Полупроводниковые квантово-размерные гетероструктуры на основе широкозонных соединений A2 B6: Основы технологии получения методом молекулярно-пучковой эпитаксии и исследование свойств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, доктор физико-математических наук Иванов, Сергей Викторович

• Иванов, Сергей Викторович
• доктор физико-математических наук
• 2000

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Иванов, Сергей Викторович

Содержание.

Введение.

1. Общая характеристика систем широкозонных материалов АЛВЛ и проблем, поднимаемых в диссертации (обзор литературы).

1.1. Существующие кинетические и термодинамические модели МПЭ применительно к ZnSe.

1.2. Структурные свойства эпитаксиальных пленок широкозонных соединений

ААВА. Особенности гетероэпитаксии на подложках GaAs.

1.3. Специфика дырочного легирования широкозонных полупроводниковых соединений на основе ZnSe.

1.3.1. Реакции легирования активированньми частицами.

1.3.2. Типы активаторов газообразного азота и их использования для легирования широкозонных соединений ААВА.

1.3.3. Исследования процессов дефектообразования и самокомпенсации в ZnSe:N.

1.4. Электронные свойства КР гетероструктур на основе широкозонных соединений А V.

1.5. Дробно-монослойные гетероструктуры CdSe/ZnSe.

1.6. Развитие исследований сине-зеленых лазеров на основе широкозонных соединений А V.

2. Разработка основ технологии роста методом МПЭ широкозонных соединений АЛВ* (теоретические и экспериментальные аспекты).

2.1. Технические аспекты реализации технологического процесса МПЭ широко-зоных соединений ААВА и гетероструктур на их основе и методики исследования их структурных, оптических и электрических свойств.

2.1.1. Состав и особенности установки МПЭ.

2.1.2. Методы in situ диагностики при МПЭ.

2.1.3. Методы ехsitu структурной, оптической и электрической характеризации эпитаксиальных слоев и гетероструктур.

2.2. Взаимосвязь термодинамики и кинетики при описании процессов роста при

МПЭ соединений ААВА. Теория и эксперимент.

2.2.1. Термодинамическая модель и основные отличительные особенности

МПЭ A V.

2.2.2. Теоретическое описание МПЭ роста Методики определения коэффициентов встраивания элементов.

2.2.3. МПЭ рост твердых растворов Zni.xCdxSe.

2.2.4. Выращивание твердых растворов ZnSySci.y при использовании ZnS в качестве источника серы.

2.2.5. МПЭ твердых растворов MgxZm.xSySei.y. Взаимодействие S и Mg в физадсорбированном состоянии. Твердые растворы BcxMgyZni-x-ySe.

2.2.6. Расчет областей неустойчивости и несмешиваемости твердого раствора MgyZni-xSySei-y.

3. Исследование МПЭ роста и легирования полупроводниковых пленок и ге-тероструктур на основе широкозонных соединений АЛВ*.

3.1. МПЭ рост нелегированных и легированных С1 эпитаксиальных пленок соединений (Be,Mg,Zn,Cd)(S,Se,Te) и их структурная и оптическая характери-зация.

3.1.1. Структурные свойства эпитаксиальных слоев. Формирование бездефектной гетерограницы ЛАВА/ОаЛ8.

3.1.2. Оптические свойства нелегированных и легированных С1 эпитаксиальных слоев.

3.1.3. Композиционная и температурная зависимость показателя преломления эпитаксиальных слоев Zni-xCdxSe.

3.2. Дырочное легирование широкозонных соединений ААВА с использованием плазменных активаторов молекулярного азота (N2) различного типа.

3.2.1. Конструкция и отличительные особенности оригинальных активаторов азота, используемых в данной работе.

3.2.2. Исследование процессов легирования и дефектообразования в слоях в ZnSe:N и твердых растворах на его основе, используя активаторы азота различного типа.

3.2.2.А. Легирование с использованием DC-VAS активатора азота.

З.2.2.Б. Легирование с использованием RF-CCM активатора азота.

3.2.3. Р-легирование широкозонных твердых растворов на основе ZnSe.

3.3. Технология полупроводниковых наноструктур со сверхтонкими (<3 монослоев) дробно-монослойными вставками CdSe в ZnSe матрице.

4. Свойства квантово-размерных гетероструктур на основе широкозонных соединений АЛВ*.

4.1. Исследование свойств эпитаксиальных гетероструктур с квантовыми ямами и сверхрешетками.

4.1.1. Структурные свойства.

4.1.2. Оптические свойства гетероструктур с КЯ и сверхрешетками.

4.1.3. Транспортные свойства гетероструктур с КЯ и сверхрешеткми.

4.2. Полупроводниковые наноструктуры со сверхтонкими (<3 монослоя) вставками С(18е в 2п8е матрице, и разупорядоченными коротко-периодными сверхрешетками на их основе.

4.2.1. Морфология и структурные свойства С<38е/2п8е ДМС структур.

4.2.2. Оптические и транспортные свойства самоорганизующихся С(18е/2п8е наноструктур и сверхрешеток на их основе. Связь с морфологией.

4.2.3. Индуцированное бериллием самоорганизованное формирование С(18е

КТ в суб-монослойных Сд8е/2п8е ДМС структурах.

5. Лазерные гетероструктуры для сине-зеленого спектрального диапазона.

Взаимосвязь технологии, особенностей конструкции и характеристик.

5.1. Электро-оптические исследования ДГС РО лазерных структур на основе широкозонных гетероструктур ААВА с широкими КЯ.

5.2. Исследования лазерных ААВА гетероструктур с 1пСй8е КЯ и волноводом в виде разнополярно-напряженной сверхрешетки на основе гп

§88е и Ве

§2п8е систем материалов.

5.3. Лазерные гетероструктуры с дробно-монослойной Сс18е активной областью и волноводом в виде разнополярно-напряженной сверхрешетки.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Полупроводниковые квантово-размерные гетероструктуры на основе широкозонных соединений A2 B6: Основы технологии получения методом молекулярно-пучковой эпитаксии и исследование свойств»

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Развитие физики и технологии квантово-размерных (КР) гетероструктур на основе широкозонных полупроводниковых соединений А В является яркой демонстрацией эффективности взаимовлияния фундаментальных и прикладных исследований в современной науке. Экспериментальная демонстрация в 1991 г. стимулированного излучения (77К) в сине-зеленой области спектра при инжекционной накачке диодов с напряженными Zn(S,Se)/(Zn,Cd)Se квантовьми ямами (КЯ) [1*], ставшая возможной благодаря: 1) фундаментальным исследованиям оптических свойств объемных материалов на основе ZnSe в 70 - 80-х годах [2*], 2) наличию современной технологической базы, в частности метода молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ) [3*], активно используемого к тому времени для синтеза гетероструктур соединений ААВА, и наконец, 3) открытию способа р-легирования ZnSe при МПЭ, основанного на применении плазменных источников возбужденного азота [4*], - вызвала мощный виток фундаментальных и технологических исследований, приведший уже в середине 1993 г. к созданию первого лазерного диода, работающего в непрерывном режиме при комнатной температуре (корпорация Сони, Япония). Возможность перекрытия всего сине-зеленого спектрального диапазона (460-550 нм) с помощью полупроводниковых гетероструктур на основе ZnSe имеет огромный практический интерес для оптоэлектронных применений, в частности для реализации систем проекционного лазерного телевидения, систем оптической обработки информации с плотностью записи, на порядок превосходящей действующие системы на базе ИК лазеров, устройств высокоразрешающей цветной печати и др.

Следует отметить, что для динамично развиваемых в последнее время гетероструктур АА-нитридов [5*], основных конкурентов ZnSe в сфере оптоэлектронных применений, по-прежнему проблематично получение стимулированного излучения в сине-зеленом спектральном диапазоне из-за принципиальных трудностей формирования малодефектных КЯ с большим содержанием 1п. К тому же, полимерные материалы, из которых изготавливаются лазерные компакт-диски, оказываются чрезвьиайно нестойкими к фиолетовому и УФ излучению нитридных лазеров.

В свою очередь, дальнейший прогресс в области приборных приложений КР гетероструктур ААВА, характеризующихся большой энергией связи экситона (превьппающей энергию возбуждения оптического фонона - £LO=31.5 МЭВ в ZnSe) и большой величиной критической концентрации экситонов, соответствующей переходу Мотта, невозможен без детального исследования механизмов участия экситонных состояний в процессах стимулированного излучения вплоть до комнатной температуры [6*]. Другая характерная особенность рассматриваемых структур связана со значительным рассогласованием кристаллических решеток материалов КЯ и барьеров (в пределе для 2п8е/С(18е и ZnSe/ZnTe Да/а~7%), обуславливающим сильные напряжения в слоях, что приводит к кардинальной перестройке энергетических зон исходных материалов, а также к малости толщин псевдо-морфных бездефектных слоев. Большие эффективные массы электронов и особенно дырок в данной системе материалов, и как следствие, малый Боровский радиус экситона (~5 нм в 2п8е), накладывают достаточно жесткие ограничения на максимальные толщины КЯ или латеральные размеры (Вл) 0-мерных квантовых объектов (например-, квантовых точек (КТ)) в случае их формирования, а также на толщины туннельно-прозрачных широкозонных барьеров в коротко-периодных сверхрешетках (СР).

Таким образом, конструирование гетероструктур с заданными электронными и оптическими свойствами требует получения структурно-совершенных эпитаксиальных пленок твердых растворов заданного химического состава (с точностью до 1-2%) и толпщны (с точностью до одного моноатомного слоя), что в условиях высоких давлений паров элементов П-й и особенно У1-й группы при низких температурах, а также необходимости использовать подложки ОаАз с существенно меньшим коэффициентом термического расширения и меньшей степенью ионности ковалентной связи предполагает проведение де-тальньк исследований физико-химических процессов при синтезе таких структур. С другой стороны, достижение высокого уровня понимания физических процессов в синтезированных структурах и создание методик, связьшающих фундаментальные свойства структур с параметрами самих структур и параметрами технологического процесса, позволит оптимизировать технологические режимы и модернизировать или создавать принципиально новые конструкции структур для научных целей и приборных применений.

К моменту начала диссертационной работы (конец 1993 г.), несмотря на довольно бурное развитие данной области исследований в мире, существовало множество "белых пятен" в решении этого комплекса взаимосвязанных проблем: отсутствовали понимание механизмов роста и азотного легирования при МПЭ (2п,Мд,С(1)(8,8е), а также согласованные модели роста бинарных, тройных и четверных соединений, способные обеспечить необходимую точность управления составом, скоростью роста и стехиометрией эпитакси-альных пленок; имевшиеся теоретические оценки и экспериментально измеренные значения таких параметров, как величины разрывов зон на гетерограницах тройных и четверных твердых растворов ZnCd8e/ZnMg88e, показатели преломления, критические толщины псевдоморфных слоев имели точность порядка 30-50%; данные о природе стимулированного излучения при инжекционной накачке фактически отсутствовали; причины быстрой деградации лазеров ААВА не бьши исследованы; эффекты самоорганизации при МПЭ росте Cd8e/ZnSe структур не исследовались и такие структуры не использовались при создании оптоэлектронных приборов; халькогениды Ве не вьфащивались МПЭ и не использовались в полупроводниковых лазерах.

В нашей стране технология МПЭ квантово-размерных гетероструктур широкозонных соединений Алвл отсутствовала, а их фундаментальные и прикладные исследования практически не проводились, хотя исследования объемных материалов в системе 2пС(18е [2*] и 2п88е [7*], в том числе и выращенных на ОаАз, имели довольно богатую историю. Таким образом, данная диссертационная работа, впервые в нашей стране посвященная решению всего комплекса перечисленных проблем, является актуальной как с научной, так и с практической точки зрения.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ. Цель работы состояла в создании научных основ и разработке воспроизводимой технологии получения методом МПЭ квантово-размерных гетероструктур широкозонных соединений на основе Еп8е с заданными структурными, оптическими и электронными свойствами для фундаментальных исследований и применений в полупроводниковых лазерах сине-зеленого спектрального диапазона.

Для достижения указанной цели решался следующий комплекс задач:

- Разработка адекватного теоретического описания процессов роста широкозонных соединений АлВл на базе термодинамической модели, развитой предварительно для МПЭ соединений АлВл, способного интегрально учитывать кинетически контролируемые процессы на поверхности роста.

- Исследование путей минимизации концентрации структурных дефектов в эпитаксиаль-ных структурах АлВл, и прежде всего за счет решения проблемы создания бездефектной гетерограницы материалов АлВл и ОаАз.

- Разработка принципов и технологии электрически-стабильного р-легирования широкозонных соединений на основе ZnSe с помощью плазменно-активи-рованного азота в широком диапазоне концентраций (вплоть до р= 10 см").

- Разработка и апробирование новых экспериментальных методик, способных существенно расширить технологические возможности, а также объем получаемой информации о собственной морфологии наноструктур АлВл, количестве и природе точечньпс и протяженных дефектов, распределении напряжений, наличии и природе встроенных потенциальных барьеров.

- Исследование структурньк, электронных, оптических и транспортных свойств гетеро-структур с КЯ и СР, а также С(18е/2п8е дробно-монослойных (ДМС) наноструктур с квантовыми дисками (КД), спонтанно формирующимися в процессе вьфащивании материалов с большим рассогласованием параметров кристаллической решетки.

Разработка и реализация оригинальных концепций и подходов к конструированию лазерных гетероструктур ААВА для сине-зеленого спектрального диапазона, с целью оптимизации технологического процесса, улучшения лазерных характеристик и повышения деградационной стойкости лазерных структур.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Впервые развит последовательный термодинамический подход к описанию процессов при МПЭ. Разработано и экспериментально проверено самосогласованное теоретическое описание процессов МПЭ роста широкозонных соединений в системе (Ве,М§,2п,С(1)(8,8е), находящееся в хорошем количественном согласии с экспериментальными данньми.

Впервые с помощью разработанных ВЧ активаторов молекулярного азота экспериментально доказана доминирующая роль возбужденных молекул N2* в образовании электрически стабильного межого азотного акцептора N$6 и выявлена взаимосвязь параметров активатора азота и свойств легированных слоев гп8е:Н.

Впервые для МПЭ роста гетероструктур полупроводников ААВА использована концепция компенсации разно-полярных напряжений в многослойных КР гетероструктурах. Впервые в ААВА гетероструктурах с КЯ и СР проведены детальные исследования ряда физических эффектов, обусловленных особенностями релаксации, локализации, рекомбинации и транспорта носителей заряда в структурах с большой энергией связи эксито-на, и дана их интерпретация.

Впервые исследованы особенности роста методами МПЭ и эпитаксией с повышенной миграцией атомов (ЭПМ) одиночных С(18е/2п8е ДМС и СР на их основе в диапазоне подкритических толщин Cd8e (<3 монослоев (МС)). Детально прослежена эволюция их морфологических, оптических и транспортных свойств.

Разработан и экспериментально опробован для широкозонных соединений ААВ* ряд методик структурной, оптической и электрической характеризации, применимых как к одиночным пленкам, так и структурам лазерных диодов.

Получены первые в мире непрерывные при ЗООК BeMgZn8e/BeZn8e/CdSe лазерные диоды, содержащие СР волновод и одиночную 2.6 МС Cd8e ДМС область рекомбинации, трансформирующуюся в плотный массив самоорганизующихся ZnCd8e наноост-ровков - квантовых дисков, обогащенных Cd.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ

1. Физико-химические основы технологии МПЭ КР гетероструктур широкозонных соединений ААВА, разработанные в результате экспериментальных и теоретических исследований процессов роста, легирования, дефектообразования и самоорганизации.

2. Результаты экспериментальных исследований энергетического спектра носителей заряда, механизмов транспорта носителей вдоль оси роста и роли экситонных состояний в процессах стимулированного излучения в КЯ и СР на основе систем материалов (М^^)^^е,Те) и (Бе,М^п,Са)(8е,Те).

3. Результаты экспериментальных исследований структурных и оптических свойств CdSe/ZnSe низкоразмерных наноструктур, самоорганизованно формирующихся в процессе МПЭ роста при дробно-монослойном осаждении CdSe в подкритическом диапазоне номинальных толпщн (<3 МС)

4. Конструкция и технология лазерных структур на основе систем материалов ZnMgSSe и BeMgZnSe, включающих:

- коротко-периодные разнополярно-напряженные СР в качестве волновода, служащие для предотвращения распространения структурных и точечных дефектов в активную область и улучшения электронного ограничения в активной области при эффективном транспорте инжектированных носителей;

- CdSe/ZnSe ДМС наноструктуры в качестве активной области, представляющей собой плотный массив самоорганизующихся квантовых дисков, которые служат центрами локализации и эффективной излучательной рекомбинации носителей заряда.

Материалы диссертационной работы докладьшались и обсуждались на Всероссийских и международных конференциях и симпозиумах:

• 7, 8, 9 Международных конференциях по соединениям ААВА (Эдинбург, Великобритания, 1995 г., Гренобль, Франция, 1997 г., Киото, Япония, 1999 г.).

• 23, 24 Международных конференциях по физике полупроводников (Берлин, Германия, 1996 г., Иерусалим, Израиль, 1998 г.).

• 10 Междз'народной конференции по молекулярно-пучковой эпитаксии (Канн, Франция, 1998 г.).

• VIII, IX Европейских симпозиумах по МПЭ (Сьерра Невада, Испания, 1995 г.; Оксфорд, Великобритания, 1997 г.).

• 1, 2 Международных симпозиумах по синим лазерам и светодиодам (Чиба, Япония, 1996 г., Кисарацу, Япония, 1998 г.).

Международном симпозиуме по квантовым точкам, Саппоро, Япония, 1998 г. Международных симпозиумах "Наноструктуры: Физика и Технология (Санкт-Петербург, 1995,1996,1997,1998,1999 гг.).

3,4 Российской конференции по физике полупроводников (Москва, 1997 г., Новосибирск, 1999 г.)

22, 23, 26 Международных симпозиумах по полупроводниковым соединениям (Чечжу, Южная Корея, 1995 г., Санкт-Петербург, Россия, 1996 г., Берлин, Германия, 1999 г.). Весенней Европейской конференции Общества исследования материалов (MRS) (Страсбург, Франция, 1998 г.).

Заключение диссертации по теме «Физика полупроводников», Иванов, Сергей Викторович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе диссертационной работы были получены следующие основные результаты. 1. Созданы научные основы технологии получения методом МПЭ широкозоиных соединений ААВА

- Развит универсальный термодинамический подход к описанию процессов роста при МПЭ, рассматривающий в качестве основных термодинамических параметров температуру подлолски и равновесные потоки атомов и молекул взаимодействующих компонентов от поверхности роста;

На базе данного подхода разработано оригинальное теоретическое описание процессов МПЭ роста соединений в системе (Be,Mg,Zn,Cd)(S,Se), находящееся в хорошем количественном согласии с экснеримента1п>ными датптыми и обеспечивающее большую гибкость в выборе режимов выращивания псевдоморфных гетероструктур на основе ZnSe при заранее заданных составе, стехиометрии поверхности и скорости роста; Разработаны методики экспериментального определения коэффициентов встраивания элементов И и VI групп, интегрально учитывающих кинетически контролируемые процессы на поверхности роста, в зависимости от различных параметров роста (температуры подлол<ки, отношения потоков VI/II) и параметров выращиваемых материалов (энергии связи взаимодействующих атомов);

В приближении модели регулярного раствора определены грапии,ы областей нестабильности и несмешиваемости твердых растворов в системе ЫgАZn|.,<SySe|.y и показано, что спинодальный распад происходит вдоль диагонали MgS-ZnSe, изопериодной к ОаЛ8.

На основе экспериментальных исследований процессов роста, легирования и дефекто-образования разработана воспроизводимая технология получения методом МПЭ высо-косовершепных КР гетероструктур широкозонуплх соединений ЛАВ'' с заданными структурными, оптическими и электрическими свойствами:

Определены оптимальные рел<имы роста и состояния поверхности ОаЛ8 на начальной стадии гетероэпитаксиального роста в зависимости от химического состава используемого буферного слоя Аава приводящие к минимальной концентрации структурных дефектов в эпитаксиальных структурах ААВ*А (10А-10" см"А);

С помощью оригинально разработанных активаторов молекулярного азота с регулируемым составом пучка экспериментально доказана доминирующая роль возбужденных молекул N2* в образовании электрически стабильного мелкого азотного акцептора Ngj. в ZnSe:N в отличие от атомарного азота, ответственного также за формирование электрически нестабильных мелких донорных центров, связанных с N в междоузлиях; Достигнуты концентрации электрически активной акцепторной примеси до р=5х10'А см"А в ZnTe:N, р=8х10'А см"А в ZnSe:N и до р=2х10'А см"А в ZnMgSSe:N с Eg=2.94 эВ при ЗООК;

Впервые для МПЭ роста гетероструктур полупроводников ААВ** использована концепция компенсации разнополярных напрял<ений в многослойных КР гетероструктурах и СР, позволившая увеличить критические толщины многослойных гетероструктур по сравнению с объемным материалом при одинаковом рассогласовании параметра решетки.

3. При исследовании свойств КР гетероструктур с К51 и СР обнарул<ены и интерпретированы новые физические эффекты: эффект автоэпитаксиалыюго разворота кристаллической ориентации поверхности роста с (001) к (310) в 6-легированных азотом СР 2п8е/7лТе: бЫ;

- улучшение оптического ограничения в структурах с узкими КЯ за счет эффективного повышения показателя преломления в КЯ в спектральной области вблизи экситонного резонанса;

- уменьшение роли экситопных состояний в процессах рекомбинации и электропоглощения в широких (>10 им) 7пС(18е/7п88е КЯ при комнатной температуре;

- механизм вертикального переноса дырок в короткопериодных СР, определяемый процессом их термической активации в минизону легких дырок.

4. Выполнен цикл работ по выращиваниро методами МПЭ и ЭПМ и исследованию одиночных самоорганнзушнц1хся 1Н!Зкоразмсрных Сс18с/7л)8с /1,МС структур и С'Р на их основе в диапазоне подкритических голтцип Сс18е (<3 МС):

Исследованы основные зако1юмерности эпитаксии с повышенной миграцией атомов и предлолсен новый рел<им суб-монослойного осаждения;

Отработаны методики определения количества осалсденного материала и профиля его распределения на основе совместного анштза данных РД, ВР ПЭМ и ФЛ;

- Прослежена эволюция морфологии ДМС структур как функции толщинтл Сс18е - от однородных 7пСс18е КЯ (<0.6 МС), уширенных до 5-7 МС, до плотгюго массива (>2х10"'см"А) самоорганизующихся псевдоморфных островков, обоганюниых Сс1, с латеральными размерами 8-40 нм и толнщной 7-10 МС - 20 квантовых дисков (0.6<\у<3 МС), обладающих сильным Локализующим 30 потенциалюм для носителей заряда;

Исследованы оптические и транспортные свойства однослойных Сс18е/7п8е ДМС структур и СР в зависимости от номинальной толщины Сс18е, и показано, что эффекты локализации экситонов в самоорганизующихся 7пСд8е 20 островках начинают проявляться в энергетическом спектре при толщинах свыше 0.6-0.7 МС и становятся доминирующими при приближении к критической толщине 3 МС.

- Обнарул<ено явление индуцированного формирования квантовых точек на основе Сс18е в суб-монослойной области толщин С(18е ДМС вставки за счет нуклеации на на-прял<енных островках Ве8е, предварительно осажденных на поверх1Юсть 7п8е.

5. Предлолсен новый подход к решению проблемгл деградации сине-зеленглх лазеров заключающийся в (1) занцгге активной области от проникновения извне и развгггия нротяженных и точечных дефектов и (2) пространственном разделении дефектов и мест излучательной рекомбинации носителей непосредственно в активной области. На основе предлол<енного подхода была разработана технология выращивания ДГС РО лазерных структур на основе 8- или Ве-содержащих соединений с оригинальной конструкцией активной области, включающей: волновод на основе неременно-напрялсенных коротко-периодных СР (7п,С(1)8е/7>п88е (и Ве7п8е/7п8е), слулсащих для предотврагцения распространения структурных и точечных дефектов в активнуро область, улучшения элекгротнюго ограничения в активной области при эффективном транспорте инлсектированных носителей; области рекомбинагнти на основе Сс18е/7п8е ДМС наноструктуры, трансформирующейся в плотный массив самоорганизующихся кваггговых дисков, которые слул<ат центрами локализации и эффективной излучательной рекомбинации носителей заряда, подавляя их миграцию к дефектным областям и центрам безызлуча-тельной рекомбинации; Созданы инжекционные лазеры со СР волноводом с рекордными характеристической температурой 340К при ЗООК и максимальной рабочей температурой (140"С); Созданы структуры лазеров для оптической накачки с Сс18е ДМС областью рекомбинации толщиной (2.5-2.8) МС с экстремально низкими значениями пороговой плотности накачки (менее 4 кВт/смА, 300 К);

Созданы впервые в мире непрерывные при ЗООК ВеМ§7п8е/Ве7п8е/Сс18е лазерные диоды со СР В0Л1ЮВ0Д0М и одиночной 2.6 МС Сс18е ДМС областью рекомбинации.

Совокупность полученных в работе результатов молсет быть сформулирована, как решение важной для нашей страны проблемы создания научных основ и разработки воспроизводимой технологии получения методом МПЭ квантово-размерных гетероструктур широкозонных соединений аав*а с заданными свойствами для научных исследовагшй и приборных применений в качестве источников излучения сине-зеленого спектрального диапазона. в заключении мне хочется поблагодарить всех, чье участие, помощь и поддержка способствовали реализации этой программы исследований и написанию диссертационной работы. Прелсде всего моих коллег и друзей, без совместных напряженных усилий которых эта работа была бы невозможна: Алексея Торопова, Татьяну Шубину, Сергея Сорокина, Ирину Седову, Валентина Жмерика, Антона Лебедева, Виктора Соловьева, Алевтину Копьеву, Регинальда Кютта, Аллу Ситникову, Наталью Ильинскую, Наталью Шмидт, Игоря Крестиикова; моих старых коллег, вместе с которыми мы добивались первых успехов в освоении технологии МПЭ - Бориса Мельцера, Николая Леденцова, Виктора Устинова, и других сотрудников лабораторий института.

Моих учителей: Ж.И. Алферова, заразившего меня своей любовью к физике и Физтеху, и П.С. Копьева, моего старшего товарища и руководителя с институтской практики и по сей день; профессоров базовой кафедры ФТИ им. А.Ф. Иоффе при ЛЭТИ им. Ульянова (Ленина), которую мне выпало счастье закончить: В.И. Переля, М.И. Дьяконова, Б.И. Шкловского, В.М. Андреева, A.A. Рогачева, Б.В. Царенкова, В.Г. Скобова, О.В. Константинова, Б.П. Захарченю, В.Н. Абакумова, Д.Н. Третьякова и др., а такл<е преподавателей ЛЭТИ.

Я также благодарен моим иностранным коллегам за плодотворное многолетнее сотрудничество и человеческое взаимопонимание: группе Dr. H.S. Park (Институт передювых технологий компании "Самсунг Электронике", Корея), лаборатории Prof. G. Landwer и Prof. А. Waag (Институт физики Университета г. Вюрцбург, Германия), лаборатории Prof В. Мопешаг (Отдел физики и технологии Университета г. Лиичепипг, Швеция), лабораторию Prof М. Willander (Университет г. Гетеборга и Чалмерс Университет, ОТвеция) и лаборатории Prof. А. Nakaraura (Институт физики Университета г. Иагоя, Япония).

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Иванов, Сергей Викторович, 2000 год

1. Box islands on GaAs (100) // Phys. Rev. Lett., 1995, v. 75, No 13, pp. 2542-2545.269*. J. C. Kim, H. Rho, L. M. Smith, H. E. Jackson, S. Lee, M. Dobrowoiska, L. L. Merz, J. K.

2. Furdyna, Spectroscopic characterization of the evolution of self-assembled CdSe quantum dots //

3. Работы, вошедшие в диссертацию.

4. S.V. Ivanov, S.V. Sorokin, U.S. Park, T.I. Kim, P.S. Kop'ev, Thermodynamic approach to composition and growth rate control in MOE of ZnSSe // Workbook of the 8th European Workshop on MB E, 1995, Sierra-Nevada, p .l 19

5. S.V. Ivanov, S.V. Sorokin, P.S. Kop'ev, J.R. Kim, H.D. Jung, U.S. Park, Composition, stoichiometry and growth rate control in MBE of ZnSe based ternary and quaternary alloys // J. Cryst. Growth, 1996, v. 159, pp. 16-20.

6. S.V. Ivanov, S.V. Sorokin, I.E. Krestnikov, N.N. Faleev, B.Ya. Ber, I.V. Sedova, P.S. Kop'ev, Interlay of kinetics and thermodynamics in molecular beam epitaxy of (Mg,Zn,Cd)(S,Se) // J. Cryst. Growth, 1998, v. 184/185, pp. 70-74.

7. S.V. Sorokin, V.S. Sorokin, V.A. Kaigorodov, S.V. Ivanov, The Instability and Immiscibility Region in MgxZui.xSySei.y Alloys // Proceedings of the 9th Int. Conf on 11-Vl Compounds, Kyoto, Japan, 1999, pp. 241-245.

8. А.В. Анкудинов, А.Н. Титков, СВ. Иванов, СВ. Сорокин, И.М. Шмидт, П.С Копьев, Сканирующая туннельная микроскопия и спектроскопия сколов гетероструктур ZnSe/GaAs // ФТП, 1996, т. 30, вып. 4, стр. 730-738.

9. А.В. Платонов, В.П. Кочерешко, СВ. Сорокин, СВ. Иванов, Композиционные и температурные зависимости показателя преломления эпитаксиальных слоев Ziii.xCdxSe // Оптика и спектроскопия, 1995, т. 79, стр. 647-649.

10. V. N. Jmerik, S.V. Ivanov, Generation of atomic nitrogen beam for molecular beam epitaxial growth of ZnSe:N using EH discharge with vacuum anode sheath // J. Tech. Phys., 1999, v.40, No. 1, pp. 217-21.

11. V.N. Jmerik, S.V. Sorokin, T.V. Shubina, N.M. Shmidt, I.V. Sedova, S.V. ivanov, I'.S.

12. Kop'ev, Electrically Stable p-Type Doping of ZnSe Grown by Molecular Beam Epitaxy with Different Nitrogen Activators // Proc. 9th Int. Conf on II-VI Compounds, Kyoto, Japan, 1999, pp.210-213.

13. S.V. Sorokin, A.A. Toropov, T.V. Shubina, I.V. Sedova, A.A. Sitnikova, S.V. Ivanov, P.S. Kop'ev, Peculiarities of MEE versus MBE Growth Kinetics of CdSe Fractional Monolayers in ZnSe // J. CrystGrowth, 1999, v. 200/201, pp. 461-465.

14. S.V. Sorokin, S.V. Ivanov, G.N. Mosina, L.M. Sorokin, P.S. Kop'ev, Tilted pseudomorphic ZnTe(310)/ZnSe(001) heterostructure grown by MBE // Inst. Phys. Conf Ser. 155, lOP Publishing Ltd., Bristol, UK, 1997, Chapter 3, p.219-222.

15. M.B. Максимов, И.Л. Крестников, С В. Иванов, Н.Н. Леденцов, С В . Сорокин, Расчет уровней размерного квантования в напряженных ZnCdSe/ZnSe квантовых ямах // ФТП, 1997, т. 31, вып. 8, стр. 939-943.

16. I. Sedova, T. Shubina, S. Sorokin, A. Sitnikova, A. Toropov, S. Ivanov, M. Willander, CdSe Layers of Below Critical Thickness in ZnSe Matrix: Intrinsic Morphology and Defect Formation // Acta Physica Polonica A, 1998, v. 94, pp. 519-524

17. A. Sitnikova, S. Sorokin, T. Shubina, I. Sedova, A. Toropov, S. Ivanov, M. Willander, ТЕМ Study of Self-Organization Phenomena in CdSe Fractional Monolayers in ZnSe Matrix // Thin Solid Films, 1998, v. 336, pp. 76-80.

18. N. Peranio, A. Rosenauer, D. Gerthsen, S.V. Sorokin, l.V. Sedova, S.V. Ivanov, Structural and chemical analysis of CdSe/ZnSe nanostructures by transmission electron microscopy // Phys. Rev. B, 2000, v. 61, No. 23.

19. R.N. Kyutt, A.A. Toropov, S.V. Sorokin, T.V. Shubina, S.V. Ivanov, M. Karlsteen, M. Willander, Broadening of submonolayer CdSe sheets in CdSe/ZnSe superlattices studied by x-ray diffraction // Appl. Phys. Lett., 1999, v. 75, pp. 373-375.

20. T.V. Shubina, A.A. Toropov, S.V. Ivanov, S.V. Sorokin, P.S. Kop'ev, G. Pozina, J.P. Bergman, B. Monemar, Optical Studies of Carries Transport Phenomena in CdSe/ZnSe Fractional Monolayer Superiattices // Thin Sohd Films, 1998, v. 336, pp.377-380.

21. A.A ToponoB, T.B. Шубина, СВ. Иванов, СВ. Сорокин, А.В. Лебедев,П.С. Копьев, G.R. Pozina, J.P. Bergman, and В. Monemar, Динамика локализованных экситонов в выра-щетюй методом МПЭ сверхреиютке с субмонослоями CdSe // ФТТ, 1998, т. 40, стр. 837839.

22. A.A. Toropov, T.V. Shubina, S.V. Ivanov, A. V. Lebedev, S.V. Sorokin, E.S. Oh, H.S. Park, P.S. Kop'ev, Quantum-confined Franz-Keldysh effect in (ZnCdSe)/(ZnSeS) quantum-well laser diodes // J.Cryst. Growth, 1996, v. 159, pp. 463-466.

23. A.A. ToponoB, C.B. Иванов, X.C. Парк, T.B. Шубина, A.B. Лебедев, СВ. Сорокин, Н.Д. Ильинская, М.В. Максимов, П.С. Коньев, Электропоглощение и лазерная генерация в диодах с квантовыми ямами ZnCdSe/ZnSSe // Ф1Т1, 1996, т. 30, вып. 4, стр. 656-669.

24. СВ. Иванов, П.С Копьев, А. А. Торопов, Сине-зеленые лазеры на основе короткопе-риодных сверхрешеток в системе А(2)В(6) //УФН, 1999, т. 169, вып.4. стр. 468-470.