Новые полупроводниковые низкоразмерные гетероструктуры: формирование, кристаллическое строение и энергетический спектр

  • D.S. Abramkin Институт физики полупроводников СО РАН им. А.В. Ржанова, Россия, г. Новосибирск
  • A.K. Bakarov Институт физики полупроводников СО РАН им. А.В. Ржанова, Россия, г. Новосибирск
  • M.O. Petrushkov Институт физики полупроводников СО РАН им. А.В. Ржанова, Россия, г. Новосибирск
  • E.A. Emelyanov Институт физики полупроводников СО РАН им. А.В. Ржанова, Россия, г. Новосибирск
  • M.A. Putyato Институт физики полупроводников СО РАН им. А.В. Ржанова, Россия, г. Новосибирск
  • V.V. Preobrazhensky Институт физики полупроводников СО РАН им. А.В. Ржанова, Россия, г. Новосибирск
  • B.R. Semyagin Институт физики полупроводников СО РАН им. А.В. Ржанова, Россия, г. Новосибирск
  • M.Yu. Yesin Институт физики полупроводников СО РАН им. А.В. Ржанова, Россия, г. Новосибирск
  • A.S. Kozhukhov Институт физики полупроводников СО РАН им. А.В. Ржанова, Россия, г. Новосибирск
  • A.K. Gutakovskii Институт физики полупроводников СО РАН им. А.В. Ржанова, Россия, г. Новосибирск
  • T.S. Shamirzaev Институт физики полупроводников СО РАН им. А.В. Ржанова, Россия, г. Новосибирск

Аннотация

В работе обсуждаются полупроводниковые низкоразмерные A3-B5 гетероструктуры с энергетическим спектром нового типа – первого рода с непрямой запрещённой зоной. Разделение носителей заряда в пространстве квазиимпульсов в таких структурах ведёт к увеличению времени жизни локализованных экситонов вплоть до сотен микросекунд. Это делает возможным исследование процессов, изучение которых в прямозонных системах с малым временем жизни (~ 1 нс) затруднено, например спиновой релаксации экситонов в квантовых точках (КТ). Гетероструктуры выращивались методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Кристаллическое строение гетероструктур исследовано с помощью метода просвечивающей электронной микроскопии. Энергетическое строение структур изучено при помощи спектроскопии стационарной и время разрешённой фотолюминесценции. Экспериментальные данные дополнены расчётами. В результате было показано, энергетический спектр первого рода и непрямой запрещённой зоной реализуется в структурах с GaAs/GaP и GaSb/GaP КТ, механические напряжений в которых полностью релаксировали, а также с псевдоморфно напряжёнными III-Sb/AlAs квантовыми ямами.

Литература

1 D. Bimberg, M. Grundmann, N.N. Ledentsov, Quantum dot heterostructures, (John Wiley & Sons, Toronto, 2001), 328 p.

2 Y. Matsumoto, T. Takagahara, Semiconductor Quantum Dots. Physics, Spectroscopy and Applications, (Springer, Berlin, 2002), 486 p.

3 R. Tsu, Superlattice to Nanoelectronics, (Elsevier, Amsterdam, 2005), 325 p.

4 M. Grundmann, O. Stier and D. Bimberg, Phys. Rev. B, 52, 11969 (1995).

5 N. N. Ledentsov, J. Bohrer, M. Beer, F. Heinrichsdorff, M. Grundmann, D. Bimberg, S. V. Ivanov, B.Y. Meltser, S.V. Shaposhnikov, I.N. Yassievich, N.N. Faleev, P.S. Kop’ev and Z. I. Alferov, Phys. Rev. B 52, 14058 (1995).

6 F. Hatami, N.N Ledentsov, M. Grundmann, J. Bohrer, F. Heinrichsdorff, M. Beer, D. Bimberg, S.S. Ruvimov, P. Werner, U. Gosele, J. Heydenreich, U. Richter, S.V. Ivanov, B. Ya. Meltser, P.S.Kop’ev and Z.I. Alferov, Appl. Phys. Lett. 67, 656 (1995).

7 H. W. van Kesteren, E. C. Cosman, P. Dawson, K. J. Moore, C. T. Foxon, Phys. Rev. B, 39, 13426 (1989).

8 Vailionis, B. Cho, G. Glass, P. Desjardins, David G. Cahill, J.E. Greene, Phys. Rev. Lett. 85, 3672, (2000).

9 S. Shamirzaev, J. Debus, D. S. Abramkin, D. Dunker, D. R. Yakovlev, D. V. Dmitriev, A. K.Gutakovskii, L. S. Braginsky, K. S. Zhuravlev, and M. Bayer Phys. Rev. B 84, 155318 (2011).

10 W. Tomm, T. Elsaesser, Yu. I. Mazur, H. Kissel, G. G. Tarasov, Z. Ya. Zhuchenko, W. T. Masselink, Phys. Rev. B 67, 045326 (2003).

11 D. Dunker, T. S. Shamirzaev, J. Debus, D. R. Yakovlev, K. S. Zhuravlev, and M. Bayerless, Appl. Phys. Lett. 101, 142108 (2012).

12 S. Shamirzaev, J. Rautert, D. R. Yakovlev, J. Debus, A. Yu. Gornov, M. M. Glazov, E. L. Ivchenko, and M. Bayer, Phys. Rev. B 96, 035302 (2017).

13 J. Debus, T. S. Shamirzaev, D. Dunker, V. F. Sapega, E. L. Ivchenko, D. R. Yakovlev, A. I. Toropov, and M. Bayer, Phys. Rev. B 90, 125431 (2014).

14 A.V. Khaetskii, Yu.V. Nazarov, Phys. Rev. B 61, 12639 (2000).

15 T.S. Shamirzaev, A. M. Gilinsky, A. K. Kalagin, A. V. Nenashev, and K. S. Zhuravlev, Phys. Rev. B, 76, 155309 (2007).

16 T. S. Shamirzaev, A. V. Nenashev, A. K. Gutakovskii, A. K. Kalagin, K. S. Zhuravlev, M. Larsson and P. O. Holtz, Phys. Rev. B 78, 085323 (2008).

17 M.-E. Pistol, C. E. Pryor, Phys. Rev. B 80,035316 (2009).

18 Shamirzaev. T.S. Type-I Semiconductor Heterostructures with an Indirect-Gap Conduction Band // Semiconductors – 2011, Vol. 45, P.96.

19 D. S. Abramkin, M. A. Putyato, S. A. Budennyy, A. K. Gutakovskii, B. R. Semyagin, V.V. Preobrazhenskii, O. F. Kolomys, V. V. Strelchuk, T. S. Shamirzaev, J. Appl. Phys. 112, 083713 (2012).

20 G. Stracke, E. M. Sala, S. Selve, T. Niermann, A. Schliwa, A. Strittmatter, and D. Bimberg, Appl. Phys. Lett. 104, 123107 (2014).

21 M. Heidemann, S. Hofling, and M. Kamp, Appl. Phys. Lett. 104, 011113 (2014).

22 I. Vurgaftman, J. R. Meyer, L. R. Ram-Mohan, J. Appl. Phys. 89, 5815 (2001).

23 P. M. Petroff, A.C. Gossard, and W. Wiegmann, Appl. Phys. Lett. 45, 620 (1984).

24 E. Michel, G. Singh, S. Slivken, C. Besikci, P. Bove, I. Ferguson, and M. Razegh, Appl. Phys. Lett. 65, 3338 (1994).

25 Shamirzaev, D. S. Abramkin, A. K. Gutakovskii, M. A. Putyato, Appl. Phys. Lett. 97, 023108 (2010).

26 D.S. Abramkin, M.A. Putyato, A.K. Gutakovskii, B.R. Semyagin, V.V. Preobrazhenskii, T.S. Shamirzaev, Semiconductors, 46, 1534 (2012).

27 T.S. Shamirzaev, D.S. Abramkin, A.K. Gutakovskii and M.A. Putyato, JETP Lett. 95, 601 (2012).

28 D.S. Abramkin, V.T. Shamirzaev, M.A. Putyato, A.K. Gutakovskii, T.S. Shamirzaev, JETP Lett. 99, 76 (2014).

29 D. S. Abramkin, E. A. Emelyanov, M. A. Putyato, A. K. Gutakovskii, A. S. Kozhukhov, B. R. Semyagin, V. V. Preobrazhanskii and T. S. Shamirzaev,
Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Physics, 80, 17 (2016).
30 D.S Abramkin, K.M. Rumynin, A.K. Bakarov, D.A. Kolotovkina, A.K. Gutakovskii and T.S. Shamirzaev, JETP Lett. 103, 692 (2016).

31 Abramkin D.S., Bakarov A.K., Putyato M.A., Emelyanov E.A., Kolotovkina D.A., Gutakovskii A.K. and Shamirzaev T.S. Semiconductors 51, 1233 (2017).

32 D.S. Abramkin, A.K. Gutakovskii, T.S. Shamirzaev, J. Appl. Phys. 123, 115701 (2018).

33 D.S. Abramkin, А. K. Bakarov, А. K. Gutakovskii, Т. S. Shamirzaev, Fizika i tehnika poluprovodnikov, 52, 1280 (2018).

34 P. B. Hirsch, A. Howie, R. B. Nicholson, D. W. Pashley and M. J. Whelan, Electron microscopy of thin crystals, Krieger Pub Co, p. 574, (1968).

35 Van der Merve J. H., «Nesootvetstvie kristallicheskih reshetok I sily svyazi na poverhnosti razdela mezhdu orientirovannymi plenkami I podlozhkami», V kinge.: Monokristallicheskie plenki. M.: Мir, 1966, p.172-201.

36 C. G. Van de Walle, Phys. Rev. B 39, 1871 (1989).

37 J.N. Stirman, P.A. Crozier, D.J. Smith, F. Phillipp, G. Brill, S. Sivananthan. Appl. Phys. Lett., 84, 2530 (2004).

38 W.A. Harrison, «Electronic Structure and Properties of Solids», W.H. Freeman, SanFrancisco, (1980), p.838.

39 S. Thainoi, S. Kiravittaya, T. Poempool, Zon, S. Sopitpan, S. Kanjanachuchai, S. Ratanathammaphan, S. Panyakeow, J. of Crystal Growth 468, 737 (2017).

40 Klochikhin, A. Reznitsky, S. Permogorov, T. Breitkopf, M. Grun, M. Hetterich, C. Klingshirn, V. Lyssenko, W. Langbein and J. M. Hvam, Phys. Rev. B 59, 12947 (1999).
Как цитировать
ABRAMKIN, D.S. et al. Новые полупроводниковые низкоразмерные гетероструктуры: формирование, кристаллическое строение и энергетический спектр. Вестник. Серия Физическая (ВКФ), [S.l.], v. 66, n. 3, p. 46-54, sep. 2018. ISSN 2663-2276. Доступно на: <https://bph.kaznu.kz/index.php/zhuzhu/article/view/784>. Дата доступа: 22 june 2021
Раздел
Физика конденсированного состояния и проблемы материаловедения. Нанонаука

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

Особенность: этот модуль требует, что бы был включен хотя бы один модуль статистики/отчетов. Если ваши модули статистики возвращают больше одной метрики, то пожалуйста также выберите главную метрику на странице настроек сайта администратором и/или на страницах настройки управляющего журналом.