Оптичні і структурно-морфологічні властивості низькорозмірних структур на основі напівпровідників А3В5 і А2В6
Дослідження механізмів самоіндукованного формування квантових точок і впливу геометричних та структурних факторів на енергетичний спектр. Аналіз особливостей процесів, що реалізуються за участю електронних, екситонних, фононних і плазмових збуджень.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 28.01.2016 |
| Размер файла | 88,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
П'ятий розділ присвячений з'ясуванню впливу пасивації поверхні нанокристалів (НК) CdTe і CdSSe синтезованим хімічним методом на їх оптичні властивості.
Складність вирішення цієї проблеми зумовлена, з-поміж інших, і тим фактом, що реальні НК не можна розглядати як ідеальні квантові точки сферичної форми з скінченими чи нескінченими потенційними бар'єрами. Обірвані зв'язки на поверхні НК впливають на енергетичний спектр НК і відіграють ключову роль в безвипромінювальній рекомбінації.
При досліджені температурної залежності спектрів ФЛ колоїдного розчину НК CdTe виявлено незвичайний ефект (рис. 9). Замерзання розчину, в якому містяться НК, призводить до зміщення лінії ФЛ в бік менших енергій майже на 150 меВ та зменшення її інтенсивності. Такі зміни повністю відтворювались при багаторазовому замерзанні-розмерзанні розчину і, отже, вони пов'язані не з деградацією НК, а з модифікацією рекомбінаційних процесів, що в них відбуваються. Чіткий максимум екситонного поглинання свідчить про малу дисперсію розмірів синтезованих НК CdTe. Великий стоксівський зсув між максимумами поглинання і випромінювання є типовим для таких структур. Оцінений із спектрів поглинання середній радіус НК складає нм.
Для пояснення цього ефекту побудована модель НК, яка враховує утворення при рівноважних умовах росту НК кубічної модифікації граней з меншою поверхневою енергією, тобто граней [111]. На гранях [111]Cd реалізується хімічний зв'язок Cd-S, де S входить до складу стабілізатора. На гранях [111]Те реалізується воднево-подібний зв'язок з тунелюванням протона між двома рівноважними станами, локалізованими поблизу Те і О. Врахування цих особливостей пасивації обірваних зв'язків на поверхнях [111]CdТе дозволило пояснити ”аномальний” червоний зсув максимуму ФЛ при замерзані розчину НК CdТе. При замерзані розчину зменшується густина води і, відповідно, зменшується ступінь покриття молекулами води граней [111]Te. Це зумовлює зростання позитивного заряду на цих гранях. В результаті відбувається зростання внутрішнього електричного поля і штарківського низькоенергетичного зсуву смуги ФЛ.
Для пасивації поверхневих зв'язків НК CdSSe вкраплених в силікатну матрицю скла застосовано метод обробки зразків в низькотемпературній (Т < 300 0С) водневій плазмі високочастотного розряду. Показано, що обробка у водневій плазмі зменшує кількість безвипромінювальних центрів рекомбінації носіїв заряду на поверхні CdSSe КТ, що приводить до зростання інтенсивності їх екситонної люмінесценції на 20-70%. Цей ефект пояснено пасивуванням атомарним воднем поверхні КТ, тобто зменшенням кількості поверхневих безвипромінювальних пасток.
Шостий розділ присвячений дослідженню методом КРС LO-фонон-плазмових збуджень в InAs/AlSb структурах з InAs квантовою ямою (КЯ) та розмірних ефектів в іонно-імплантованих InGaAs/GaAs КЯ.
Практично ненапружена InAs/AlSb гетероструктура із ”сімейства 6,1 Е” володіє унікальними властивостями, що обумовлено великим розривом зони провідності (? 1,35 еВ) між Г мінімумом InAs і мінімумом Х AlSb і малою ефективною масою електрона в InAs КЯ. Концентрація 2D електронів в InAs КЯ може досягати 1012 см-2, а рухливість при низькій температурі ~ навіть для нелегованих структур. Джерелом цих електронів є донорні стани GaSb захисного шару, AlSb бар'єрних шарів і інтерфейсні донорні стани.
Досліджувались нелеговані InAs/AlSb(24 нм) структури з InAs КЯ номінальної товщини 15 нм і 32 нм та різним типом інтерфейсних зв'язків і технології їх реалізації.
Значний фундаментальний і практичний інтерес представляють дослідження резонансної поведінки змішаних LO-фонон-плазмових збуджень при збуджені з енергією кванта поблизу оптичних щілин, енергетичні стани яких незаповнені електронами.
Частоти змішаних міжпідзонних плазмон-фононних збуджень мод для легованої квантової ями визначаються з рівності нулю дійсної частини діелектричної функції = 0.
,
де () - частота LO (ТО) фононів, - міжзонне розщеплення між першою збудженою і основною підзонами, - ефективна плазмова частота, - Кулонівський матричний елемент взаємодії між основним і збудженим станами для квантової ями, - електронна густина в КЯ. залежить від обох величин і .
Для InAs/AlSb структури з InAs КЯ товщиною 15 нм високочастотна мода має плазмон-подібний характер і , в той час як низькочастотну фононно-подібну моду можна розглядати як сильно екранований LO фонон . мода має спостерігатись при . В наших експериментах ми не виявили моду, що може бути пов'язане як із значним затуханням Ландау, так і ефектами уширення зумовленими зіткненнями.
На рис. 10 показано спектри КРС InAs/AlSb структур з різним типом інтерфейсів при збуджені поблизу резонансу з оптичною щілиною Е1 InAs (2,49 (2,61) еВ при Т = 300 (90) К). Спектри нормувались на інтенсивність LO(AlSb) моди (340,4 см-1). В спектрі КРС реєструються дві лінії в області частот 220ч240 см-1. Низькоенергетична лінія відповідає моді, а високоенергетична лінія - неекранованій LO-фононній моді InAs КЯ. Із рис. 10 видно, що зміна типу інтерфейсу приводить до значної відмінності у співвідношенні інтенсивності моди і неекранованого LO(InAs) фонона, енергетичного положення моди, неекранованого LO(InAs) і LO(AlSb) фононів. Найбільша інтенсивність і найменша напівширина моди має місце для зразка з InSb-подібним інтерфейсом, вирощеним із зупинкою МПЕ на інтерфейсі. Низькочастотний зсув моди від 231.8 см-1 (крива а) до 231 см-1 (крива б) і 229,2 см-1 (крива в) свідчить про збільшення концентрації 2D-електронів, а зменшення інтенсивності і збільшення її напівширини - про зменшення рухливості електронів.
Невеликий низькочастотний зсув лінії неекранованого LO(InAs) фонона () для зразка вирощеного без зупинки росту на інтерфейсі обумовлений пружними напруженнями розтягу в InAs шарі. Для всіх зразків частота частота LO(AlSb) дещо перевищує значення, характерне для об'ємного AlSb. Аналіз показав, що цей зсув обумовлений утворенням твердого розчину AlSb1-xAsx, причому оцінена нами концентрація As для структур із AlAs інтерфейсом досягає значень х ? 0,10.
Методом КРС виявлений ефект немонотонних структурних перетворень при імплантації іонів Ar+ в GaAs, який заключається в тому, що стандартний процес структурного розупорядкування (зменшення розмірів мікрокристалічних областей) з ростом дози імплантації змінюється зворотнім ефектом відновлення кристалічної структури (збільшення розмірів мікрокристалітів).
Для імплантованих іонами As+ і термічно відпалених In0.253Ga0.747As/GaAs структур з квантовою ямою з'ясовано основні закономірності змін кристалічної структури і електронної зонної структури. Показано, що низькочастотне зміщення і асиметрія форми LO(GaAs) фононної лінії InGaAs/GaAs КЯ обумовлені розмірним ефектом, який пояснено на основі моделі ”просторової кореляції фононів”. Встановлено, що домінуючим ефектом впливу імплантації на кристалічну структуру GaAs і InGaAs є утворення значної концентрації точкових дефектів і деформацій стиску аж до -0.1%. При термічному відпалі імплантованої структури відбувається релаксація деформацій стиску. Однак, залишкові заряджені точкові дефекти і вільні носії заряду обумовлюють голубий зсув краю поглинання InGaAs КЯ на 22 меВ і істотне зменшення часу життя нерівноважних носіїв заряду.
ВИСНОВКИ
У дисертації вирішено наукову проблему встановлення взаємозв'язку між оптичними та структурно-морфологічними властивостями низькорозмірних структур на основі напівпровідників А2В6 і А3В5.
Викладені в дисертаційній роботі результати досліджень впливу структурних змін напівпровідникових А3В5 і А2В6 низькорозмірних структур на їх оптичні властивості дозволили виявити та одержати інформацію про ряд нових фізичних ефектів та процесів, що відбуваються в напівпровідниках при пониженні їх розмірності. Виходячи з аналізу проведених досліджень можна сформулювати такі найважливіші результати та висновки роботи:
1. Для InxGa1-xAs/GaAs структур (х = 0,20ч0,35) встановлені особливості процесу формування InxGa1-xAs КТ:
а) на початковому етапі 2D-3D переходу в InxGa1-xAs/GaAs структурах реалізується самоіндуковане формування InxGa1-xAs наноострівців двох типів: 3D острівців і 2D-подібних острівців. Острівці мають еліптичну форму основи з орієнтацію головної і побічної осей вздовж [] і [011] напрямків;
б) виявлено вертикальне впорядкування наноострівців з ознаками дальнього порядку в латеральній площині. Визначені середні значення деформацій і концентрації індію в InxGa1-xAs шарах структури. Отримані профілі розподілу індію в InxGa1-xAs шарі вздовж напряму росту структури. Результати досліджень підтверджують важливу роль сегрегації атомів In і інтердифузії атомів Ga із GaAs шарів при формуванні InxGa1-xAs КТ;
в) запропонована фізична модель механізму формування InxGa1-xAs КТ, яка враховує ефекти сегрегації і інтердифузії атомів In/Ga і дозволяє адекватно пояснити експериментальні результати отримані методами АСМ, ФЛ, КРС і реннгенівської дифракції.
2. З'ясовані основні закономірності латерального впорядкування (In,Ga)As КТ (КН) у InxGa1-xAs/GaAs наноструктурах:
a) при збільшенні кількості періодів багатошарової InхGa1-хAs/GaAs структури спостерігається поліпшення латерального впорядкування і однорідності розмірів КТ і КН;
б) зміна товщини розмежовуючого шару і концентрації індію може приводити до утворення однорідних періодичних ланцюжків КТ і КН. Простежена еволюція зміни їх геометричних параметрів і орієнтації;
в) збільшення оптичної анізотропії випромінювання КТ і КН корелює з анізотропією релаксації пружних деформацій в двох перпендикулярних напрямах [011] і [] і асиметрією їх форми;
г) механізм латерального впорядкування КТ і КН в багатошарових структурах обумовлений анізотропією пружних властивостей розмежовуючого шару і поверхневої дифузії адатомів, взаємодією пружних деформаційних полів КТ внаслідок їх перекриття в 2D змочуючому шарі.
3. Методом рентгенівської дифракції з'ясовані закономірності розподілу деформацій в багатошарових In0,3Ga0,7As/GaAs структурах з квантовими нитками: просторове впорядкування квантових ниток (латеральне і вертикальне) спричинює квазіперіодичний розподіл деформації, який істотно анізотропний по відношенню до кристалографічних напрямків типу <011>;
4. Використовуючи бічні поверхні овальних дефектів в якості природно розорієнтованих ростових поверхонь експериментально отримано підтвердження домінуючої ролі індукованої деформаціями кінетики анізотропії росту, відповідальної за формування ланцюжків квантових точок в (In,Ga)As/GaAs багатошарових структурах, в порівнянні із селективним механізмом формування квантових точок на поверхневих сходинах підкладок з розорієнтованими поверхнями. Показано, що напрямки орієнтації ланцюжків квантових точок не змінюються при відхиленнях ростової орієнтації поверхні (100) на 0,7° в напрямку [] і 8° в напрямку [011].
5. Вперше проведено систематичні дослідження морфології мікродефектів для In0,45GaAs0,55/GaAs(N11)A/B структур з квантовими точками. Показано, що домінуючим чинником в зміні форми мікродефектів є анізотропія пружних властивостей високоіндексних поверхонь. Встановлено, що ефект латерального впорядкування КТ на високоіндексних поверхнях визначається анізотропією пружних властивостей поверхні і пружною взаємодією сусідніх КТ в площині шару.
6. Методом КРС підтверджено істотну роль процесів інтердифузії та сегрегації атомів Cd в процесі вирощування CdSe/ZnSe наноструктур методом МПЕ. Останнє приводить до утворення 2D-шарів CdxZn1-xSe з внутрішньошаровими включеннями Cd-збагачених острівців. Експериментально підтверджено взаємозв'язок неоднорідного уширення смуги випромінювання острівців із флуктуаціями їх компонентного складу. Обґрунтувано локалізацію дефектів вакансійного типу на гетероінтерфейсі наноострівець - бар'єрний шар.
7. Виявлена анаомально інтенсивна антистоксова ФЛ CdSe/ZnSe наноструктур пояснена з використанням моделі двоступеневого процесу збудження через реальні проміжні глибокі енергетичні рівні, які включають катіонні вакансії. Досліджено ефективну випромінювальну рекомбінацію екситонів за участю фононів при переході від енергії збудження, що відповідає локалізованим станам, до енергій, що відповідають делокалізованим екситонним станам. Отримані експериментальні дані інтерпретовані в рамках моделі ефективного екситонного краю рухливості.
8. Експериментально досліджені випромінювальні властивості синтезованних хімічним методом нанокристалів CdTe, поверхня яких пасивована тіогліколевою кислотою. Показана можливість пасивації [111]Те граней НК CdTe молекулами води. Побудована енергетична діаграма таких нанокристалів з врахуванням поверхневих станів, що виникають внаслідок пасивації поверхні. Вперше виявлений низькоенергетичний зсув максимуму ФЛ водного колоїдного розчину нанокристалів CdTe в околі фазового переходу рідина _ лід, який пояснено зростанням поверхневого заряду і пов'язаного з ним електричного поля при замерзанні розчину.
9. Показано принципову можливість подавлення безвипромінювального поверхневого каналу рекомбінації CdSXSe1-X КТ обробкою структур у низькотемпературній (Т < 300 0С) водневій плазмі високочастотного розряду, що приводить до зростання інтенсивності їх екситонної люмінесценції на 20-70%. Ефект пояснено пасивуванням атомарним воднем поверхні КТ.
10. Методом резонансного КРС досліджено міжпідзонні LO-фонон-плазмові збудження в InAs/AlSb наноструктурах з InSb- і AlAs-подібним інтерфейсом. Встановлено, що при InSb-подібному інтерфейсі має місце зменшення концентрації і збільшення рухливості 2D електронів в InAs КЯ. У випадку AlAs-інтерфейса на гетерограниці КЯ-бар'єр утворюється твердий розчин Al1-xSbxAs (х ? 0,1). Виявлені значні зміни концентрації 2D електронів при низькій температурі в залежності від енергії кванта збудження.
11. Для імплантованих іонами As+ і термічно відпалених In0,253Ga0,747As/GaAs структур з квантовою ямою з'ясовані основні закономірності змін кристалічної структури і електронної зонної структури. Показано, що низькочастотне зміщення і асиметрія форми LO(GaAs) фононної лінії InGaAs/GaAs КЯ у спектрах КРС обумовлені розмірним ефектом, який пояснено на основі моделі ”просторової кореляції фононів”. Встановлено, що домінуючим ефектом впливу імплантації на кристалічну структуру GaAs і InGaAs є утворення значної концентрації точкових дефектів і деформацій стиску аж до -0,1%. Останні релаксують при термічному відпалі. Залишкові заряджені точкові дефекти і вільні носії заряду обумовлюють голубий зсув краю поглинання InGaAs КЯ і істотне зменшення часу життя нерівноважних носіїв заряду.
Таким чином, в роботі виявлено та інтерпретовано різноманітні фізичні ефекти, пов'язані із взаємозв'язком структурних і оптичних властивостей напівпровідникових А3В5 і А2В6 низькорозмірних структур. В сукупності результати дисертації являють собою систему взаємодоповнюючих фундаментальних і діагностичних даних про природу механізму самоорганізації наноструктур шляхом 2D-3D переходу, механізми самоорганізованого латерального впорядкування КТ і КН та особливості їх випромінювальних властивостей, вплив ефектів компонентної неоднорідності та структурних дефектів на випромінювальну рекомбінацію носіїв заряду, екситон-фононну взаємодію, фононні збудження у наноострівцях, а також про зміну параметрів і фізичних властивостей наногетероструктур при зміні товщини шарів і компонентного складу. Отримані в дисертації нові дані важливі для науки та виробництва. В наукових дослідженнях вони повинні враховуватись при вирішені фізичних проблем впливу структурних параметрів на оптичні властивості наноструктур. На практиці їх необхідно застосовувати при розробці елементної бази опто- і наноелектронних пристроїв з використанням методів нанотехнологій.
ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНО В РОБОТАХ:
Valakh M.Ya., Strelchuk V.V., Toropov A.A., Sorokin S.V., Ivanov S.V., Kop'ev P.S., Mestres N., Pascual J., Shubina T.V., Pozina G., Monemar B. Optical investigation of CdSe/ZnSe quantum nanostructures // Semicond. Sci. Technol.- 2002.- V.17.- P. 173-177.
Артамонов В.В., Валах М.Я., Громашевский В., Нечипорук В.Д., Стрельчук В. В., Юхимчук В.О. Спектроскопия КРС ионно-имплантированых слоев GaAs // Физика и техника полупроводников.- 1992.- Т. 26, Вып. 4.- С. 725-729.
Valakh M.Ya., Sadofyev Yu.G., Korsunska N.O., Semenova G.N., Strelchuk V.V., Borkovska L.V., Vuychik M.V., Sharibaev M. Deep-level defects in CdSe/ZnSe QDs and giant anti-Stokes photoluminescence // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics.- 2002.- V. 5, № 3.- P. 254-257.
Semenova G.N., Venger E.F., Valakh M.Ya., Sadofyev Yu.G., Korsunska N.O., Strelchuk V.V., Borkovska L.V., Papusha V.P., Vuychik M.V. Optical investigation of point defects on quantum dot CdSe/ZnSe interface // J. Phys.: Condens. Matt.- 2002.- V. 14.- P.13375-13380.
Валах М. Я., Стрельчук В. В., Артамонов В. В., Вуйчик М. В., Іванов С. В., Сорокін С. В., Шубіна Т. В. Фотолюмінесценція та комбінаційне розсіювання світла CdSe/ZnSe наноструктур // Фізичний збірник НТШ.- 2002.- T. 5.- C. 140-148.
Strelchuk V.V., Valakh M.Ya., Vuychik M.V., Ivanov S.V., Kop'ev P. S., Shubina T. V. High-efficient up-conversion of photoluminescence in in CdSe quantum dots grown in a ZnSe matrix // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics.- 2002.- V. 5, № 4.- Р. 343-346.
Валах М.Я., Венгер Е.Ф., Садофьев Ю.Г., Корсунская Н.Е., Семенова Г.Н., Стрельчук В.В., Борковская Л.В., Вуйчик Н.В. Собственные структурные дефекты и антистоксовое излучение в многослойных CdSe/ZnSe структурах с квантовыми точками // Известия РАН: Серия физическая.- 2003.- Т. 67, № 2.- С. 215-218.
Valakh M.Ya., Korsunska N.O., Sadofyev Yu.G., Strelchuk V.V., Semenova G.N., Borkovska L.V., Artamonov V.V., Vuychik M.V. Anti-Stokes Photoluminescence and structural defects in CdSe/ZnSe nanostructures // Matter. Scie.&Eng. B.- 2003.- V. 101.- P.255-258.
Borkovska L.V., Valakh M.Ya., Venger E. F., Sadofyev Yu.G., Korsunska N.O., Strelchuk V.V., Semenova G.N., Vuychik M.V. Investigation of inhomogeneous broadening of CdSe/ZnSe nanoislands photoluminescence band by resonant excitation methods // Physica E.- 2003.- V. 17.- P. 93-94.
Валах М.Я., Вуйчик Н.В., Стрельчук В.В., Сорокин С.В., Шубина Т.В., Иванов С.В., Копьев П.С. Низкотемпературная антистоксовая фотолюминесценция в CdSe/ZnSe наноструктурах // Физика и техника полупроводников.- 2003.-
Т. 37, Вып. 6.- С.724-729.
Стрельчук В.В., Валах М.Я., Венгер Є.Ф., Садоф'єв Ю.Г., Корсунська Н.О., Семенова Г.М., Борковська Л.В., Вуйчик М.В. Компонентне змішування і механічні напруження в гетероструктурах CdSe/ZnSe з квантовими точками // Журнал фізичних досліджень. - 2003.- Т. 7, № 3.- С. 1-5.
Валах М.Я., Стрельчук В.В., Вуйчик Н.В., Иванов С.В., Копьев П.С., Торопов А.А., Шубина Т.В. Экситонная рекомбинация около края подвижности в CdSe/ZnSe наноструктурах // Фізика и техника полупроводников.- 2003.- Т. 37, Вып. 11.- С.1374-1379.
Стрельчук В.В., Кладько В.П., Валах М.Я., Мачулін В.Ф., Корчовий А.А., Гулє Є.Г., Коломис О.Ф., Masur Yu.I., Wang Z.M., Xiao M., Salamo G.J. Дослідження самоіндукованих квантових точок в InхGa1-хAs/GaAs багатошарових наноструктурах // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. - 2003. - Т. 1, № 1.- С. 309-327.
Кладько В.П., Мачулин В.Ф., Прокопенко И.В., Стрельчук В.В., Гудыменко А.И., Корчевой А.А. Рентгенодифракционные исследования 2D-3D структурных переходов в наноразмерных многослойных периодических структурах // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. - 2003. - Т. 1, № 2.- С. 447-457.
Valakh M.Ya., Strelchuk V.V., Kolomys O.F., Hartnagel H.L., Sigmund J. Resonance Raman scattering by intersubband plasmon-phonon excitations in InAs/AlSb structures // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics.- 2003.- V. 6, № 3.- P. 287-293.
Валах М.Я., Семенова Г.Н., Садофьев Г.Ю., Стрельчук В.В. Резонансное антистоксовое и стоксовое КРС в CdSe/ZnSe наноструктурах // Физика твердого тела.- 2004.- Т. 46, Вып. 1.- С. 174-176.
Артамонов В.В., Байдулаева А., Власенко А.И., Вуйчик Н.В., Литвин О.С., Мозоль П.Е., Стрельчук В.В. Атомно-силовая микроскопия и рамановское рассеяние света лазерно индуцированного структурного разупорядочения на поверхности р-CdTe // Физика твердого тела. - 2004.- Т. 46, Вып. 8.- С. 1489-1493.
Kunets V.P., Kulish N.R., Strelchuk V.V., Nazarov A.N., Tkachenko A.S., Lysenko V.S., Lisitsa M.P. CdSSe quantum dots: effect of the hydrogen RF plasma treatment on exciton luminescence // Physica E.- 2004.- V. 22, № 4.- P. 804-807.
Стрельчук В.В., Валах М.Я., Литовченко В.Г., Sigmund J., Hartnagel H.L. Проявление межподзонных плазмон-фононных возбуждений и особенностей интерфейсов в спектрах КРС структур InAs/AlSb с квантовыми ямами // Известия РАН. Серия физическая. - 2004. -Т. 68, № 1. - С. 51-54.
Tomm J.W., Strelchuk V.V., Gerhardt A., Zeimer U., Zorn M., Kissel H., Weyers M. Properties of As+-implanted and annealed GaAs and InGaAs quantum wells and band-structure modifications // Journal Applied Physics - 2004. - V. 95, №3.- Р. 1122-1126.
Wang Zh.M., Mazur Yu.I., Salamo G.J., Lytvyn P.M., Strelchuk V.V., Valakh M.Ya. Persistence of (In,Ga)As quantum-dot chains under index deviation from GaAs(100) // Appl. Phys. Lett.- 2004.- V. 84, № 23.- P. 4681-4683.
Валах М.Я., Стрельчук В.В., Коломыс О.Ф., Yu.I. Mazur, Z.M. Wang, M.Xiao, Salamo G.J. Резонансное КРС и АСМ многослойных InGaAs/GaAs наноструктур с квантовыми точками // Физика и техника полупроводников.- 2005.- Т. 39, Вып.1.- С. 140-144.
Lytvyn P. M., Prokopenko I. V., Strelchuk V. V., Mazur Yu. I., Wang Zh. M., Salamo G. J. Microsize defects in InGaAs/GaAs (N11)A/B multilayers quantum dot stacks // J. Crystal Growth.- 2005.- V. 284, № 1-2.- P. 47-56.
Strelchuk V.V., Kladko V.P., Valakh M.Ya., Yefanov O.M., Kolomys O.F., Gudymenko O.I., Mazur Yu.I., Wang Z.M., Salamo G.J. Anisotropy of elastic deformations in multilayer (In,Ga)As/GaAs structures with quantum wires: X-ray diffractometry study // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics.- 2005.- V. 8, № 1.- P.35-41.
Стрельчук В.В., Валах М.Я., Гуле Є.Г., Коломыс О.Ф., Лысиця М.П., Mazur Yu.I., Wang Z.M., Salamo G.J. Модификация свойств многослойных наноструктур (In,Ga)As/GaAs с квантовыми нитями при термическом отжиге // Нано- и микросистемная техника. - 2005. - Т. 9. - C.10-18.
Strelchuk V.V., Lytvyn P.M., Lysytsya M.P., Valakh M.Ya., Kolomys O.F., Mazur Yu.I., Wang Zh.M., Salamo G.J. Radiation anisotropy and ordering effects inherent to quantum dots and wires in (In,Ga)As/GaAs nanostructures // Ukraine Journal Physics Optic - 2005. - V. 6, № 2.- Р. 78-82.
Mazur Yu. I., Wang Zh. M., Tarasov G.G., Wen H., Strelchuk V., Guzun D., Xiao M., Salamo G. J. Strong Optical nonlinearity in Strain-Induced Lateraly ordered In0,4Ga0,6As on GaAs (311)A Quantum Wires // Journal Applied Physics - 2005.- V. 98, № 5.- P. 53711-1 -53711-7.
28. Валах М.Я., Иванов С.В., Местрес Н., Паскуал Ж., Сорокин С.В., Стрельчук В.В., Шубина Т.В. КРС в сверхтонких квантовых структурах CdSe/ZnSe // Труды второго российско-украинского семинара “Нанофизика и наноэлекроника”.- Киев, 2000.- С. 69-70.
29. Shubina T.V., Valakh M.Ya., Strelchuk V.V., Toropov A.A., Sorokin S.V., Ivanov S.V., Kop'ev P.S., Mestres N., Pascual J., Waag A., Landwehr G. Resonant Raman scattering and photoluminescence studies of CdSe-based nanostructures composition // The 10th International Conference on II-VI Compound.- Bremen (Germany), 2001.- Р. Mo-P60.
30. Валах М.Я., Стрельчук В.В., Иванов С.В., Копьев П.С., Сорокин С.В., Торопов А.А., Шубина Т.В., Вааг А., Ландвер Г. Эффекты компонентного смешивания в спектрах фотолюминесценции и комбинационного рассеяния света // Тезисы докладов. V Российская конференция по физике полупроводников, “ПОЛУПРОВОДНИКИ-2001”.- Нижний Новгород (Россия), 2001.- Т. 1.- С. 27.
31. Semenova G.N., Valakh M.Ya., Venger Ye. F., Sadofyev Yu.G., Korsunska N.O., Strelchuk V.V., Borkovska L.V., Vuychik M.V., Sharibaev M. Optical diagnostic of intermixing effects and strains in CdSe/ZnSe nanoisland structures // Abstracts of Expert Evolution Control of Compound Semiconductor Materials & Technologies.- Budapest (Hungary), 2002.- Р. PO-F16.
32. Стрельчук В.В., Валах М.Я., Венгер Е.Ф., Садофьев Ю.Г., Корсунская Н.Е., Семенова Г.Н., Борковская Л.В., Вуйчик Н.В. Компонентное смешивание и механические напряжения в гетероструктурах CdSe/ZnSe с квантовыми точками // Тези доповідей “1-ої Українська наукова конференція з фізики напівпровідників (УКФН-1)”.- Одеса, 2002.- Т. 1.- С. 107.
33. Валах М.Я., Коломыс О.Ф., Стрельчук В.В., Юхимчук В.О. Спектроскопія КРС і фотолюмінесценція Si+-імплантованних шарів GaAs орієнтації (100) і (211) // Матеріали IX Міжнародної конференції „Фізика і технологія тонких плівок”.- Яремча (Україна), 2002.- Т. 2.- С. 37-38.
34. Валах М.Я., Стрельчук В.В., Коломис О.Ф., Литовченко В.Г., Харнагель H.L., Зигмунд Й. Резонансное КРС на межподзонных плазмон-фононных возбуждениях // Тези доповідей. IV Міжнародна школа-конференція “Актуальні проблеми фізики напівпровідників”.- Дрогобич (Україна), 2003.- С. 125-126.
35. Artamonov V.V., Baidullaeva A., Vlasenko A.I., Vuychik M.V., Mozol' P.O., Strelchuk V.V. Raman scattering and AFM investigation of nanoclusters formated on the surface of CdTe crystals by laser irradiation // XVI International Scholl-Seminar “Spectroscopy of Molecules and Crystals”.- Sevastopol (Ukraine), 2003.- Р. 103.
36. Strelchuk V.V., Valakh M.Ya., Vuychik M.V., Ivanov S.V., Kop'ev P. S., Shubina T. V. High-efficient up-conversion of photoluminescence in in CdSe quantum dots grown in a ZnSe matrix // 10-th International Symposium on Nanostructures: Physics and Technology. Proceedings of SPIE.- 2003.- V. 5023.- P. 75-78.
37. Валах М.Я., Вуйчик Н.В., Лисица М.П., Стрельчук В.В., Иванов С.В., Копьев П.С., Торопов А.А., Шубина Т.В. Влияние интердиффузии и структурных дефектов на оптические свойства СdSe/ZnSe наноструктур // Сборник тезисов Четвертого Международного украинско-русского семинара ”НАНОФИЗИКА и НАНОЭЛЕКТРОНИКА“.- Киев, 2003.- С. 12-13.
38. Feichuk P.I., Shcherbak L.P., Kovalenko M.V., Strelchuk V.V., Bryksa V.P., Kolomys O.F., Krylyuk S.G., Korbutyak D.V., Valakh M.Ya. Growth and optical properties of thiol-stabilized CdTe nanocrystals // Abstracts of The Fourteenth International Conference on Crystal growth in Conjunction with the twelth International Conference on Vapor Growth and Epitaxy.- Grenoble (France), 2004.- P. 194.
39. Strelchuk V.V., Feichuk P.I., Shcherbak L.P., Kovalenko M.V., Bryksa V.P., Kolomys O.F., Krylyuk S.G., Korbutyak D.V., Valakh M.Ya. Radiative electron-hole recombination and degradation process in thiol-stabilized CdTe nanocrystals // E-MRS 2004 FALL MEETING.- Warsaw (Poland), 2004.- P. 204-205.
40. Стрельчук В.В., Валах М.Я., Коломис О.Ф., Литвин П.М., Мачулін В.Ф., Masur Yu.I., Wang Z.M., Salamo G.J. Оптичні та АСМ дослідження самовпорядкування квантових точок в напівпровідникових InGaAs/GaAs структурах // Тези конференції ”Нанорозмірні системи. Електронна, атомна будова та властивості” (НАНСИС 2004).- Київ, 2004.- С. 315.
41. Крилюк С.Г., Фейчук П.І., Щербак Л.П., Стрельчук В.В., Брикса В.П., Коломис О.Ф., Корбутяк Д.В., Валах М.Я. Люмінесцентні дослідження колоїдних розчинів нанокристалів СdTe // Тези конференції. ІІ Українська Наукова конференція з фізики напівпровідників (УНКФН-2).- Чернівці-Вижниця (Україна), 2004.- Т. 1.- С. 140.
42. Панчук О.Е., Фейчук П.І., Щербак Л.П., Коваленко М.В., Крилюк С.Г., Стрельчук В. В. Кріомодифікація оптичних властивостей наночастинок СdTe // Тези доповідей. ”XI Українська конференція з неорганічної хімії”.- Ужгород, 2004.- С. 209.
43. Валах М.Я., Стрельчук В. В., Коломыс А.Ф., Литвин П.М., Mazur Yu.I., Wang Z.M., Salamo G.J. Эффекты пространственного упорядочения в многослойных InxGa1-xAs/GaAs структурах с квантовыми точками и квантовыми нитями // Тезиcы докладов. Пятый международный российско-украинский семинар.- Санкт-Петербург (Роcсия), 2004.- С. 32-33.
44. Yefanov O.N., Kladko V.P., Gudumenko O.Y., Strelchuk V.V., Masur Yu.I., Wang Z.M., Salamo G.J. Investigation of deformation fields anisotropy in multilayer (In,Ga)As/GaAs structures with quantum wires by HRXRD // Abstracts of E-MRS 2005 Fall Meeting.- Warsawa (Poland), 2005.- P. 21.
45. Валах М.Я., Стрельчук В. В., Литвин П.М., Коломыс А.Ф., Mazur Yu.I., Wang Zh.M., Salamo G.J. Анизотропия излучающих свойств и фононные спектры в пространственно-упорядоченных (In,Ga)As/GaAs наноструктурах // Сборник тезисов VI Международного украинско-российского семинара ”НАНОФИЗИКА и НАНОЭЛЕКТРОНИКА”.- Киев, 2005.- С. 111-112.
46. Валах М.Я., Стрельчук В. В., Коломыс А.Ф., Литвин П.М., Mazur Yu.I., Wang Zh.M., Salamo G.J. Эффекты латерального упорядочения (In,Ga)As квантовых точек и нитей в многослойных (In,Ga)As/GaAs структурах на подложках ориентаций (100) и (N11) // Материалы совещания. ”Нанофотоника”, Інститут физики микроструктур.- Нижний Новгород (Россия), 2005.- С. 114-115.
47. Krylyuk S.G., Strelchuk V.V., Kalytchuk S.M., Korbutyak D.V., Valakh M.Ya., Khalavka Y.B., Feichuk P.I., Shcherbak L.P. Luminescence studies of heat treatment influence on size distribution of CdTe nanocrystals // Abstracts of 12th International Conference on II-VI Compounds.- Warsaw (Poland), 2005.- P. 191.
АНОТАЦІЯ
Стрельчук В.В. ”Оптичні і структурно-морфологічні властивості низькорозмірних структур на основі напівпровідників А3В5 і А2В6 ”. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.10 - фізика напівпровідників і діелектриків. - Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, Київ, 2006.
Дисертацію присвячено вирішенню проблеми взаємозв'язку між структурно-морфологічними і оптичними властивостями низькорозмірних структур на основі напівпровідників А3В5 і А2В6. З'ясовано закономірності процесу зародження та латерального впорядкування квантових точок (наноострівців) і квантових ниток, отриманих на основі процесів самоорганізації у напружених гетероструктурах. Показано, що на ранніх стадіях осадження (In,Ga)As/GaAs (CdSe/ZnSe) гетероструктур утворюється 2D шар, який включає внутрішньошарові плоскі наноострівці, збагачені In (Cd), що обумовлено аномально інтенсивною деформаційно-стимульованою інтердифузією та сегрегацією атомів у напружених гетероструктурах. З'ясовано основні закономірності впливу високих градієнтних полів анізотропних напружень у наноструктурах на просторове впорядкування, покращення однорідності розмірів та оптичну анізотропію випромінювання квантових точок та ниток. Виявлено та досліджено вплив компонентної неоднорідності та структурних дефектів на випромінювальну рекомбінацію носіїв заряду, екситон-фононну взаємодію, фононні збудження, антистоксове випромінювання у наноострівцях. З'ясовано вплив пасивації обірваних поверхневих зв'язків у нанокристалах, синтезованих хімічними методами, на їх випромінювальну рекомбінацію. Для InAs/AlSb наноструктур виявлено вплив типу інтерфейсу на концентрацію, рухливість 2D електронів в InAs КЯ та міжпідзонні LO-фонон-плазмонні збудження.
Ключові слова: напівпровідникова наноструктура, квантова точка, квантова нитка, інтердифузія, сегрегація, деформація, оптична спектроскопія, плазмон-фононна мода.
Strelchuk V.V. Optical and structural-morphological properties of low-dimensional structures based on А3В5 and А2В6 semiconductors. - Manuscript.
The thesis for a doctor of sciences degree in physics-and-mathematical sciences by the speciality 01.04.10 - physics of semiconductors and dielectrics. - V. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, NAS of Ukraine, Kyiv, 2006.
The thesis is devoted to solving the problem of interrelations between structural-morphological and optical properties of low-dimensional structures based on А3В5 and А2В6 semiconductors. We ascertained the regularities of processes responsible for nucleation and lateral ordering the quantum dots (nanoislands) as well as quantum wires prepared using self-assembling in strained heterostructures. It is shown that the early stages of (In,Ga)As/GaAs (CdSe/ZnSe) heterostructure deposition are characterized by creation of 2D layer that contains interlayer plain nanoislands enriched with In (Cd), which is caused by abnormally intense deformation-enhanced interdiffusion and segregation of atoms in these strained heterostructures. Also, we ascertained the main regularities inherent to the influence of high gradient fields of anisotropic strains in the nanostructures on spatial ordering, improvement in size homogeneity as well as optical anisotropy of emission from quantum dots and wires. We found and studied the effects of component non-homogeneity and structural defects on radiative recombination of charge carriers, exciton-phonon interaction, phonon excitations, anti-Stokes emission in nanoislands. We studied also the influence of passivation of broken surface bonds in nanocrystals synthesized by chemical methods on their radiative recombination. In InAs/AlSb nanostructures, we reveal the effect of the interface type on the concentration, mobility of 2D electrons InAs QDs as well as intersubband LO-phonon plasmon excitations.
Keywords: semiconductor nanostructure, quantum dot, quantum wire, interdiffusion, segregation, strain, optical spectroscopy, plasmon-phonon mode.
Стрельчук В.В. ”Оптические и структурно-морфологические свойства низкорозмерных структур на основе полупроводников А3В5 и А2В6 ”. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков. - Институт физики полупроводников им. В.Е. Лашкарева НАН Украины, Киев, 2006.
Диссертация посвящена решению проблемы взаимосвязи между структурно-морфологическими и оптическими свойствами низкоразмерных структур на основе полупроводников А3В5 і А2В6. Методами оптической спектроскопии, атомно-силовой микроскопии и высокоразрешающей рентгеновской дифракции исследованы закономерности процесса зарождения и латерального упорядочения квантовых точек (наноостровков) и квантовых нитей, полученных в результате процессов самоорганизации в напряженных гетероструктурах. Показано, что на ранних стадиях эпитаксиального осаждения (In,Ga)As/GaAs (CdSe/ZnSe) гетероструктур образовывается 2D слой, который включает внутрислоевые плоские наноостровки обогащенные In (Cd) вследствие аномально интенсивной деформационно-стимулированной интердифузии и сегрегации атомов в напряженных гетероструктурах. Исследованы основные закономерности влияния высоких градиентных полей анизотропных деформаций в наноструктурах на пространственное упорядочение, улучшение однородности размеров и оптическую анизотропию излучения квантовых точек и нитей. Впервые использовались боковые поверхности овальных дефектов в роли природно разориентированных ростовых поверхностей. Экспериментально получено подтверждение доминирующей роли индуцированной деформацией кинетики анизотропии роста, ответственной за формирование цепочек квантовых точек в (In,Ga)As/GaAs многослойных структурах, в сравнении с механизмом формирования квантовых точек на поверхностных ступеньках подложек с разориентированными поверхностями. Показано, что направление ориентации цепочек квантовых точек не изменяется при отклонении ориентации ростовой поверхности (100) на 0,7° в направлении [] і 8° в направлении [011].
Обнаружено и исследовано влияние эффектов компонентной неоднородности и структурных дефектов на излучательную рекомбинацию носителей заряда, экситон-фононное взаимодействие, фононные возбуждения, антистоксовое излучение в наноостровках. Показана возможность пассивации оборванных связей на поверхности квантовых точек синтезированных химическими методами и увеличения квантового выхода экситонной фотолюминесценции.
Методом резонансного КРС исследованы межподзонные плазмон-фононные возбуждения в InAs/AlSb наноструктурах с InSb- і AlAs-подобным интерфейсом. Для InSb-интерфейса имеет место уменьшение концентрации и увеличение подвижности 2D электронов в InAs КЯ. В случае AlAs-интерфейса на гетерогранице квантовая яма-барьер образуется твердый раствор Al1-xSbxAs (х ? 0,1). Обнаружены значительные изменения концентрации 2D электронов при низкой температуре в зависимости от энергии кванта возбуждения.
Ключевые слова: полупроводниковая наноструктура, квантовая точка, квантовая нитка, интердифузия, сегрегация, деформация, оптическая спектроскопия, плазмон-фононная мода.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Нанорозмірні матеріали як проміжні між атомною та масивною матерією. Енергетичні рівні напівпровідникової квантової точки і їх різноманіття. Літографічний, епітаксіальний та колоїдний метод отримання квантових точок, оптичні властивості та застосування.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 09.04.2010Кристалічна структура та фононний спектр шаруватих кристалів. Формування екситонних станів у кристалах. Безструмові збудження електронної системи. Екситони Френкеля та Ваньє-Мотта. Екситон - фононна взаємодія. Екситонний спектр в шаруватих кристалах.
курсовая работа [914,3 K], добавлен 15.05.2015Суть процесу формування верхнього шару металу в умовах пружної і пластичної деформації. Дослідження структурних змін і зарядового рельєфу поверхні при втомі металевих матеріалів. Закономірності формування енергетичного рельєфу металевої поверхні.
курсовая работа [61,1 K], добавлен 30.06.2010Природа електронних процесів, що відбуваються при високоенергетичному збудженні і активації шаруватих кристалів CdI2. Дослідження спектрів збудження люмінесценції і світіння номінально чистих і легованих атомами металів свинцю кристалів йодистого кадмію.
курсовая работа [666,8 K], добавлен 16.05.2012Види магнітооптичних ефектів Керра. Особливості структурно-фазового стану одношарових плівок. Розмірні залежності магнітоопіру від товщини немагнітного прошарку. Дослідження кристалічної структури методом електронної мікроскопії та дифузійних процесів.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 19.04.2016Електрофізичні властивості гранульованих плівкових сплавів в умовах дії магнітного поля. Дослідження електрофізичних властивостей двошарових систем на основі плівок Ag і Co, фазового складу та кристалічної структури. Контроль товщини отриманих зразків.
дипломная работа [3,9 M], добавлен 08.07.2014Характеристики та класифікація напівпровідників. Технологія отримання напівпровідників. Приготування полікристалічних матеріалів. Вплив ізохорного відпалу у вакуумі на термоелектриці властивості і плівок. Термоелектричні властивості плюмбум телуриду.
дипломная работа [4,4 M], добавлен 09.06.2008Розробка теорії квантових релятивістських ферміонних систем з вихровим дефектом при скінченній температурі. Побудування теорії індукування кутового моменту в релятивістському фермі-газі з магнітним вихровим дефектом, індукування заряду основного стану.
автореферат [18,1 K], добавлен 11.04.2009Температурна залежність опору плівкових матеріалів: методика і техніка проведення відповідного експерименту, аналіз результатів. Розрахунок та аналіз структурно-фазового стану гранульованої системи Ag/Co. Аналіз небезпечних та шкідливих факторів.
дипломная работа [5,7 M], добавлен 28.07.2014Загальна інформація про вуглецеві нанотрубки, їх основні властивості та класифікація. Розрахунок енергетичних характеристик поверхні металу. Модель нестабільного "желе". Визначення роботи виходу електронів за допомогою методу функціоналу густини.
курсовая работа [693,8 K], добавлен 14.12.2012Навчальна програма для загальноосвітніх шкільних закладів для 7-12 класів по вивченню теми "Напівпровідники". Структура теми: електропровідність напівпровідників; власна і домішкова провідності; властивості р-п-переходу. Складання плану-конспекту уроку.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 29.04.2014Дослідження стану електронів за допомогою фотоелектронної й оптичної спектроскопії. Аналіз електронної й атомної будови кристалічних і склоподібних напівпровідників методами рентгенівської абсорбційної спектроскопії. Сутність вторинної електронної емісії.
реферат [226,5 K], добавлен 17.04.2013Рух електрона в однорідному, неоднорідному аксіально-симетричному магнітному полі. Визначення індукції магнітного поля на основі закону Біо-Савара-Лапласа. Траєкторія електрона у полі соленоїда при зміні струму котушки, величини прискорюючого напруження.
курсовая работа [922,3 K], добавлен 10.05.2013Вплив умов одержання, хімічного складу і зовнішніх чинників на формування мікроструктури, фазовий склад, фізико-хімічні параметри та електрофізичні властивості склокерамічних матеріалів на основі компонента з фазовим переходом метал-напівпровідник.
автореферат [108,5 K], добавлен 11.04.2009Електрофізичні властивості напівпровідників та загальні відомості і основні типи напівпровідникових розмикачів струму. Промислові генератори імпульсів на основі ДДРВ й SOS-діодів, дрейфовий діод з різким відновленням, силові діоди на базі P-N переходів.
дипломная работа [254,4 K], добавлен 24.06.2008Найпростіша модель кристалічного тіла. Теорема Блоха. Рух електрона в кристалі. Енергетичний спектр енергії для вільних електронів у періодичному полі. Механізм електропровідності власного напівпровідника. Електронна структура й властивості твердих тіл.
курсовая работа [184,8 K], добавлен 05.09.2011Вивчення основних закономірностей тліючого розряду. Дослідження основних властивостей внутрішнього фотоефекту. Експериментальне вивчення ємнісних властивостей p–n переходів. Дослідження впливу електричного поля на електропровідність напівпровідників.
методичка [389,4 K], добавлен 20.03.2009Феромагнітні речовини, їх загальна характеристика та властивості. Магнітна доменна структура, динаміка стінок. Аналіз впливу магнітного поля на електричні і магнітні властивості феромагнетиків. Магніторезистивні властивості багатошарових плівок.
курсовая работа [4,7 M], добавлен 15.10.2013Основні властивості неупорядкованих систем (кристалічних бінарних напівпровідникових сполук). Характер взаємодії компонентів, її вплив на зонні параметри та кристалічну структуру сплавів. Електропровідність і ефект Холла. Аналіз механізмів розсіювання.
реферат [558,1 K], добавлен 07.02.2014Структура і фізичні властивості кристалів Sn2P2S6: кристалічна структура, симетрійний аналіз, густина фононних станів і термодинамічні функції. Теорія функціоналу густини, наближення теорії псевдо потенціалів. Рівноважна геометрична структура кристалів.
дипломная работа [848,2 K], добавлен 25.10.2011
