этих структурах являются флуктуации состава тройного соединения 1пуОа1уАз с характерным размером кластеров (0,8-1) нм.

10. Проведены экспериментальные и теоретические исследования энергетического спектра двумерных электронов в ДКЯ А10д 1 Оао,79Аб/ОаАз/А10,21 Сао;79Аб с тонким разделяющим А1 Аз-барьером в зависимости от толщины А1Аз-слоя и ширины квантовых ям. Получено хорошее согласие наблюдаемых на эксперименте энергий оптических переходов с расчетными значениями. Показано, что при ширине ям < 13 нм и толщине А1Аз-слоя < 1 нм электронная связь между волновыми функциями в ямах заметно влияет на энергии квантовых состояний, что приводит к смещению основной полосы на спектрах ФЛ в сторону более низких энергий, а на высокотемпературных спектрах - к появлению особенностей, обусловленных расщеплением уровней на симметричные и антисимметричные состояния. При толщинах А1АБ-барьера >2нм ДКЯ представляет собой систему из двух изолированных ям с асимметричными барьерами АЮаАз/ОаАзЛМАБ. Тем самым определены параметры ДКЯ для реализации предсказанного теорией уменьшения электрон-фононного рассеяния и улучшения транспортных характеристик таких структур.

11. Исследованы низкотемпературные спектры экситонной ФЛ из одиночных квантовых ям АЮаАз/СаАэ/АЮаАз в зависимости от интенсивности оптического возбуждения в диапазоне умеренных плотностей до образования электронно-дырочной плазмы. Впервые в таких структурах наблюдалась люминесценция, вызванная экситон-экситонными столкновениями. Эта люминесценция проявляется на экситонных спектрах в виде низкоэнергетической компоненты, относительная интенсивность которой суперлинейно растет с ростом возбуждения и уменьшается с ростом ширины ямы и температуры.

12. Показано, что несоответствие параметров решеток слоев в гетероструктурах InxGai.xAsi.yPy/InP на длину волны Х = 1,55 мкм даже в рамках «докритических» значений, не приводящих к пластической деформации решеток, существенно влияет на эффективность электролюминесценции. Наибольшей эффективностью и наименьшей полушириной спектра обладают гетероструктуры, изорешеточные при температуре эпитаксии. При комнатной температуре в таких гетероструктурах из-за различия в коэффициентах термического расширения слоев имеется отрицательное несоответствие Да= -(5 ^ 7)-10"3 А, что соответствует усредненным напряжениям растяжения в активном слое ~ (0,5-1,0)104 НУсм2. Выявлена связь процессов дефектообразования в структурах InxGai.xAsi.yPy/InP с величиной НПР и условиями эпитаксии;

13. Впервые исследованы низкотемпературные спектры краевой ФЛ сильно легированных слоев InxGai.xAsi.yPy р- и п-типа, изопериодических с подложкой 1пР. Проведен расчет температурных зависимостей положения максимума и полуширины спектров на основе строгой теории люминесценции СЛП, учитывающей флуктуации потенциала краев зон вследствие неоднородного распределения примеси, и получено хорошее согласие экспериментальных результатов с расчетом. Показано, что при низких температурах Трекомбинацией носителей, локализованных в состояниях флуктуационных «хвостов»: ТВ-переходы в невырожденном 1пОаАзР р-типа и ВТ-переходы в вырожденном 1пОаАзР п-типа. С этим связаны наблюдаемые на эксперименте особенности ФЛ сильно легированного IrixGai.xAsi.yPy: уменьшение энергии максимума и уширение спектров по сравнению с аналогичными параметрами нелегированного InxGai.xAsi.yPy и смещение спектров в сторону более высоких энергий с ростом плотности возбуждения. Наиболее ярко эти эффекты проявляются в материале р-типа, где преобладает рекомбинация локализованных электронов со свободными дырками (ТВ-механизм).

14. Проведены исследования возможности повышения оптической эффективности торцевых ГпСаАэРЛпР-светодиодов на длину волны X =1,55 мкм для ВОЛС. Показано, что в торцевых 1пОаАзР/1пР-светодиодах так же, как и в планарных, в выводе излучения из активного слоя принимают участие эффекты многопроходное™ (отражение от внутренней поверхности контактов, перепоглощение и переизлучение активным слоем), которые ранее считались несущественными из-за предполагаемого сильного поглощения под контактами. Доказательством этого являются суперлинейная зависимость внешнего квантового выхода от внутреннего и увеличение яркости с ростом длины излучающего кристалла.

Разработана методика измерения коэффициента внутреннего отражения от контактов. Измерения показали, что при стандартной технологии нанесения контактов коэффициент отражения достаточно высок И. = 0,6-0,7.

Показано, что яркость торцевых светодиодов может быть повышена путем изменения геометрии кристалла: увеличением длины в пределах 1<ЬЫ) <5 (Ь - длина, Б - толщина структуры, п - показатель преломления), либо скашиванием поверхности подложки 1пР. В обоих случаях положительный эффект достигается за счет увеличения вклада излучения, отраженного от контактов. На предложенные способы повышения яркости получены авторские свидетельства.

Список работ автора по теме диссертации.

AI. Гуляев Ю.В., Мильвидский М.Г., Яременко Н.Г, Долгинов Л.М., Кузнецов Г.Ф., Шевченко Е.Г., Страхов В.А., Чусов И.И., Иванов В.Ю. Исследование структурных и электрических свойств двойных гетероструктур InGaAsP/InP, излучающих на длине волны 1,3 мкм- М., 1981.- 26 с. (Препринт АН СССР, ИРЭ АН СССР: № 5 (308)).

А2. Гуляев Ю.В., Мильвидский М.Г., Долгинов JI.M., Кузнецов Г.Ф., Страхов В.А., Чусов И.И., Шевченко Е.Г., Яременко Н.Г., Иванов В.Ю. Влияние рассогласования периодов решеток эпитаксиальных слоев в ДГС InGaAsP/InP на электрические и люминесцентные характеристики светодиодов на 1,3 мкм. // Тез. докл. Всесоюз. конф. BOJIC-3 (Москва, 1981).-М.: 1981.- С. 25.

A3. Гуляев Ю.В., Мильвидский М.Г., Яременко Н.Г., Долгинов JI.M., Кузнецов Г.Ф., Шевченко Е.Г., Страхов В.А., Чусов И.И., Иванов В.Ю. Влияние рассогласования периодов решеток эпитаксиальных слоев ДГС InGaAsP/InP на электрические и люминесцентные характеристики светодиодов на 1,3 мкм / ИРЭ АН СССР.- М.- 1983.- 12 е.- Деп. в ВИНИТИ, № 5010.

A4. Гуляев Ю.В., Дворянкин В.Ф., Страхов В.А., Телегин A.A., Фишер Л.Ф., Яременко Н.Г. Получение и исследование двойной гетероструктуры InGaAsP/InP, излучающей на длине влоны 1,5 мкм // Тез. докл. Всесоюз. конф. ВОЛС-3 (Москва, 1981). -М.: 1981.- С. 37.

А5. Гуляев ЮВ., Дворянкин В.Ф., Кяргинская Л.Г., Страхов В.А., Телегин A.A., Фишер Л.Ф., Чусов И.И., Яременко Н.Г. Получение методом жидкостной эпитаксии ДГС на основе InxGai.xAsyP!.y (X = 1,5 мкм) и исследование их люминесцентных и фотоэлектрических свойств // ЖТФ.- 1982.- Т. 52, № 6.- С. 1244-1246.

А6. Gulyaev Yu.V., Dvoryankin V.F., Michaleva L.F., Strachov V.A., Telegin A.A., Yaremenko N.G. Luminescence and photoelectric study of the DH InP

InxGaixAsyPiy at the A,=l,5 mkm // Proceedings of the 9th USSR-Japan Electronics Symposium on Properties of Compound Semiconductors and Their Applications to Devices. (Moscow, 9-10 decern., 1982).- M.- 1982.- P. 27-31.

A7. Гуляев Ю.В., Дворянкин В.Ф., Кяргинская Л.Г., Телегин А.А., Фишер Л.Ф., Чусов И.И., Страхов В.А., Яременко Н.Г. Люминесцентные и фотоэлектрические свойства ДГС InGaAsP/InP на длину волны 1,5 мкм // Тез. докл. III Всесоюз. конф. по физическим процессам в полупроводниковых гетероструктурах (Одесса, 7-9 июня 1982 г.).-Одесса, 1982.- Т. 2.- С. 43-44.

А8. Петров В.И., Прохоров В.А., Рычкова О.В., Страхов В.А., Юнович А.Е., Яременко Н.Г. Люминесценция эпитаксиальных двойных гетероструктур InP/InGaAsP в растровом электронном микроскопе // Тез. докл. Всесоюз. симпоз. РЭМ-84 (Звенигород, 1984 г.). 1984, С. 17.

А9. Петров В.И., Прохоров В.А., Страхов В.А., Яременко Н.Г. Исследование инфракрасной катодолюминесценции полупроводниковых соединений AInBv и твердых растворов на их основе // Изв. АН.- сер. физическая.-1984.- Т. 48, № 9.- С. 1739-1743.

А10. Петров В.И., Прохоров В.А., Рычкова О.В., Страхов В.А., Юнович А.Е., Яременко Н.Г. Исследование эпитаксиальных двойных гетероструктур InGaAsP-InP методами катодолюминесценции в РЭМ и фотолюминесценции // Изв. АН, сер. физическая.- 1984.- Т. 48, № 12.- С. 2404-2407.

All. Страхов В.А., Яременко Н.Г., Телегин А.А., Оганджанян В.А., Карачевцева М.В., Михалева Л.Ф., Петров В.И., Прохоров В.А. Исследование влияния несоответствия параметров решеток эпитаксиальных слоев на люминесцентные свойства гетероструктур InGaAsP/InP, излучающих на длине волны X = 1,5 мкм // ФТП.- 1985.- Т. 19, №4.- С. 601-608.

А12. Петров В.И., Дворянкин В.Ф., Карачевцева М.В., Страхов В.А., Телегин A.A., Шабалин A.B., Яременко Н.Г. Катодолюминесцентные исследования слоев в гетероструктурах InGaAsP/InP на длины волн 1,21, 5 мкм // Тез. докл. на Всесоюз. симпозиуме «РЭМ-86» (Звенигород, 1986). 1986.-С. 25.

А13. Петров В.И., Дворянкин В.Ф., Карачевцева М.В., Страхов В.А., Телегин A.A., Шабалин A.B., Яременко Н.Г. Катодолюминесцентные исследования гетероструктур InGaAsP/InP // Изв. АН, сер. физическая.-1987.- Т. 51. № 3.- С. 447-451.

А14. Карачевцева М.В., Страхов В.А., Яременко Н.Г. Туннельно-рекомбинационные токи в неидеальных гетеропереходах InGaAsP/InP // Тез. докл 1 Российской конф. по физике полупроводников (Нижний Новгород, 10-14 сент. 1993 г.) 1993.- Т. 1.- С. 77.

Al 5. Карачевцева М.В., Страхов В. А., Яременко Н.Г. Туннельно-рекомбинационные токи в неидеальных гетероструктурах InGaAsP/InP // ФТП.- 1994.- Т. 28, № 6.- С. 1027-1031.

А16. Al 1736310 SU Н 01 №33/00. Светодиод торцевого типа / Воробьев АЛ., Карачевцева М.В., Страхов В.А., Яременко Н.Г. (ИРЭ АН СССР).-№4763289/25; Заявл. 30.11.89 // Изобретения (Заявки и патенты).- 1992.

Al7. Карачевцева М.В., Страхов В.А., Шкердин Г.Н., Яременко Н.Г. Диаграмма направленности и квантовая эффективность торцевых светодиодов на основе гетероперехода InGaAsP/ InP // Тезисы доклада на X Всесоюзной конференции Физические процессы в полупроводниковых гетероструктурах (Минск, 27-29 мая, 1986 г.). -Минск.:1986.- Т. 1.- С. 124-125.

Al8. Карачевцева М.В., Карапетян А.Р., Страхов В.А., Яременко Н.Г. Эффективность вывода излучения планарных и торцевых диодов на основе гетероструктур InP/lnGaAsP // Тез. докл. на Республиканской конференции по актуальным проблемам физики (г. Дилижан, Армения, 1985).- 1985.- С. 203.

AI9. Карачевцева M.B., Страхов В.А., Федотова JI.A., Яременко Н.Г. Влияние эффекта многопроходности на характеристики торцевых светодиодов из гетероструктур InGaAsP/InP.- М., 1987. - 25 с. (Препринт АН СССР, ИРЭ АН СССР: №3 (462)).

А20. AI 1455373 SU 4 Н Ol L 33/00. Светодиод торцевого типа / Карачевцева М.В., Страхов В .А., Яременко Н.Г. (ИРЭ АН СССР, М.).- №4049232/3125; Заявл. 04.04.86 // Изобретения (Заявки и патенты).- 1989.- № 4.

А21. Гуляев Ю.В., Карачевцева М.В., Страхов В.А., Яременко Н.Г. Торцевые светодиоды InGaAsP/InP на длину волны X = 1,5 мкм. // ЖТФ.- 1989.- Т. 59, №6.- С. 76-81.

А22. Игнатьев A.C., Карачевцева М.В., Мокеров В.Г., Немцев Г.З., Страхов В.А., Яременко Н.Г. Механизмы уширения экситонной линии фотолюминесценции структур InxGaixAs/GaAs с одиночными квантовыми ямами // Тез. докл. 1 Российской конф. по физике полупроводников (Нижн. Новгород, 10-14 сент. 1993 г.) 1993.- Т. 1.- С. 54.

А23. Игнатьев A.C., Карачевцева М.В., Мокеров В.Г., Немцев Г.З., Страхов В.А., Яременко Н.Г. Ширина экситонной линии низкотемпературной фотолюминесценции структур InxGai.xAs/GaAs с одиночными квантовыми ямами // ФТП.- 1994. -Т. 28, №. 1.- С. 125-132.

А24. Karachevtzeva M.V., Ignat'ev A.S., Mokerov V.G., Nemtzev G.Z., Strakhov V.A., Yaremenko N.G. Temperature investigation of photoluminescense in InxGaixAs/GaAs quantum well structures // International Symposium "Nanostructures: physics and technology" (St.Peterburg, Russia, 20-24 June, 1994).- St.Peterburg.- 1994.

A25. Карачевцева M.B., Игнатьев A.C., Мокеров В.Г., Немцев Г.З., Страхов

B.А., Яременко Н.Г. Температурные исследования фотолюминесценции структур InxGa,xAs/GaAs с квантовыми ямами // ФТП.- 1994.- Т. 28, № 7.

C. 1211-1218.

А26. Мокеров В.Г., Галиев Г.Б., Гук A.B., Слепнев Ю.В., Федоров Ю.В., Яременко Н.Г. Фотолюминесценция однородно и 5-легированных кремнием слоев GaAs, выращенных методом МЛЭ на подложках с ориентациями (100), (111)А и (111 )В // Тезисы доклада на III Всероссийской конф. по физике полупроводников (Москва, 1997г).

А27. Мокеров В.Г., Федоров Ю.В., Гук A.B., Яременко Н.Г., Страхов В.А. Фотолюминесценция двумерного электронного газа в метаморфных N-InAlAs/InGaAs/InAlAs-гетероструктурах на подложках GaAs (100) // Доклады АН.- 1998.- Т. 362, № 2.- С. 194-197.

А28. Мокеров В.Г., Федоров Ю.В., Гук A.B., Галиев Г.Б., Страхов В.А., Яременко Н.Г. Оптические свойства легированных кремнием слоев GaAs (100), выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии // ФТП.-1998.- Т. 32, № 9.- С. 1060-1063.

А29. Карачевцева М.В., Страхов В.А., Яременко Н.Г. Краевая фотолюминесценция сильно легированного InxGaixAsiyPy (А, = 1,2мкм) // ФТП.- 1999.- Т. 33, №8.- С. 907-912.

А30. Галиев Г.Б., Карачевцева М.В., Мокеров В.Г., Страхов В.А., Яременко Н.Г. Фотолюминесцентные исследования амфотерного поведения кремния в арсениде галлия // Докл. АН.- 1999.- Т. 367, № 5.- С. 613-616.

А31. Яременко Н.Г., Галиев Г.Б., Карачевцева М.В., Мокеров В.Г., Страхов В.А., Шкердин Г.Н. Фотолюминесценция двойных квантовых ям AlGaAs/GaAs/AlGaAs с AlAs-барьером // Тез. докл. Международн. конф. Оптика, оптоэлектроника и технологии (Ульяновск, 17-21 июня 2002 г.).-2002.-С. 17.

А32. Галиев Г.Б., Карачевцева М.В., Мокеров В.Г., Страхов В.А., Шкердин Г.Н., Яременко Н.Г. Фотолюминесцентные исследования двойных квантовых ям AlGaAs/GaAs/AlGaAs с тонким разделяющим AI As-слоем // ФТП.- 2003.- Т. 37, № 5.- С. 599-603.

АЗЗ. Яременко Н.Г., Галиев Г.Б., Карачевцева М.В., Мокеров В.Г., Страхов В.А. Температурные исследования фотолюминесценции модулированно-легированных структур AlGaAs/GaAs с квантовыми ямами // Радиотехника и электроника.- 2005.- Т. 50, № 9.- С. 1184-1188.

А34. Яременко Н.Г., Карачевцева М.В., Страхов В.А. Фотолюминесцентная диагностика полупроводниковых транзисторных структур на основе арсенида галлия и его соединений // Успехи современной радиоэлектроники.- 2005.- № 12.- С. 63-69.

А35. Яременко Н.Г., Галиев Г.Б., Карачевцева М.В., Мокеров В.Г., Страхов В.А. Экситон-экситонное взаимодействие в квантовых ямах GaAs/AlGaAs при интенсивном оптическом возбуждении // Доклады АН.- 2006.- Т. 409, № 6.- С. 759-763.

А36. Яременко Н.Г., Карачевцева М.В.,. Страхов В.А. Фотолюминесцентная

3 5 диагностика наноструктур на основе полупроводников А В // Тез. докл. IV Международной конф. «Нанотехнология - производству» (Фрязино, 28-30 нояб. 2007 г.).- 2007.- С. 88-89.

А37. Яременко Н.Г., Карачевцева М.В.,. Страхов В.А. Фотолюминесценция эпитаксиальных слоев GaAs, легированных кремнием // Известия ВУЗов.- Электроника.- 2008.- № 1.- С. 10-19.

А38. Яременко Н.Г., Галиев Г.Б., Карачевцева М.В., Мокеров В.Г., Страхов В.А. Нестехиометрические дефекты в Si-легированных эпитаксиальных слоях GaAs, выращенных на подложках с ориентациями (111)Аи(111)В // Доклады АН.- 2008.- Т. 409, № 64.- С. 483-487.

А39. Федоров Ю.В., Щербакова М.Ю., Гнатюк Д.Л., Яременко Н.Г., Страхов

B.А. НЕМТ на структурах In0,52Alo,48As/In0,53Gao,47As/Ino,52Alo,48As/InP с предельной частотой усиления по мощности до 323 ГГц // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники.- 2010.- № 2-1. С. 191-197.

А40. Яременко Н.Г., Карачевцева М.В., Страхов В.А. Резонансный захват неравновесных носителей тока в наногетероструктурах n-AlGaAs/GaAs с квантовыми ямами // Тез. докл. на VIII Международной конф. «Нанотехнология - производству» (Фрязино, 4-6 апреля 2012 г.).- 2012.

C. 71-72.

А41. Яременко Н.Г., Карачевцева М.В., Страхов В.А. Резонансный захват дырок в модулированно-легированных структурах N-AlGaAs/GaAs с квантовыми ямами // Доклады АН.- 2011.- Т. 437, № З.-С. 321-326. А42. Яременко Н.Г., Карачевцева М.В., Страхов В.А. Фотолюминесцентная спектроскопия односторонне легированных структур и-AlGaAs/GaAs с квантовыми ямами // Изв. вузов. Электроника.- 2012.- № 1 (93).- С. 3-13. А43. Яременко Н.Г., Галиев Г.Б.,. Васильевский И.С, Климов Е.А., Карачевцева М.В., Страхов В.А. Определение концентрации двумерных электронов в 5-легированных псевдоморфных транзисторных структурах InGaAs/GaAs методом фотолюминесцентной спектроскопии // Радиотехника и электроника. -2013.- Т. 58, № 3.- С. 1-8.

Апробация результатов: Материалы диссертации докладывались и обсуждались на Международных, Всероссийских и региональных конференциях и семинарах: Международной конференциии по полупроводниковым лазерам (г. Брайтон, Англия, 1980); Всесоюзной конференции «ВОЛС-3» (г. Москва, 1981 г.); The 9th USSR-Japan Electronics Symposium on Properties of Compound Semiconductors and Their Applications to Devices. (Moscow, 1982); III Всесоюзной конференции по физическим процессам в полупроводниковых гетероструктурах (г. Одесса, 1982); Всесоюзном симпозиуме «РЭМ-84» (г. Звенигород, 1984 г.); X Всесоюзной конференции по физике полупроводников (г. Минск, 1985 г.); Республиканской конференции молодых ученых по актуальным проблемам физики (г. Дилижан, Армения, 1985. г.); IV Всесоюзной конференции «Физические процессы в полупроводниковых гетероструктурах» (г. Минск, 1986 г.); Всесоюзном симпозиуме «РЭМ-86» (г. Звенигород, 1986 г.); 1-ой Российской конференции по физике полупроводников (г. Нижний Новгород, 1993 г.); Международном симпозиуме "Nanostructures: physics and technology" (Санкт-Петербург, 1994 г.); Ill Всероссийской конференции по физике полупроводников (г. Москва, 1997 г.); Международной конференции «Оптика, оптоэлектроника и технологии» (г. Ульяновск, 2002 г.); IV Международной конференции «Нанотехнология - производству» (г. Фрязино, 2007 г.); III Международной научно-техническая конференции «Информационные технологии в науке, технике и образовании» (г. Пицунда, Абхазия, 2007 г.); VIII Международной конференции «Нанотехнология - производству» (г. Фрязино, 2012 г.).

В заключение я хочу сердечно поблагодарить своих коллег по работе и друзей, чья доброжелательность и поддержка повлияли на мое решение написать этот труд и помогли его завершить. Я благодарна Юрию Васильевичу Гуляеву, который был руководителем моей кандидатской диссертации, соавтором ряда работ и на протяжении всей моей работы в институте оказывал поддержку в решении научных и жизненных проблем. Я благодарю сотрудников моей группы, своих постоянных соавторов В.А Страхова и М.В. Карачевцеву, внесших большой вклад в представленную работу и ставших мне близкими друзьями за много лет совместной деятельности. Хочу выразить большую благодарность Г.Н. Шкердину за консультации при проведении расчетов и дружескую поддержку, В.В. Проклову, который неоднократно брал на себя труд по рецензированию наших отчетов и статей и сделал немало полезных замечаний при обсуждении данной диссертационной работы.

Я благодарна сотрудникам технологического отдела ФИРЭ В.Ф. Дворянкину, A.A. Телегину и Л.Г. Кяргинской, вместе с которыми мы решали задачу по созданию светодиодов на длину волны 1,55 мкм.

С огромной благодарностью я вспоминаю ушедшего из жизни В.Г. Мокерова, многолетнее сотрудничество с которым всегда было плодотворным и интересным. Значительная часть результатов, вошедших в диссертацию, выполнена на структурах, выращенных в его отделе либо еще в составе ИРЭ, либо позже, в руководимом им Институте СВЧ полупроводниковой электроники. Особая благодарность Г.Б. Галиеву и Ю.В. Федорову, благодаря которым мы имели возможность работать с прекрасными структурами, отвечающими требованиям современной электроники.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Яременко, Наталья Георгиевна, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алфёров Ж.И. Полупроводниковые гетероструктуры (обзор) // ФТП.-1977.- Т. 11, № 11.- С. 2072-2083.

2. Алферов Ж.И. История и будущее полупроводниковых гетероструктур. // ФТП.- 1998.- Т. 32, № 1.- С. 3-18.

3. Алфёров Ж.И., Андреев В.М., Гарбузов Д.З., Жиляев Ю.В., Морозов Е.П., Портной Е.Л., Трофим В.Г. Исследование влияния параметров гетероструктуры в системе AlAs - GaAs на пороговый ток лазеров и получение непрерывного режима генерации при комнатной температуре // ФТП,- 1970.- Т. 4, № 9.- С. 1826-1829.

4. Hayashi I., Panish М.В., Foy P.W., Sumski S. Junction lasers which operate continuously at room temperature // Appl. Phys. Lett.- 1970.- V. 17, № 3.- P. 109-111.

5. Алфёров Ж.И., Андреев B.M., Корольков В.И., Портной Е.Л., Яковенко

A.А. Источники спонтанного излучения на основе структур с гетеропереходами в системе AlAs - GaAs // ФТП.- 1969.- Т. 3, № 6.- С. 930-933.

6. Алфёров Ж.И., Андреев В.М., Гарбузов Д.З., Давидюк Н.Ю., Ларионов

B.Р., Чичуа Л.Т. Высокоэффективные гетеросветодиоды мезаконструкции // Письма в ЖТФ.- 1976.- Т. 2, № 23.- С. 1066-1069.

7. Долгинов Л.М., Елисеев П.Г., Мильвидский М.Г. Многокомпонентные полупроводниковые твердые растворы и их применение в лазерах (обзор) //Квантовая электроника.- 1976.- Т. 3, № 7.- С. 1381-1393.

8. Ботез Д., Херсковиц Дж. Дж. Компоненты оптических систем связи // ТИИЭР.- 1980.- Т. 68, № 6.- С. 57-107.

9. Moon R.L., Antypas G.A., James L.W. Band-gap and lattice constant of InGaAsP as a function of allow composition // J. Electron. Mater.- 1974.- V.3, №3.-P. 635-643.

10. Богатов А.П., Долгинов Л.М., Дружинина Л.В., Елисеев П.Г., Свердлов Б.Н., Шевченко Е.Г. Гетеролазеры на основе твердых растворов GaJni.xAsyP^y и AlxGai_xSbyAsi_y // Квантовая электроника.- 1974.- Т. 1, № 10.- С. 2294-2295.

11. Ое К, Ando S., Sugiyama К. Surface emitting LEDs for the 1,2 -1,3 pm wavelength with GalnAsP/InP double heterostructures // Japan. J. Appl. Phys.- 1977.-У. 16, №9.-P. 1693-1694.

12. Yamamoto Т., Sakai K, Akiba S. 10000-h continuous operation of

Ini.xGaxAsyPi.y/InP DH lasers at room temperature // IEEE J. Quant. Electr.-1979.- V.- 15, № 8.- P. 684-687.

13. Lin D.Y., Wu M.C., Lin H.J., Wu J.S. Optical studies of two-dimensional electron gas in an InGaAs/AlGaAs pseudomorphic high electron mobility transistor structures // Physica E.- 2008.- V. 40.- P. 1757-1759.

14. Александров C.B., Алексеев A.P., Демидов Д.М., Дудин А.Л., Кацавец Н.И. и др. Мощные низкопороговые лазерные диоды (А- = 0,94 рт) на

основе In0 1 Ga0,9As/AlGaAs/GaAs гетероструктур, выращенных методом молекулярно-пучковой эпитаксии // Письма в ЖТФ.- 2002.- Т. 28, № 16.-С. 71-78.

15. Chen Т.Н., Huang Y.S., Shou T.S., Tiong К.К. Room temperature polarized photoreflectance and photoluminescence characterization of AlGaAs/InGaAs/GaAs high electron transistor structures // Physica E.- 2000.-V. 8.- P. 297-305.

16. Галиев Г.Б., Васильевский И.С., Климов E.A., Мокеров В.Г., Черечукин А.А. Влияние температуры роста спейсерного слоя на подвижность двумерного электронного газа в РНЕМТ-структурах // ФТП,- 2006.- Т. 40, № 12.- С. 1479-1483.

17. Wang W.I., Mendez Е.Е., Kuan T.S., Esaki L. Crystal orientation dependence

of silicon doping in molecular beam epitaxial AlGaAs/GaAs heterostructures // Appl. Phys. Lett.- 1985.- V. 47, № 8.- P. 826-828.

18. Miller D.L., Asbeck P.M. Plane-selective doped AlGaAs/GaAs double heterostructure light emitting diodes // J. Crystal Growth.- 1987.- V. 81.- P. 368-372.

19. Okano Y., Shigeta M., Seto H., Katahama H., Nishine S., Fujimoto I. Incorporation behavior of Si atoms in the molecular beam epitaxial growth of GaAs on misoriented (111)A substrates // Jap. J. Appl. Phys.- 1990.- V. 29, № 8.- P. L1357-L1359.

20. Shigeta M., Okano Y., Seto H., Katahama H., Nishine S., Kobayashi K. Si doping and MBE growth of GaAs on tilted (111)A substrates // J. Crystal Growth.- 1991.- V. 111.- P. 284-287.

21. Алферов Ж.И., Агафонов В.Г., Гарбузов Д.З., Давидюк Н.Ю., Ларионов В.Р., Халфин В.Б. Многопроходные гетероструктуры. Ч. И. Внешний квантовый выход излучения // ФТП.- 1976.- Т. 10, № 8.- С. 1497-1506.

22. Леванюк А.П., Осипов В.В. Краевая люминесценция прямозонных полупроводников (обзор). // УФН.- 1981.- Т. 133, № 3.- С. 427-477.

23. Baraff G.A., Schluter М. Binding and formation energies of native defect pairs

in GaAs // Phys. Rev. В.- 1986.- V. 33, № 10.- P. 7346-7348.

24. Bastard G. Wave mechanics applied to semiconductor heterostructures.-Halsted Press, 1988.- 357 p.

25. Pozela K., Pozela J., Juciene V. Large increase of electron mobility in modulation-doped AlGaAs/GaAs/AlGaAs quantum well with inserted thin AlAs barrier // 9th Int. Symp.-Nanostructures: Physics and Technology (St. Petersburg, Russia, June 18-22, 2001).- P. 477-480.

26. Pozela J., JucieneV., Pozela K. Reduction of electron-optical phonon scattering

rates in quantum well with phonon wall // Semicond. Sci. Technol.- 1995.- V. 10.-P. 1555-1560.

27. Klingshirn C. The luminescence of ZnO under high one- and two-quantum excitation // Phys. Stat. Sol. (b).- 1975.- V. 71.- P. 547-556.

28. Chong I. Yu., Takenari G., Masayasu U. Emission of cuprous halide crystals at

high density excitation // J. Phys. Soc. Japan.- 1973.- V. 34, № 3.- P. 695-698.

29. Гарбузов Д. 3., Халфин В. В., Чалый В. П. Эффективность и диаграмма направленности торцевого светодиода в отсутствии волноводных эффектов // Тез. докл. II Всесоюз. конф. по физическим процессам в полупроводниковых гетероструктурах (Ашхабад, 18-20 окт. 1978 г.).-

1978.- Изд. «Ылым».- Т 2.- С. 12-14.

30. Goetz Н., Bimberg D., Jurgensen Н., Seider J., Solomonov A.V., Glinskii G.F.,

Razeghi M. Optical and crystallographic properties and impurity incorporation of GaJn^As (0.44<x<0.49) grown by liquid phase epitaxy and metal organic chemical vapor deposition // J. Appl. Phys — 1983.- V. 54.- P. 4543-4552.

31. Leu Y.T., Thiel F.A., Scheiber H., Rubin J.J., Miller B.I., Bachmann K.J. Preparation and properties of bulk GaxIni.xAs crystals // J. Electron. Mater.-

1979.- V. 8, N5,- P. 663-674.

32. Arent D.J., Deneffe K., Van Hoof C., De Boeck J., Borghs G. Strain effects

and offsets in GaAs/InGaAs strained layered quantum structures // J. Appl. Phys.- 1989.- V. 66, N 4.- P. 1739-1747.

33. Nahory R.E., Pollack M.A., Johnston Jr.W.D, Barns R.L. Band-gap versus composition and demonstration of Vegard's low for Ini_xGaxAsyPi.y lattice matched to InP // Appl. Phys. Lett.- 1978.- V. 33.- P. 659-661.

34. Handbook Series on Semiconductor Parameters / M. Levinshtein, S. Rumyantsev, M. Shur, ed.- London: World Scientific, 1996.- V. 1.1.- 300 p.

35. Singh J., Bajaj K.K. Role of interface roughness and alloy disorder in photoluminescence in quantum-well structures // J. Appl. Phys.- 1985.- V. 57, № 12.- P. 5433-5437.

36. Zhou G.L., Liu W., Lin M.E. Charge density control of single and double 5-

doped PHEMT grows by molecular beam epitaxy // J. Cryst. Growth. -2001.-P. 218-222.

37. Brierley Steven K. Quantitative characterization modulation-doped strained quantum wells trough line-shape analysis of room-temperature photoluminescence // J. Appl. Phys.- 1993.- V. 74, № 4.- P. 2760-2767.

38. Brugger H., Müssig H., Wölk С. et al. Optical determination of carrier density

in pseudomorphic AlGaAs/InGaAs/GaAs hetero-field-effect transistor structures by photoluminescence // Appl. Phys. Lett.- 1991. V. 59. No 21. P. 2739-2741.

39. Colvard C., Nouri N., Lee H. and Ackley D. Optical investigations of high-density electron gas in pseudomorphic InxGai.xAs quantum-well structures // Phys. Rev. В.- 1989.- V. 39, № 11.- P. 8033-8036.

40. Молекулярно-лучевая эпитаксия и гетероструктуры / Пер. с англ.- М.: Мир, 1989.- 582 с.

41. Livescu G., Miller D.A.B., Chemla D.S. et al. Free carrier and many-body effects in absorption spectra of modulation-doped quantum wells // IEEE J. Quantum Electronics.- 1988.- V.24, № 8.- P. 1677-1688.

42. Pinczuk A., Shah J., Miller R.C., Cossard A.C., and WiegmanW. Optical processes of 2D electron plasma // Solid State Commun.- 1984.- V. 50.- P. 735-739.

43. Miller R.C., Kleinman D.A. Excitons in GaAs quantum wells // J. Luminescence.- 1985.- V. 30.- P. 520-540.

44. Ruckenstein A.E., Schmitt-Rink S., and Miller R.C. Infrared and polarization

anomalies in the optical spectra of modulation-doped semiconductor quantum-well structures // Phys. Rev. Lett.- 1986.- V. 56.- P. 504-505.

45. Meynardier M.H., Orgonasi J., Delalande C., Brum J.A. Spectroscopy of a high-mobility GaAs-Gai_xAlxAs one-side-modulation-doped quantum well // Phys. Rev. B. - 1986.- V. 34.- P. 2482-2485.

46. Delalande C., Orgonasi J., Meynardier M.H., Brum J.A., Bastard G. Band-gap

renormalization in a GaAs-AlGaAs modulation-doped quantum wells // Solid State Commun.- 1986.- V. 59.- P. 613-617.

47. Delalande C., Bastard G., Orgonasi J., Brum J.A. at al. Many-body effects in

modulation-doped semiconductor quantum well // Phys. Rev. Lett.- 1987.- V. 59, № 23.- P. 2690-2692.

48. Reynolds D.C., Look D.C., Jogai B. and Yu P.W. Radiative recombination at the AlxGai_xAs - GaAs heterostructures interface by two-dimensional excitons // Phys. Rev. B.- 1994-L- V. 50, №11.- P. 7461-7466.

49. Ando T. and Mori S. Electronic properties of semiconductor superlattice // J. Phys. Soc. Japan.- 1979.- V. 47, № 5.- P. 1518-1527.

50. Trankle G., Leier H., Forchel A., Weimann G. Quasi-two-dimensional electron-hole plasmas in GaAs-AlGaAs MQW structures: band-filling effects and band-gap renormalization // Surface Science.- 1986.- V. 174.- P. 211-215.

51. Schmitt-Rink S., Ell C. Excitons and electron-hole plasma in quasi-two-dimensional systems // J. Luminescence - 1985.- V. 30.- P. 585-596.

52. Schmitt-Rink S., Ell C., Haug H. Many-body effects in the absorption, gain, and luminescence spectra of semiconductor quantum-well structures // Phys. Rev. B.- 1986.-V. 33, №2.-P. 1183-1189.

53. Haug H., Schmitt-Rink S. Basic mechanisms of the optical nonlinearities of semiconductors near the band edge // J. Opt. Soc. Am. B.- 1985.- V. 2, № 7.-P. 1135-1142.

54. Kleinman D.A. and Miller R.C. Band-gap renormalization in semiconductor quantum wells containing carriers // Phys. Rev. B.- 1985.- V. 32, № 4.- P. 2266-2271.

55. Sarma S.D., Jalabert R., Yang S.R. Band-gap renormalisation in semiconductor

quantum wells // Phys. Rev. B.- 1990-IL- V. 41, № 12.- P. 8288-8295.

56. Trankle G., Leier H., Forchel A., Haug H., Ell C., Weimann G. Dimensionality

dependence of the band-gap renormalization in two- and three-dimensional electron-hole plasmas in GaAs // Phys. Rev. Lett.- 1987.- V. 58, № 4.- P. 419422.

57. Bongiovanni G., Staechli J.L., and Martin D. Many-body effects in electron-hole plasma confined in GaAs-(GaAl)As quantum wells // Phys. Stat. Sol. (b).- 1988.- V. 150.- P. 685-690.

58. Bongiovanni G., Staechli J.L. Properties of electron-hole plasma in GaAs-(Ga,Al)As quantum wells: The influence of finite well width // Phys. Rev. B-1989.- V. 39, № 12.- P. 8359-8363.

59. Lach E., Lehr G., Forchel A., Ploog K., Weimann G. Investigation of the 2D -

3D transition of the band gap renormalization in GaAs // Surf. Science.-1990.- V. 228.- P. 168-171.

60. Lach E., Forchel A., Broido D.A., Reineke T.L., Weimann G., Schalpp W. Room-temperature emission of highly excited GaAs/Gai_xAsxAs quantum wells // Phys. Rev. B.- 1990-L- V. 42, № 8.- P. 5392-5398.

61. Levenson J.A., Abram I., Raj R., Dolique G. at al. Optical nonlinearities in multiple quantum wells: New insight on band-gap renormalization // Phys. Rev. B.- 1988-IL- V. 38, № 8.- P.13443-13446.

62. Cingolani R., Ploog K., Cingolani A., Moro C., Ferrara M. Radiative recombination processes of the many-body states in multiple quantum wells // Phys. Rev. B.- 1990-L- V. 42, № 5.- P. 2893-2903.

63. Penna A.F.S. and Shah J. Optical investigation of modulation-doped Ino^Gao^As /In0,48Alo,52As multiple quantum-well heterostructures // Appl. Phys. Lett.- 1985.- V. 46, № 2.- P. 184.

64. Wagner J., Ruiz A., Ploog K. Fermi-edge singularity and band-filling effects in

the luminescence spectrum of Be-8-doped GaAs // Phys. Rev. B.- 1990.- V. 43, № 14.- P. 12134-12137.

65. Lee J.S., Iwasa Y., and Miura N. Observation of the Fermi edge anomaly in the

absorption and luminescence spectra of n-type modulation-doped GaAs-AlGaAs quantum wells // Semiconductor Sci. Technol.-1987.- V. 2.- P. 675678.

66. Skolnick M.S., Rorison J.M., Nash K.J., Mowbray D.J., at al. Observation of many-body edge singularity in quantum well luminescence spectra // Phys. Rev. Lett.- 1987.- V. 58, № 20.- P. 2130-2133.

67. Takamiya S., Yoshida N., Hayafuji N., Sonoda T., Mitsui S. Overview of recent development of HEMTs in the mm-wave range // Solid State Electron.-1995.-V. 38.-P. 1581-1588.

68. Chou Y., Li G.P., Wu C.S., Yu K.K., Midford T.A. Off-state breakdown effects on gate leakage current in power pseudomorphic AlGaAs/InGaAs HEMT's // IEEE Electr. Dev. Lett.- 1996.- V. 17, № 10.- P. 479-481.

69. Yang M.T., Chan Y.J., Chen C.H., Chyi J.L, Lin R.M., Shien J.L. Characteristic of pseudomorphic AlGaAs/InxGai_xAs (0 < x < 0,25) doped-channel field-effect transition // J. Appl. Phys.- 1994.- V. 76, № 4.- P. 24942498.

70. Lin W., Hsu W.C., Wu N.S., Chang S.Z., at al. Two-dimensional electron gases in delta-doped GaAs/Ino^GaojsAs/GaAs heterostructures // Appl. Phys. Lett.- 1991.- V. 58, № 23.- P. 2681-2683.

71. Cingolani R., Stolz W., Zhang Y.H., Ploog K. Radiative recombination processes and Fermi edge singularity in modulation doped n-type GalnAs/AlInAs quantum wells // J. Luminescence.- 1990.- V. 46.- P. 147-154.

72. Tiwari S., Frank D.J. Empirical fit to band discontinuities and barrier heights in

III-V alloy systems // Appl. Phys. Lett.- 1992.- V. 60, № 5.- P. 630-632.

73. Stolz W., Maan J.C., Altarelli M., Tapfer L., Ploog K. Absorption spectroscopy

on Gao,47lno,53As/Alo,48lno,52As multi-quantum- well heterostructures. II. Subband structure // Phys. Rev. B.- 1987.- V. 36, № 8.- P. 4310-4315.

74. Streit D., Oki A., Lai R., Gutierrez-Aitken A., at al. How Cost-Efficient Phosphide Changes the Telecommunication Industry's Competitive Landscape // Compound Semiconductor Magazine.- 2000.- V. 6, № 8.- P. 234-235.

75. Goldman R.S., Kavanagh K.L., Wieder H.H., Ehrligh S.N. Modulation-doped

In0,53Gao,47As/ Ino,52Gao,48As heterostructures grown on GaAs substrates using step-graded InxGa,.xAs // J. Vac. Sci. Technol. B.- 1996.- V. 14, № 4.- P. 3035-3039.

76. Fink T., Haupt M., Kaufel G., Kohler K., Braunstein J., Massler H.-Compositionally graded buffers on GaAs as substrates for Alo.48lno/52As/Gao.47lno.53As MODFETs // Proceedings the 23 rd International Symposium (ISCS).- St. Peterburg, Russia, 1996 23-27 Sept.

77. Chertouk V., Heiss H., Kraus D.Xu., Klein W., Bohn G., Trankle G., Weiman

G. Metamorphic InAlAs/InGaAs HEMT's on GaAs substrate with composite desine // IEEE Electron Device Lett.- 1996.-V. 17, № 6.- P. 273-275.

78. Tsu R. and Esaki L. Tunneling in a finite superlattice // Appl. Phys. Lett.-

1973.- V. 22, №ll._ p. 562-564.

79. Chang L.L., Esaki L. and Tsu R. Resonant tunning in semiconductor double

barries // Appl. Phys. Lett.- 1974.- V. 24, № 12,- P. 593-595.

80. Esaki L. and Chang L.L. New transport phenomenon in semiconductor superlattice // Phys. Rev. Lett.- 1974.- V. 33, № 8.- P 495-498.

81. Dingle R., Gossard A. C. and Wiegmann W. Direct observation of superlattice

formation in a semiconductor heterostructure // Phys. Rev. Lett.- 1975.- V. 34, №21.-P. 1327-1330.

82. Kawai H., Kaneko J. and Watanabe N. Doublet state of resonantly coupled AlGaAs/GaAs quantum well grown by metalorganic chemical vapor deposition // J. Appl. Phys.- 1985,-V. 58, № 3.- P. 1263-1269.

83. Trzeciakowski W. and McCombe B.D.. Tailoring the intersubband absorptionin quantum wells. // Appl. Phys. Lett.- 1989.-V.55.- P. 891-893.

84. Peeters F.M. and Vasilopoulos P. New method of controlling the gaps between

the minibands of a superlattice // Appl. Phys. Lett.- 1989.- V. 55, № 11.- P. 1106-1108.

85. Andrews S.R., Murray C.M., Davies R.A., Kerr T.M. Stark effect in strongly

coupled quantum wells // Phys. Rev. В.- 1988-1.- V. 37, № 14.- P. 81988204.

86. Johnson Lee, Vassell M.O., Koteles Emil S., and Elman B. Excitonic spectra

of assymetric, coupled double quantum wells in electric fields // Phys. Rev.-1989.- V. 39, № 14.- P. 10133-10143.

87. Moussa Z., Boucaud P., Julien F.H., Lavon Y., Sa'ar A., Berger V., Nagle J.,

and Coron N. Observation of infrared intersubband emission in optically pumped quantum wells // Electron. Lett.- 1995.- V. 31, № 11.- P. 912-913.

88. Julien F. H., Sa'ar A., Wang J., Leburton J.-P. Optically intersubband emission

in quantum wells // Electron. Lett.- 1995.- V. 31, № 10.- P. 838-839.

89. Pozela J., Juciene V. and Pozela K. Confined electron-optical phonon scattering rates in 2D structures containing electron and phonon walls // Semicond. Sci. Technol.- 1995.- V. 10.-P. 1076-1083.

90. Lee I., Goodnick S.M., Gulia M., Molinari E., Lugli P. Microscopic calculation

of electron-phonon interaction in ultrathin GaAs/AlxGai.xAs alloy quantumwell sistems //Phys. Rev. B.-1995-1.-V. 51, № 11.- P. 7046 -7057.

91. Zhu X.T., Goronkin H., Maracas G.N., Droopad R., Stroscio M.A. Electron

mobility enhancement by confining optical phonons in GaAs/AlAs multiple quantum wells // Appl. Phys. Lett.-1992.- V. 60, № 17.- P. 2141-2143.

92. Мокеров В.Г., Галиев Г.Б., Пожела Ю., Пожела К., Юцене В. Подвижность электронов в квантовой яме AlGaAs/GaAs // ФТП- 2007.Т. 36, №6.- С. 713-717.

93. Zohta Yasuhito, Noru Tetsuro and Obara Masao Resonant spectroscopy of two

coupled quantum wells - Phys. Rev. В.- 1988.- V. 39, № 2.- P. 1375-1377.

94. Lorke.A., Merkt U., Malcher F., Weimann G., Schlapp W. Subband spectroscopy of single and coupled GaAs quantum wells // Phys. Rev. B.-1990-L- V. 42, № 2.- P. 1321-1325.

95. Галиев Г. Б., Каминский В.Э., Мокеров В.Г., Авакянц Л.П., Боков П.Ю.,

Червяков А.В., Кульбачинский В. А. Исследования электронных переходов в связанных квантовых ямах со встроенным электрическим полем методом спектроскопии фотоотражения // ФТП - 2003.- Т. 37, № 1.- С. 77-81.

96. Schmiedel Т., McCombe B.D., and Petrou A., Dutta М., Newman P.G. Subband tuning in semiconductor quantum wells using narrow barriers // J. Appl. Phys.- 1992.- V. 72, № 10.- P. 4753-4756.

97. Bayer M., Timofeev V.B., Faller F., Gudbrod T. and Forchel A. Direct and indirect excitons in coupled GaAs/Alo,3oGao,7oAs double quantum wells separated by AlAs barriers // Phys. Rev. В.- 1996.- V. 54, №> 12.- P. 87998809.

98. Weisbuch C., Miller R.C., Gossard A.C.and Wiegmann W. Intrinsic radiative

recombination from quantum states in GaAs-AlxGai.xAs multi-quantum well structures // Sol. St. Comm.- 1981.- V 37, № 3.- P. 219-222.

99. Chelma D.S., Miller D.A.B., Smith P.W., Gossard A.C., Wiegmann W. Room temperature excitonic nonlinear absorption and refraction in GaAs/AlGaAs quantum well structures // IEEE Journal of Quantum Electronics.- 1984.- V. QE-20, № 3.- P. 265-275.

100. Miller D.A.B., Chelma D.S., Smith P.W., Gossard A.C., and Tsang W. Room-temperature saturation characteristics of GaAs/AlGaAs multiple quantum well structures and of bulk GaAs // J. Appl. Phys.- 1982,- V. B28.- P. 96-97.

101. Miller D.A.B., Chelma D.S., Eilenberger D.J., Smith P.W., Gossard A.C., Tsang W. Large room-temperature optical nonlinearity in GaAs/AlGaAs multiple quantum well structures // Appl. Phys. Lett - 1982.- V. 41.- P. 679681.

102. Cingolani R, Ploog K., Peter G., Hahn R. et al. Biexciton-biexciton and

exciton-electron scattering in GaAs QW // Phys. Rev. B.- 1990-L- V. 41, № 5.- P. 3272-3275.

103. Cingolani R., Chen Y., Ploog K. Biexciton formation in GaAs/AlxGai.xAs multiple quantum wells: An optical investigation // Phys. Rev. B.- 1988-1.- V. 38, № 18.- P. 13478-13481.

104. Borenstain S., Feneke D., Vofsi M., Sarfaty R., at al. Stimulated emission of photoexcited GaAs/AlxGa,_xAs single quantum wells // Appl. Phys. Lett-1987.- V. 50, № 8.- P. 442-444.

105. Charbonneau S., Steiner T., Thewalt M.L.W., Koteles E.S., Chi J.Y. et al. Optical investigation of biexciton and bound exciton in GaAs quantum wells // Phys. Rev. B.- 1988.- V. 38, № 5.- p. 3583-3586.

106. Le H.Q., Lax B., Vojak B.A. and Calawa A.R. High-density excitonic state in two-dimansional multiple QW // Phys. Rev. B.- 1985.- V. 32, № 2,- P. 14191422.

107. Holtz P.O., Sundaram M., Gossard A.C. Enhancement of free-to-bound transition in narrow GaAs/Alo,3Gao,7As quantum wells via possible excitonic Auger mechanism // Phys. Rev. B.- 1990-IL- V. 41, № 3.- P. 1489-1495.

108. Fischer T., Bille J. Recombination processes in highly excited CdS. // J. Appl. Phys.- 1974.- V. 45, № 9.- P. 3937-3942.

109. Moriya T., Kushida T. Luminescence due to high-density electron-hole plasma in GaAs // J. Phys. Soc. Jap.- 1977.- V. 43, № 5.- P. 1646-1654.

110. Moriya T., Kushida T. Spontaneous and stimulated emission in high exciyed GaAs // J. Phys. Soc. Jap.- 1977.- V. 41, № 3.- P. 849-856.

111. Hilderbrand O., Goebel E.O., RomanekK.M., Weber H., Mahler G. Elecnron-hole plasma in direct-gap semiconductors with low polar coupling: GaAs, InP, and GaAs // Phys. Rev. Lett.- 1978 - V. 17, № 12.- P. 4775-4787.

112. Gobel E., Shaklee K.L., Epworth R. Magnetoluminescence studies of excitonic scattering processes in high purity GaAs // Sol. St. Comm.- 1975-V. 17.-P. 1185-1188.

113. Hvam J. M. Exciton interaction in photoluminescence from ZnO // Phys. Stat. Sol. (bу 1974.- V. 63.-P. 511-517.

114. Douglas Magde and Herbert Mahr. Exciton-exciton interaction in CdS, CdSe, and ZnO // Phys. Rev. Lett.- 1970.- V. 24, № 16.- P. 890-893.

115. Hvam J. M. Exciton-exciton interaction and laser emission in high-purity ZnO // Solid State Comm.- 1973.- V. 12.- P. 95-97.

116. Nagarajan R., Fukushima Т., Corzine S. W., Bowers J. E. Effects of carrier transport on high speed quantum well lasers // Appl. Phys. Lett.- 1991.-V. 59, № 15.-P. 1835-1837.

117. Blom P.W.M., Smit C., Havercot J.E.M., Wolter J.H. Carrier capture into a semiconductor quantum wells // Phys. Rev. В.- 1993-IL- V. 47, № 4.- P. 20722081.

118. Shichjo H., Kolbas R.M., Dupuis R.D., Dapkus P.D. Carrier collection in semiconductor quantum well // Sol. State Comm.- 1978.- V. 27, № 10.- P. 1029-1032.

119. Козырев С.В., Шик А.Я. Захват носителей в квантовые ямы гетероструктур // ФТП.- 1985.- Т. 19, № 9.- С. 1667-1670.

120. Brum J.A., Bastard G. Resonant carrier capture by semiconductor quantum wells // Phys. Rev. В.- 1986.- V. 33, № 2.- P. 1420-1423.

121. Соловьев С.А., Яссиевич И.Н., Чистяков B.M. Захват носителей в квантовую яму и их термический выброс в полупроводниках А111 Ву // ФТП.- 1995.- Т. 29, № 7.- С. 1264-1276.

122. Mishima Т., Kasai J., Morioka М., Katayama Y. et al. Determination of bandgap discontinuity in AlGaAs/GaAs sistem by quantum oscillations of photoluminecence intensity // Surface Science.- 1986.- V. 174.- P. 307-311.

123. Ogasawara N., Fujiwara A., Ohgushi N., Fukatsu S., Shiraki Y., Katayama Y., Ito R. Well-width dependence of photoluminescence excitation spectra in GaAs-AlxGabxAs quantum wells // Phys. Rev. В.- 1990.- V. 42, № 15.- P. 9562-9565.

124. Deveaud B, Shah J., Damen T.C. and Tsang W.T. Capture of electrons and holes in quantum wells // Appl. Phys. Lett.- 1988.- V. 52, № 22.- P. 18861888.

125. Feldmann J., Peter G., Gobel E.O., Leo K., Polland H.J., Ploog K„ Fujiwara K., and Nakayama T. Carrier trapping in single quantum wells with different confinement structures // Appl. Phys. Lett.- 1987.- V. 51, № 4.- P. 226-228.

126. Westland D.J., Mihailovic D., Ryan J.F., and. Scott M.D. Optical time-offlight measurement of carrier diffusion and trapping in an InGaAs/InP heterostructures // Appl. Phys. Lett.- 1987.- V. 51, № 8.- P. 590-592.

127. Polland H.-J., Leo K., Rother K., Ploog K., Feldmann J. Trapping of carriers in single quantum wells with different configurations of the confinement layers // Phys. Rev. В.- 1988.- V. 38, № 11.- P. 7635-7648.

128. Deveaud В., Clerot F., Regreny A., Fujiwara K., Mitsunaga K, and Ohta J. Capture of photoexcited carriers by a laser structure // Appl. Phys. Lett.-1989.- V. 55, № 25.- P. 2646-2648

129. Fujiwara A., Muraki K., Fukatsu S., Shiraki Y., Ito R. Enhancement of nonradiative recombination due to resonant electron capture in AlxGai_xAs/GaAs quantum well structures // Phys. Rev. В.- 1995-IL- V. 51. № 20.- P. 14324-14329.

130. Muraki K., Fujiwara A., Fukatsu S., Shiraki Y., Takahashi Y. Evidence for resonant electron capture and charge buildup in GaAs/AlxGai.xAs quantum wells // Phys. Rev. В.- 1996-1.- V. 53. № 23.- P. 15477-15480.

131. Fujiwara A., Fukatsu S., Shiraki Y., Ito R. Observation of resonant electron capture in AlGaAs/GaAs quantum well structures // Surface Sience.- 1992.-V. 263.- P. 642-645.

132. Fujiwara A., Takahashi Y., Fukatsu S., Shiraki Y., Ito R. Resonant electron capture in AlxGai_xAs/AlAs/GaAs quantum wells // Phys. Rev. В.- 1995-IL-V. 51, №4.- P. 2291-2301.

133. Morris D., Deveaud В., Regreny A., Auvray P. Electron and hole capture in multiple-quantum well structures // Phys. Rev. В.- 1993.- V. 47. № 11.- P. 6819-6822.

134. Barros M.R.X., Becker P.C., Morris D., Deveaud B. Ultrafast optical evidence for resonant electron capture in quantum wells // Phys. Rev. B.-1993-II.- V. 47, № 16.- P. 10951-10954.

135. Okano Y., Seto. H., Katahama H., Nishine S., Fujimoto I., Suzuki T. Characteristics of heavily Si-doped GaAs grown on(lll)A oriented substrate by molecular beam epitaxy as compared with (100) growth // Jap. J. Appl. Phys.- 1989.- V. 28, № 2.- P. L151-L154.

136. Мокеров В.Г., Галиев Г.Б., Слепнев Ю.В. Влияние кристаллографической ориентации поверхности роста при молекулярно-лучевой эпитаксии на оптические свойства легированных кремнием слоев арсенида галлия // ФТП.- 1998.- Т. 32, № 11.- С. 1320-1324.

137. Галиев Г.Б., Мокеров В.Г., Хабаров Ю.В. Влияние угла разориентации на спектры фотолюминесценции дельта (5)-легированных кремнием слоев арсенида галлия (Ш)А, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии // ДАН.- 2001.- Т. 376, № 6.- С. 749-752.

138. Piazza F., Pavesi L., Henini M., Johnston D. Effect of As overpressure on Si-doped (111)A GaAs grown by molecular beam epitaxy: a photoluminescence study // Semicond. Sci. Technol.- 1992.- V. 7.- P. 1504-1507.

139. Borghs G., Bhattacharyya K., Deneffe K., Van Mieghem P., Mertens R. Band-gap narrowing in highly doped n- and p-type GaAs studied by photoluminescence spectroscopy // J. Appl. Phys.- 1989.- V. 66, № 9.- P. 4381-4386.

140. Осипов B.B., Соболева Т.И., Фойгель М.Г. Межпримесная излучательная рекомбинация в сильно легированных полупроводниках // ФТП.- 1977.-Т. 11, №7.- С. 1277-1288.

141. Осипов В.В., Соболева Т.И., Фойгель М.Г. Длинноволновое рекомбинационное излучение в сильно легированных

компенсированных полупроводниках // ФТП.- 1979.- Т. 13, №. 3.- С. 542552.

142. Осипов В.В., Соболева Т.И., Фойгель М.Г. Спектр рекомбинационного излучения неупорядоченных полупроводников // ЖЭТФ.- 1978.- Т. 75, № 3(9).-С. 1044-1055.

143. Baraff G.A., Schluter М. Electronic structure, total energies and abundance of the elementary point defects in GaAs // Phys. Rev. Lett. - 1985.- V55, № 12.-P. 1327-1330.

144. Schick J.T., Morgan C.G., Papoulias P. First-principles study of As interstitials in GaAs: convergence, relaxation and formation energy // Phys. Rev. В.- 2002.- V. 66.- P. 195302-195311.

145. Seong H., Lewis L.J. Tight-binding molecular-dynamics study of point defects in GaAs // Phys. Rev. В.- 1995-IL- V. 52, № 8.- P. 5675-5684.

146. Chadi D.J., Zhang S.B. Vacancy complexes in GaAs: Effects on impurity compensation // Phys. Rev. В.- 1990-L- V. 41, № 8.- P. 5444-5446.

147. Pavesi L., Nguyen Hong Ky, Ganiere J.D., Reinhard F.K. Role of point defects in the silicon diffusion in GaAs and AlGaAs and related superlattice disodering // J. Appl. Phys.- 1992.- V. 71, № 5.- P. 2225-2237.

148. Yu P.W., Mitchel W.C, Mier M.G., Li S.S. et al. Evidence of intrinsic double acceptor in GaAs // Appl. Phys. Lett.- 1982.- V. 41, № 6.- P. 532-534.

149. Tajima M. Characterization of semi - insulating GaAs wafers by room -temperature EL2 - related photoluminescence // Appl. Phys. Lett.- 1988.- V. 53, № 11.-P. 959-961.

150. Nissen M.K., Steiner Т., Beckett D.j.s., Thewalt M.L.W. // Photoluminescence transitions of the deep EL2 defect in gallium arsenide // Phys. Rev. Lett.- 1990.- V. 65, № 18.- P. 2282-2285.

151. Baraff G.A., Schluter M. Bistability and metastability of the gallium vacancy in GaAs // Phys. Rev. Lett.- 1985.- V. 55, № 21.- P. 2340-2342.

152. Meyer B.K., Hofmann D.M., Niklas J.R., Speth J.-M. Arsenic antisite defect AsGa and EL2 in GaAs // Phys. Rev. В.- 1987.- V. 36, № 2.- P. 1332-1335.

153. Delerue C., Lannoo M., Stievenard D., Bardeleben H.J., Bourgoin J.C. Metastable state of EL2 in GaAs // Phys. Rev. Lett.- 1987.- V. 59, № 25.- P. 2875-2878.

154. Reddy C.V., Fung S., Beling C.D. Nature of the bulk defects in GaAs high-temperature quenching studies // Phys. Rev. В.- 1996.- V. 54, № 16.- P. 11290-11297.

155. Overhof H., Spaeth J.-M. Defect identification in the AsGa-family in GaAs. // Phys. Rev. В.- 2005.- V. 72.- P. 115205-(1-10).

156. Bisaro R., Mezenda P., Pearsall T.P. The thermal expansion parameters of some GaxIni.xAsyPi_y alloys // Appl. Phys. Lett.- 1979.- V. 34, № 1.- P. 100102.

157. Мильвидский М.Г. Полупроводниковые материалы в современной электронике - Москва: Наука, 1986.- 144 с.

158. Hartman R.L., Hartman A.R. Strain-induced degradation of GaAs injection lasers // Appl. Phys. Lett.- 1973.- V. 23, № 3.- P. 147-149.

159. Берт H.A., Васильев В.И., Конников С.Г., Кучинский В.И., Лазутка А.С, Мишурный В.А„ Портной Е.Л. Несоответствие периодов решеток и интенсивность фотолюминесценции в гетерокомпозициях GalnSbAs/GaSb // Письма в ЖТФ.- 1985.- Т. 11, №. 4.- С. 193-197.

160. Вдовин В.И., Долгинов Л.М., Дружинина Л.В., Лапшин А.Н., Мильвидский М.Г., Освенский В.Б., Шершаков А.Н., Югова Т.Г. Особенности дефектообразования в эпитаксиальных слоях GaxIni_ xAsySb,.y // Кристаллография.- 1981.- Т. 26, №.4.- С. 799-804.

161. Арсентьев И.Н., Ахмедов Д., Конников С.Г., Мишурный В.А., Уманский В.Е. Влияние несоответствия постоянных решетки и коэффициентов термического расширения на люминесцентные свойства гетероструктур GaxIni_xP/GaAs // ФТП.- 1980.- Т. 14, № 12.- С. 2343-2348.

162. Nakajima К., Yamazaki S., Komiya S., Akita К. Misfit dislocation-free Ini. xGaxAsyPi.y/InP heterostructure wafers grown by liquid phase epitaxy // J. Appl. Phys.- 1981.- V. 52, № 7.- P. 4575-4582.

163. Kotani Т., Komiya S., Nakai S. Iamaoka Y. Etching Characteristics of Defects

in the InGaAsP-InP LPE Layers // J. Electrochem. Soc.- 1980.- V. 127, № 10.-P. 2273-2277.

164. Chin A.K., Temkin H., Mahajan S., Bonner W.A., Ballman A.A., Dentai A.G.

Evaluation of defects in InP and InGaAsP by transmission cathodoluminescence // J. Appl. Phys.- 1979.- V. 50, № 9.- P. 5707-5709.

165. Берт H.A., Гарбузов Д.З., Гореленок A.T., Конников С.Г., Мдивани В.Н.,

Тибилов В.К., Чалый В.П. Квантовый выход люминесценции в двойных InGaAsP-гетероструктурах // ФТП.- 1980,- Т. 14, № 4.- С. 680684.

166. Берт Н.А., Вдовин В.И., Говорков А.В., Гореленок А.Т., Конников С.Г., Мдивани В.Н., Мильвидский М.Г., Югова Т.Г. Исследование закономерностей пространственного распределения дислокаций и люминесцентных свойств в гетероэпитаксиальных композициях InP-InGaAsP // Тез. докл. III Всесоюз. конф. по физическим процессам в полупроводниковых гетероструктурах (Одесса, 7-9 июня 1982). - Одесса, 1982.- С. 120-122.

167. Гореленок А.Т., Груздов В.Г., Тарасов И.С. Влияние технологических факторов на люминесцентные характеристики гетеролазеров InGaAsP/InP (А,=1,55 мкм) // ЖТФ.- 1984.- Т. 54, № 10.- С. 2047-2050.

168. Гореленок А.Т., Груздов В.Г., Евстропов В.В., Сидоров В.Г., Тарасов И.С., Федоров Л.М. Влияние несоответствия параметров решеток на I-V характеристики InGaAsP/InP р-n гетероструктур // ФТП.- 1984.- Т. 18, № 8.- С. 1413-1416.

169. Осинский В.И. и др. Оптоэлектронные структуры на многокомпонентных полупроводниках / Осинский В.И., Привалов В.И., Тихоненко О.Я.- Минск: «Наука и техника», 1981.- 208с.

170. Zytkiewiez Z.R. Lattice matching in GaxIni_xAsyPi.y-GaAs and GaxIn,_xAsyP|_ y-InP structures // Phys. Stat. Sol. (a).- 1979.- V. 53, № 2.- P. K165-K168.

171. Oe K., Shinoda У., Suqiyama K. Lattice deforvation and misfit dislocations in GalnAsP/InP double heterostructure layers // Appl. Phys. Lett.- 1978.- V. 33, № 11.- P. 962-964.

172. Вдовин В.И., Зайцев A.A., Малькова В.В., Мильвидский М.Г., Шепекина

Г. В., Югова. Т. Г. Формирование дислокационной структуры в эпитаксиальных слоях четверных твердых растворов в системе In-Ga-As-P // Кристаллография.- 1985.- Т. 30, № 2.- С. 353-359.

173. Шик А.Я., Шмарцев Ю.В. Фотоэлектрические свойства неидеальных гетеропереходов// ФТП.- 1981.- Т. 15, № 7.- С. 1385-1393.

174. Шик А.Я., Шмарцев Ю. В. 0 влиянии состояний на границе раздела на

свойства гетероперехода// ФТП.- 1980.- Т. 14, № 9.- С. 1724-1727.

175. Шик А.Я. Вольтамперная и вольтфарадная характеристики реальных гетеропереходов // ФТП.- 1980.- Т. 14, № 9.- С. 1728-1738.

176. Шик А.Я. Туннельно-рекомбинационные токи в неидеальных гетеропереходах// ФТП.- 1983.- Т. 17, № 7.- С. 1295-1299.

177. Шкловский Б.И., Эфрос A.JI. Электронные свойства легированных полупроводников.- М.: Наука, 1979.- 416 с.

178. Леванюк А.П., Осипов В.В. Теория люминесценции сильно легированных полупроводников // ФТП.- 1973.- Т. 7, № 6.- С. 1058-1067.

179. Леванюк А.П., Осипов В.В. К теории примесной излучательной рекомбинации сильно легированных полупроводников // ФТП.- 1973.- Т. 7, №8.- С. 1575-1584.

180. Леванюк А.П., Осипов В.В. Теория люминесценции сильно легированных компенсированных невырожденных полупроводников // ФТП.- 1973.- Т. 7, № 6.- С. 1069-1080.

181. Королев В.Л., Сидоров В.Г. Механизмы излучательной рекомбинации в сильно легированном компенсированном арсениде галлия // ФТП.- 1988.Т. 22, №8.- С. 1359-1364.

182. Вилькоцкий В.А., Доманевский Д.С., Жоховец С.В., Прокопеня М.В. Энергетический спектр электронных состояний в сильно легированных кристаллах арсенида галлия // ФТП.- 1984.- Т. 18, № 12.- С. 2193-2198.

183. Евтихиев В.П., Гарбузов Д.З., Агаев В.А., Халфин В.Б., Чалый В.П. Форма краевой полосы в InGaAsP/InP ДГС (Х= 1,3 мкм) при низком и высоком уровне фотовозбуждения // ФТП.- 1983.- Т. 17, № 9.- С. 16521655.

184. Lifshitz I.M.. The energy spectrum of disordered systems // Adv. Physics.-1965.- V. 13, № 52.- P. 483-536.

185. Tsang W.T., Schubert E.F. Extremely high quality Gao.47Ino.57As/InP quantum wells grown by chemical beam epitaxy // Appl. Phys. Lett.- 1986.- V. 49, № 4.- P. 220-222.

186. Kawai H., Kaneko K. Photoluminescence of AlGaAs/GaAs quantum wells grown by metalorganic chemical vapour deposition // J. Appl. Phys.- 1984.-V. 56,- P. 463-467.

187. Welch D.F., Wicks G.W., Eastman L.F. Luminescence line shape broadering mechanisms in GalnAs/AlInAs quantum wells // Appl. Phys. Lett.- 1985.- V. 46.- P. 991-993.

188. Kirby P.B., Constable J.A., Smith R.S. Photoluminescence study of undoped and modulation-doped pseudomorphic AlyGai.yAs/InxGa^xAs/AlyGai.yAs single quantum wells // Phys. Rev. В.- 1989.- V. 40, № 5ю- P. 3013-3020.

189. Bertolet D.C., Hsu J.-K.,. Lau K.M. Exciton photoluminescence linewidth in very narrow AlGaAs/GaAs and GaAs/InGaAs quantum wells // J. Appl. Phys.- 1988.- V. 64.- P. 6562-6564.

190. Мокеров В.Г., Галиев Г.Б., Слепнев Ю.В., Хабаров Ю.В.. Влияние кристаллографической ориентации поверхности роста при молекулярно-лучевой эпитаксии на оптические свойства легированных кремнием слоев арсенида галлия // ФТП.- 1998.- Т. 32, №11.- С. 1320-1324.

191. Bugajski M., Ко К.Н., Lagowski J., Gatos H.G. Native acceptor levels in Garich GaAs // J. Appl. Phys.- 1989.- V. 65, № 2.- P. 596-599.

192. Каминский В.Э. Уровни энергии и волновые функции электронов в потенциальной яме селективно легированных гетероструктур // ФТП-1989.- Т. 23, № 4.- С. 662-667.

193. Ji G., Henderson Т., Peng C.K., Huang D. and Morkoç H. Analysis of energy states in modulation doped multiquantum well heterostructures // Sol. State Electronics.- 1990.- V. 33, № 2.- P. 247-258.

194. Fishman G. Energy levels and Coulomb matrix elements in doped GaAs-(GaAl)As multiple-quantum-well heterosructures // Phys. Rev. В.- 1983.- V. 27, № 12.- P. 7611-7623.

195. Смит. P. Полупроводники / Пер.с англ.- M.: Мир, 1982.- 467 с.

196. Блохинцев Д.И. Основы квантовой механики.- М.: Наука, 1976.- 664 с.

197. Schmitt-Rink S., Ell С. Excitons and electron-hole plasma in quasi-two-dimensional systems. // J. Luminescence.- 1985.- V.30.- P. 585-596.

198. Adachi S. GaAs, AlAs, and AlxGai.xAs: Material parameters for use in research and device application // J. Appl. Phys.- 1985.-V. 58, № 3 .- P. Rl-R28.

199. Кейси X., Паниш M. Лазеры на гетероструктурах / Пер. с англ..- М.: -Мир.-1981.- Т. 2.-364 С.

200. Damen T.C., Shah J., Oberli D.Y. et al. Dynamics of exciton formation and relaxation in GaAs quantum wells // Phys. Rev. В.- 1990-11.- V.42, № 12.- P. 7434-7438.

201. Jiang H.X., Ping E.X., Zhou P., Lin J.Y. Dynamics of exciton transfer between the bound and the continuum states // Phys. Rev. В.- 1990-II.- V. 41, № 18.- P. 12949-12952.

202. Colocci M., Gurioli M., Vinattieri A. Thermal ionization of exciton in GaAs/AlGaAs quantum well structure // J. Appl. Phys.- 1990,- V. 68, № 6.- P. 2809-2812.

203. Gourley P. L. and Wolfe J. P. Thermodynamics of excitonic molecules in silicon // Phys. Rev. В.- 1979.- V. 20, № 8.- P. 3319-3327.

204. Degani M., Hipolito O. The exciton-phonon system in GaAs-AlGaAs quantum wells // Semicond. Sci. Technol.- 1987.- V. 2, № 9.- P. 578-581.

205. Херман M. Полупроводниковые сверхрешетки / Пер. с англ.-1989.- М.:-Мир.- 240 с.

206. Гук А.В., Каминский В.Э., Мокеров В.Г., Федоров Ю.В., Хабаров Ю.В. Оптическая спектроскопия двумерных электронных состояний в модулированно-легированных гетероструктурах N-AlGaAs/GaAs // ФТП.- 1997.- Т. 31, № 11-С. 1367-1374.

207. Pozela. J, Juciene V., Namajunas A., Pozela K, Electronic mobility and subband population tuning by a phonon wall inserted in a semiconductor quantum well // J. Appl. Phys.- 1997.-V. 81, № 4.-P. 1775-1780.

208. Pozela J., Juciene V., Namajunas A., Pozela K., Mokerov V.G., Fedorov Yu.

V., Photoluminescence and electron subband population in modulation-doped AlGaAs/GaAs/AlGaAs heterostructures // J. Appl. Phys - 1997.- V. 82, № 11.-P. 5564-5567.

209. Хабаров Ю.В., Капаев B.B., Петров B.A. Исследование физических явлений в полупроводниковых наноструктурах с использованием планарно-неоднородных слоев. Фотолюминесценция туннельно-связанных квантовых ям // ФТП.- 2004.- Т. 38, № 4.- С. 456-464.

210. Bastard G., Ziemelis U.O., Delalande С., Voos М., Gossard А.С., Wiegmann W. Bound and virtual bound states in semiconductor quantum wells // Sol. St. Commun.- 1984.- V. 49, № 7.- P. 671-674.

211. Pavesi L., Guzzi M. Photoluminescence of AlxGai.xAs alloys // J. Appl. Phys.- 1994.- V. 75, № 10.- P. 4779-4842.

212. Miller R.C., Kleinman D.A., Gossard A.C. and Munteanu O. Biexcitons in GaAs quantum wells //Phys. Rev. В.- 1982.- V. 25, № 10.- P. 6545-6547.

213. Pavesi L., Henini M., Johnston D. Influence of the As overpressure during the molecular beam epitaxy growth of Si-doped (211)A and (311)A GaAs // Appl. Phys. Lett. - 1995. - V. 66, № 21.- P. 2846-2848.

214. Klingshirn C.F., Maier W., Honerlage В., Haug H., Koch S.W. Quantitative investigation of the recombination involving free particle scattering processes in highly excited blend type II-VI compaunds // Solid State Electronics. -1978.- V. 21, № 11-12.- P.1357-1360.

215. Levy R.,Grun J.B., Haken H. and Nikitine S. Shift of the exciton-exciton emission line in cadmium sulfide // Sol. State Com.- 1972.- V. 10.- P. 915-917.

216. Шемирзаев T.C., Журавлев K.C., Торопов А.И., Бакаров А.К. Люминесценция поляритонов в высокочистых слоях твердых растворов AlGaAs // Письма в ЖЭТФ.- 2000.- Т. 71, № 4.- С. 215-216.

217. Вдовин В.И., Долгинов Л.М., Зайцев А.А., Мильвидский М.Г., Моргулис Л.М., Освенский В.Б., Югова Т.Г. Дефекты структуры в гетерокомпозициях на основе твердых растворов соединений AmBv // Кристаллография.- 1980.- Т. 25, № 5.- С. 1037-1044.

218. Kawamura Y., Okamoto Н. Lattice deformation and misorientation of InxGai_ xAs epitaxial layers grown on InP substrates by beam epitaxy // J. Appl. Phys.- 1979.- V. 50, № 6.- P. 4457-4458.

219. Осинский В. И., Привалов В.И., Тихоненко О.Я. Оптоэлектронные структуры на многокомпонентных полупроводниках - Минск: Наука и техника, 1981.- 208 с.

220. Вдовин В.И., Зайцев А.А., Малькова В.В., Мильвидский М.Г., Шепекина Г.В., Югова. Т.Г. Формирование дислокационной структуры в эпитаксиальных слоях четверных твердых растворов в системе In-Ga-As-Р // Кристаллография.- 1985.- Т. 30, № 2.- С. 353-359.

221. Ое К., Shinoda У., Suqiyama К. Lattice deforvation and misfit dislocations in GalnAsP/InP double heterostructure layers. // Appl. Phys. Lett.- 1978.- V. 33, № 11.- P. 962-964.

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

223. Rezek Е.А., Vojak В.A., Chin R, Holonyak H.Jr. Compositional inhomogenity of liquid phase epitaxial InGaAsP layers observed directly in photoluminescence // Appl. Phys. Lett.- 1980.- V. 36, № 9.- P. 744-746.

224. Jacob G., Puseaux M., Farges J.P., van der Boom M.M., Roksner P.J. Dislocation-free GaAs and InP crystals by isoelectronic doping // J. Cryst. Growth.- 1983.- V. 61, №2.- P. 417-424.

225. Алферов Ж.И., Гореленок A.T., Груздев В.Г., Дзигасов А.Г., Ильинская Н.Д., Тарасов И.С., Усиков А.С. Светодиоды на основе ДГС InGaAsP/InP (1=1,55 мкм) с внешним квантовым выходом т|е ~ 30% (300К) // Письма в ЖТФ.- 1982.- Т 8, № 5.- С. 257-262.

226. Feng М., Windhorn Т.Н., Tashima М.М., Stillman G.E. Liquid-phase epitaxial growth of lattice-matched InGaAsP on (100) InP for the 1.15 - 1.31 pm spectral region // Appl. Phys. Lett..- 1978.- V. 32, № 11.- P. 753-761.

227. Бокий Г.Б. и др. Кристаллохимические, физико-химические и физические свойства полупроводниковых веществ - М..: Изд-во стандартов.-1973.- 207 с.

228. Безотосный В.В., Богатов А.П., Долгинов Л.М., Дракин А.Е., Елисеев П.Г., Мильвидский М.Г., Свердлов Б.Н., Шевченко Е.Г. Инжекционные лазеры на основе GalnPAs/InP // Труды ФИАН СССР.- 1983.- Т. 141.- С. 18-45.

229. Meynadier М.Н., Delalande С., Bastard G.,Voos М., Alexandre, Lievin J.L. Size quantization and band-offset determination in GaAs-GaAlAs separate

confinement heterostructures // Phys. Rev. В.- 1985.- V. 31, № 8.- P. 55395542.

230. Carr W. H. Photometric figures of merit for semiconductor luminescent sources operating in spontaneous mode // Infrared Phys.- 1966.- V. 6, № 1.- P. 1-19.

231. Коган JIM. Полупроводниковые светоизлучающие диоды - M: Энергоатомиздат, 1983.-208 с.

232. Агафонов В.Г., Гарбузов Д.З., Гацоев К.А. и др. «Светодиоды на основе InGaAsP/InP (X = 1,3 мкм) с внешним квантовым выходом це ~ 40% (300 К)». Письма в ЖГФ, 1982, т.8, в.5, с.261-270.

233. Халфин В.Б., Гарбузов Д.З., Давидюк НЮ. Многопроходные гетеросгруктуры. ч.1. Спектральные и угловые характеристики излучения // ФИТ - 1976 - Т. 10, № 8 - С. 1490-1496.

234. Берг А., Дин П. Светодиоды / Пер. с англ.- М.: Мир, 1979.- 686 с.

235. Тулашвили Э.В., Вавилова Л.С., Гарбузов Д. 3., Арсентьев Н. И., Халфин В.Б. Влияние рекомбинации в эмиттерах на фотолюминесцентные характеристики ДГС Ino.sGao^P-InGaAsP // ФТП.-1982.- Т. 16, № 9.- С. 1615-1619.

236. Мосс Т., Баррел Г., Эллис Б. Полупроводниковая электроника / Пер. с англ.- М.: Мир, 1976.- 431 с.

237. Гарбузов Д.З., Гореленок А. Т., Трукан М.К., Усиков А. С, Чалый В.П. Эффективность и кинетика электролюминесценции двойных InGaAsP -гетероструктур // ФТП.- 1981.- Т. 15, № 3.- С. 504-511.

238. Гарбузов Д. 3., Гацоев Я. А., Гореленок А.Т., Дзигасов А.Г., Ильинская Н.Д., Халфин В.Б. Торцевые спонтанные излучатели на основе ДГС InGaAsP/ InP (Я=1,3 мкм) с rie~ 6 % при 300 К // ЖТФ.- 1983.- Т. 53, № 7.- С. 1408-1411.

239. Чалый В.П., Гарбузов Д.З., Чудинов A.B., Агаев В.В. Исследование эффекта насыщения интенсивности люминесценции в ДГС InGaAsP/InP (X = 1,3 мкм) при высоких уровнях возбуждения // ФТП,- 1983.- Т. 17, № 3 - С. 464-467.

240. Евтихиев В.П., Гарбузов Д.З., Соколова З.Н., Тарасов И.С., Халфин В.Б., Чалый В.П., Чудинов A.B. Особенности пороговых характеристик РО InGaAsP/InP ДГС лазеров (Х= 1,3 мкм) с супертонкими активными областями // ФТП-1985,- Т. 19, № 8.- С. 1420-1423.

241. Гарбузов Д.З., Евтихиев В.П., Карпов С.Ю., Соколова З.Н., Халфин В.Б. Расчет пороговых токов для InGaAsP/InP и InGaAsP/GaAs ДГС лазеров с раздельным ограничением // ФТП.- 1985.- Т. 19, № 3.- С. 449-456

242. Нивин А.Б., Никишин С.А., Овчинников A.B., Соколова З.Н., Тарасов И.С., Чудинов A.B. Низкопороговые InGaAsP/InP лазеры с раздельным ограничением на X = 1,3 мкм иХ = 1,55 мкм (Imp= 600 - 700 А/см2) // ЖГФ-1986.- Т. 12, №.4.- С. 210-215.

243. Алферов Ж.И., Портной Е.Л., Рогачев A.A. О ширине края поглощения полупроводниковых твердых растворов. // ФТП - 1968.- Т. 9.- № S.C.I 194-1197.

244. Гарбузов Д.З., Соколова З.Н., Халфин В.Б. Расчеты времен оже-процессов в твердых растворах p-InGaAsP // ЖТФ.- 1983.- Т. 53, В. 2.- С. 315-319.

245. Капе Т.О. Thomas-Fermi approach to impure semiconductor band structure // Phys. Rev. В.- 1963.- V. 131.- P. 79-88.

246. Zhang Y.H., Cingolani R., Ploog K. Density-dependent band-gap renormalization of one-component plasma in GaJn^As/Ayn^As single quantum wells // Phys. Rev. В.- 1991.- V. 44, №11.- P. 5958-5961.

247. Zhang Y.H., De-Sheng Jiang, Cingolani R., Ploog K. Fermi edge singularity in luminescence of modulation-doped Gao^Ino^As/Ino^Alo^As // Appl. Phys. Lett.- 1990.-V. 56, № 22.-P. 2195-2197.

248. Zhang Y.H., Ledentsov N.N., Ploog K. Effect of hole-localization mechanisms on spectra of two-dimensional-electron-gas systems // Phys. Rev. В.- 1991.-I.- V. 44, № 3.- P. 1399-1402.

249. Pan S.H., Shen H., Hang Z., Pollak F.H., Zhuang W., Xu Q., Roth A.P., Masut R.A., Lacelle C., Morris D. Photoreflectance study of narrow-well strained-layer InxGai.xAs/GaAs coupled multiple-quantum-well structures // Phys. Rev. В.- 1988.- V. 38, № 5.- P. 3375-3382.

250. Devine R.L.S., Moore W.T. Photoluminescence of InGaAs/GaAs pseudomorphic single quantum wells: effect of excitation intensity // Sol. St. Commun.- 1988.- V. 65.- P. 177-179.

251. Bertolet D.C., Hsu J.-K., Jones S.H., Lau K.M. Pseudomorphic GaAs/InGaAs single quantum wells by atmospheric pressure organo-metallic chemical vaper deposition // Appl. Phys. Lett.- 1988.- V. 52, P. 293-295.

252. Huang K.F., Tai К Chu., S.N.G., Cho A.Y. Optical studies of InxGab xAs/GaAs strained-layer quantum well // Appl. Phys. Lett.- 1989.- V. 54.- P. 2026-2028.

253. D. Huang G. Ji, Reddy U.K., Henderson T.S., Houdre R., Morkoc H. Optical investigation of highly strained InGaAs-GaAs multiple quantum wells // J. Appl. Phys.- 1987.- V. 62, № 8.- P. 3366-3373.

254. Давыдов A.C. Квантовая механика.- M.:, Физматгиз, 1963.- 748 с.

255. Реппа A.F.S., Shah Jagdeep, Chang T.Y. Spatial variation of band gap energy in In0.53Ga0.47As // Sol. St. Comm.- 1984.-V. 51, № 6.- P. 425-428.

256. Chiari A., Colocci M., Fermi F., Li Y., Querzoli R., Vinattieri A., Zhuang W. Temperature dependence of the photoluminescence in GaAs-GaAlAs multiple quantum well structures // Phys. Stat. Sol. (b).- 1988.- V. 147.- P. 421-429

257. Авруцкий И.А., Сычугов В.А., Усиевич Б.А. Расчет параметров экситона в напряженных КЯ структурах на основе InxGai.xAs/GaAs // ФТП.- 1991.Т. 25, № 10.- С. 1787-1791.

258. Goldstein L., Horikoshi Y., Tarucha S., Okamoto H. Effect of well size fluctuation on photoluminescence spectrum of AlAs-GaAs superlattice // Japan. J. Appl. Phys.- 1983.- V. 22, № 10.- P. 1489-1492.

259. Deveaud B., Emery J.Y., Chomette A., Lambert B., Baudet M. Observation of one-monolayer size fluctuations in a GaAs/GaAlAs superlattice // Appl. Phys. Lett.- 1984.- V. 45, № 10.- P. 1078-1080.

260. Devine R.L.S., Moore W.T. Effect of interface structure on photoluminescence of InGaAs/GaAs pseudomorfic single quantum wells // J. Appl. Phys.- 1987.- V. 62, № 9.- P. 3999-4001.

261. Singh J., Bajaj K.K. Theory of luminescence line shape due to interfacial quality in quantum well structures // Appl. Phys. Lett.- 1984.- V. 44, № 8.- P. 805-807.

262. Kirby P.B., Constable J.A., Smith R.S. Donor bound-exciton structure observed by photoluminescence in very thin GaAs/Ino.nGao.89As/GaAs single quantum wells // J. Appl. Phys.- 1991.- V. 69, № 1.- P. 517-518.

263. Kirby P.B., Simpson M.B., Wilcox J.D., Smith R.S., Kerr T.M., Miller B.A., Wood C.E.C. Photoluminescence study on undoped single quantum well pseudomorphic structures // Appl. Phys. Lett.- 1988.- V. 53, № 22.- P. 21582160.

264. Gaquiere C., Gruneniitt J., Jamdon D., Delos E., Ducatteau D., Werquin M., Treror D., Fellon P. // IEEE Trans. Electr. Dev.- 2005.- V.26.- P. 533.

265. Yu P.W., Jogai B., Rogers T.J., Martin P.A., Ballingall J.M. Temperature dependence of photoluminescence in modulation-doped pseudomorphic high electron mobility transistor AlxGai.xAs/InyGai_yAs/GaAs structures // Appl. Phys. Lett.- 1994.- V. 65, № 25.- P. 3263-3265.

266. Yu P.W., Jogai B., Rogers T.J., Martin P.A., Ballingall J.M. Temperature dependence of photoluminescence in modulation-doped pseudomorphic high electron mobility transistor AlxGai_xAs/InyGai_yAs/GaAs structures // J. Appl. Phys. - 1994.- V. 76, № 11.- p. 7535-7540.

267. Jogai B., Yu P.W., Streit D.C. Free electron distribution in 8-doped InGaAs/AlGaAs pseudomorphic high electron mobility transistor structures // J. Appl. Phys.- 1994.- V. 75, № 3.- P. 1586-1591.

268. Li W, Wang Z., Song A., Liang J., Xu Bo., at al. Photoluminescence studies on high-density quasi-two-dimensional electron gases in pseudomorphic modulation-doped quantum-wells // J. Appl. Phys.- 1995.- V. 78, № 1.- P. 593-595.

269. Parsons C.F., Kim M.H., Quinn W.E., Herrman H.B. at al. Pseudomorphic high electron mobility transistor channel sheet charge measured by photoluminescence // J. Appl. Phys.- 1994.- V. 76, № 2.- P. 1343-1345.

270. Lyo S.K. and Jones E.D. Photoluminescence line shape in degenerate semiconductor quantum-wells // Phys. Rev. B.- 1988-11.- V. 38, № 6.- P. 4113-4119.

271. Baeta Moreira M.V., Py M.A., and Ilegems M. Photolumenescence and Hall characterization of pseudomorphic GaAs/InGaAs/AlGaAs heterostructures

grown by molecular-beam epitaxy // J. Vac. Sci. Technol. B - 1993.- V. 11, № 3.- P. 593-600.

272. Brierley S.K., Torabi A., Lyman P.S. Precise determination of indium composition and channel thickness in pseudomorphic high electron mobility transistors using room temperature photoluminescence // J. Appl. Phys.-1999.- V. 85, № 2,- P. 914-917.

273. Gilperez J.M., Sanchez-Rojas J.L., Muñoz E., Calleja E. at al. Room- and low-temperature assessment of pseudomorphic AlGaAs/InGaAs/GaAs high electron mobility transistor structures by photoluminescence spectroscopy // J. Appl. Phys.- 1994.- V. 76, № 10.- P. 5931-5944.

274. Dodabalapur A., Kesan V.P., Hinson D.R., Neikirk D.P. et al Photoluminescence studies of pseudomorphic modulation-doped AlGaAs/InGaAs/GaAs quantum wells // Appl. Phys. Lett.- 1989.- V. 54, № 17.-P. 1675-1677.

275. Wojtowicz M., Pascua D., Han A.-C., Block T.R., Streit D.C. Photolumenescence characterization of MBE grown AlGaAs/InGaAs/GaAs pseudomorphic HEMT // J. Cryst. Growth.- 1997.- V. 175/176.- P. 930-934.

276. Adachi S. Material parameters of Ini.xGaxAsyPi_y and related binaries // J. Appl. Phys.- 1982.- V. 53, № 12.- P. 8775-8792.