автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Структура, электронные свойства и ИК фотопроводимость многослойных гетеросистем InGaAs/GaAs с квантовыми точками

На правах рукописи Молдавская Любовь Давидовна

СТРУКТУРА, ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА И ИК ФОТОПРОВОДИМОСТЬ МНОГОСЛОЙНЫХ ГЕТЕРОСИСТЕМ ЬСаАв/СаАв С КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ

05.27 01 —твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Нижний Новгород -

003176453

Работа выполнена в Институте физики микроструктур РАН

Научный руководитель кандидат физико-математических наук

Шашкин Владимир Иванович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор

Гавриленко Владимир Изяславович

доктор физико-математических наук, профессор

Карпович Игорь Алексеевич

Ведущая организация: Уральский государственный

университет им А М Горького

Защита состоится 13 декабря 2007 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 002.098.01 при Институте физики микроструктур РАН (603950, г. Нижний Новгород, ГСП-105)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики микроструктур РАН.

Автореферат разослан/2ноября 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

К. П. Гайкович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования

В настоящее время изучение механизмов формирования самоорганизующихся наноостровков и квантовых точек, их структуры и электронных свойств, разработка приборов на их основе является одной из наиболее актуальных проблем физики и техники низкоразмерных систем Используя метод самоорганизации в системе упругонапряженных слоев полупроводников, современные технологии эпитаксиального роста -молекулярно-пучковая и металлоорганическая газофазная эпитаксии (МОГФЭ) позволяют формировать в матрице широкозонного материала нульмерные объекты из узкозонного материала - практически идеальные кристаллы высокого структурного и оптического качества [1] Активно исследуются гетероструктуры InGaAs/GaAs и Ge/Si с квантовыми точками (КТ) для фотоприемников ИК диапазона Длины волн, соответствующие внутризонным переходам в КТ в системе InGaAs/GaAs, перекрывают окна прозрачности атмосферы 3-5мкм и 8-12мкм, что определяет широкий круг практических применений Нульмерный характер электронного спектра КТ изменяет правила отбора для внутризонного оптического поглощения и позволяет принимать излучение любой поляризации при нормальном падении, в отличие от структур с квантовыми ямами (КЯ) Благодаря снижению рассеяния на фононах кристаллической решетки в системах с КТ значительно возрастает время жизни фотовозбужденных электронов и уменьшается темновой ток [2] Это может повысить квантовую эффективность приемника и увеличить рабочие температуры Важно отметить, что технология гетероструктур с КТ совместима с кремниевой системой считывания, разработанной для гетероструктур с КЯ, что позволяет создать матричный фотоприемник для систем изображения Этим исследованиям посвящено большое число работ, однако, достигнутые результаты для гетероструктур (ГС) с КТ пока значительно ниже ожидаемых Реализованная чувствительность ИК фотоприемников на ГС с КТ, как правило, уступает существующим фотоприемникам, а рабочая температура не превышает 100К Основными причинами являются неоптимальная зонная структура ГС с КТ, малое поглощение из-за низкого коэффициента заполнения активных областей квантовыми точками и значительного неоднородного уширения линий поглощения [3] В связи с этим, весьма актуальной задачей является исследование возможностей создания многослойных низкодефектных структур с массивами КТ необходимой формы, размеров, с высокой поверхностной плотностью и однородностью по размерам В последнее время предложены новые методы зонной инженерии гетероструктур с КТ для ИК фотоприемников -«квантовые точки в квантовой яме», сверхрешетки из слоев КТ, структуры с

3

дополнительными барьерами АЮэАб и туннельно-связанными квантовыми ямами (КЯ) Перечисленные методы используют отработанные процессы формирования КТ и модифицируют области вокруг КТ

В данной работе исследуется новый подход к формированию структур с КТ для ИК фотоприемников, основанный на модификации непосредственно массивов КТ Изучаются факторы процесса МОГФЭ, способствующие достижению повышенной плотности КТ, однородности размеров, увеличению высоты при сохранении латеральных размеров Исследуется возможность перестройки длины волны основного перехода в КТ путем вариации процедуры заращивания Важнейшими параметрами, определяющими энергетический спектр КТ, являются их состав и величина упругих напряжений Определение этих параметров для КТ, закрытых слоем полупроводника - актуальная и непростая задача Одна из глав диссертации посвящена определению состава и упругих напряжений наноостровков методом рентгеновской дифрактометрии В отличие от работ, где рентгенодифракционное исследование наноостровков выполнено с помощью синхротронных источников излучения, представленная в данной работе методика позволяет использовать лабораторный дифрактометр Также в диссертации обсуждаются механизмы ИК фоточувствительности и пути оптимизации структур для улучшения чувствительности и обнаружительной способности ИК фотоприемников на ГС с КТ

Цели работы

Анализ структурных, оптических и транспортных свойств упругонапряженных гетеросистем ЬСаАв/СаАз с наноостровками и квантовыми точками

Изучение ИК фотопроводимости многослойных селективно легированных гетероструктур 1пОаАБ ЛЗаАз с КТ

Оптимизация гетероструктур для улучшения параметров ИК фотодетекторов вольт-ваттной чувствительности, обнаружительной способности, диапазона рабочих температур

Научная новизна

1 Предложена новая модель формирования КТ в структурах с повышенной эквивалентной толщиной слоя ¡пАв, включающая стадии образования двумерного вторичного слоя ГпСаАэ из крупных кластеров 1пАб и дальнейшей трехмерной трансформации слоя в поле упругих напряжений КТ

2 В многослойных гетероструктурах [пАэ/СаАз с КТ, изготовленных методом МОГФЭ, наблюдалась фотолюминесценция с длиной волны до 1,6мкм при комнатной температуре

3 Предложен новый механизм продольной ИК фоточувствительности в структурах с КТ, основанный на уменьшении кулоновского рассеяния на заряженных квантовых точек при их нейтрализации в результате засветки

Научная и практическая значимость работы

Научная значимость заключается в выяснении закономерностей формирования вторичного слоя ТпОаАэ из крупных кластеров 1пАз при промежуточном отжиге в структурах с повышенной эквивалентной толщиной слоя 1пАб Обнаружена возможность проявления ИК фоточувствителыюсти в структурах с КТ при продольном электронном транспорте в результате изменения подвижности носителей под действием ИК излучения

Практическая значимость заключается в разработке методики экспресс-анализа эпитаксиальных структур с самоорганизующимися наноостровками с использованием лабораторного рентгеновского дифрактометра типа ДРОН Методика позволяет в случае крупных самоорганизованных островков Се81/81(001) и 1пСаАБ/СаА5(001) определять их усредненный состав и упругую деформацию по брегговским пикам двух отражений Полученные в диссертации результаты по исследованию режимов роста массивов КТ повышенной плотности, с малым разбросом по высоте, с большим отношением высот к латеральным размерам, с возможностью перестройки основного перехода в КТ путем вариации толщины низкотемпературного покровного слоя могут быть использованы для создания чувствительных фотоприемников среднего и ближнего ИК диапазонов

Основные положения, выносимые на защиту

1 Рентгеновская дифрактометрия с использованием лабораторного источника излучения позволяет определять усредненный состав и упругую деформацию крупных самоорганизованных островков Се81/81(001) и 1пСаА5/СаА5(001) по брегговским пикам двух отражений

2 Свойства многослойных гетероструктур с повышенной эффективной толщиной слоя квантовых точек ЫАв могут быть модифицированы при промежуточном отжиге Это приводит к образованию вторичного слоя 1пОаАэ из крупных дефектных кластеров 1пАб и дальнейшей трехмерной трансформации этого слоя в поле упругих напряжений КТ В таких структурах возможно увеличение длины волны межзонной фотолюминесценции до 1,6мкм при 300К

3 В многослойных селективно легированных гетероструктурах 1пОаАБ/СаА8 с квантовыми точками возможен новый механизм продольной ИК

фотопроводимости, связанный с изменением подвижности носителей, а не их концентрации Фотопроводимость обусловлена уменьшением кулоновского рассеяния при нейтрализации заряда КТ, вызванной фотовозбуждением 4 Многослойные селективно легированные гетероструктуры InGaAs/GaAs с квантовыми точками перспективны для использования в качестве ИК фотоприемников диапазона длин волн 3-6мкм Их обнаружительная способность сопоставима с обнаружительной способностью фотоприемников на структурах с квантовыми ямами при температуре 80 К, а фоточувствительность сохраняется до 200К

Личный вклад автора в получение результатов

Равнозначный вклад в проведение рентгенодифракционнх измерений структур с наноостровками InGaAs/GaAs и GeSi/Si, в обработку и интерпретацию их результатов (совместно с Ю Н Дроздовым) [А1-А9]

Определяющий вклад в проведение электрофизических измерений методом эффекта Холла [А 10, А12], равнозначный в обработку и интерпретацию результатов низкотемпературных исследований электронного транспорта (совместно с В И Шашкиным, М Н Дроздовым, А.В Германенко, Г.М Миньковым) [А 16, А21]

Основной вклад в подготовку и проведение измерений спектров фотопроводимости многослойных гетероструктур InAs/GaAs с КТ [А 17, А18, А26-А29] (совместно с МН Дроздовым) Равнозначный вклад в обработку и интерпретацию результатов измерений спектров фотопроводимости (совместно с В И Шашкиным, М.Н Дроздовым) [А10-А15, А17, А18, А19, А22-А29]

Основной вклад в проведение измерений спектров фотолюминесценции многослойных гетероструктур InAs/GaAs с КТ в работах [А17, А18, А28, А29] (совместно с Д М Гапоновой, М Н Дроздовым) Равнозначный вклад в обработку и интерпретацию результатов измерений фотолюминесценции многослойных гетероструктур InAs/GaAs с КТ (совместно с В И Шашкиным, М Н Дроздовым) [А10-А18, А20, А21, А24, А26, А28, А29]

Апробация результатов работы

Основные результаты были доложены и обсуждены на всероссийских совещаниях "Рентгеновская оптика" (Нижний Новгород, 1999, 2002), Симпозиумах "Нанофотоника" (Нижний Новгород, 1999, 2000, 2002,2003, 2004), "Нанофизика и Наноэлектроника" (Нижний Новгород, 2005, 2006, 2007), 5-й, 6-й и 7-й Российских конференциях по физике полупроводников (Нижний Новгород, 2001, Санкт-Петербург, 2003, Екатеринбург, 2007), Международной школе по материаловедению и электронной микроскопии (Халле, Германия, 1997), 26-м

6

международном симпозиуме по полупроводниковым приборам и интегральным схемам (XXVI Workshop on Compound Semiconductor Devices and Integrated Circuits held in Europe, Черноголовка, 2002), Международной конференции по сверхрешеткам, наноструктурам и наноприборам (International Conference on Superlattices, Nanostructures and Nanodevices. Тулуза, Франция, 2002), 32-й и 34-й международных школах по физике полупроводниковых соединений (XXXII и XXXIV International School on the Physics of Semiconducting Compounds "Jaszowiec 2003" и "Jaszowiec 2005", (Яшовец, Польша, 2003 и 2005), 14-й и 15-й уральских международных зимних школах по физике полупроводников (Н Тагил, 2002 и Кыштым, 2004), 12-й международной конференция по узкозонным полупроводникам (12th International Conference on Narrow Gap Semiconductors, Тулуза, Франция, 2005), XIX Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения (2006, Москва)

Публикации

По теме диссертации опубликовано 19 статей в рецензируемых отечественных и зарубежных журналах, 17 работ в сборниках тезисов докладов и трудов конференций, симпозиумов и совещаний

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения Общий объем диссертации составляет 136 страниц, включая 44 рисунка и 3 таблицы Список цитируемой литературы включает 115 наименований, список публикаций автора по теме диссертации - 36 наименований

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во Введении обоснована актуальность темы исследований, показана ее научная новизна и практическая значимость, сформулированы цели работы, а также представлены сведения о структуре и содержании работы, приводятся положения, выносимые на защиту

Глава 1 содержит обзор литературы, посвященной свойствам, методам получения и применению структур InAs/GaAs и Ge/Si с наноостровками и квантовыми точками Основное внимание уделено работам, связанным с использованием структур InAs/GaAs с квантовыми точками для создания фотоприемников ИК диапазона Приведены методы анализа гетероструктур с наноостровками и квантовыми точками, используемые в работе, подробно рассмотрен вопрос исследования наноостровков методом рентгеновской дифрактометрии

Глава 2 посвящена экспериментальному исследованию наноостровков 1пОаАБ/ОаА5 и ОеЭ1/81 методом рентгеновской дифрактометрии. В первом параграфе приведено описание экспериментальной установки - дифрактометра ДРОН-4 с некоторыми доработками по сравнению с заводским вариантом Во втором параграфе главы описаны приемы оптимизации эксперимента для структур с наноостровками [А1] Обсуждаются основные сложности рентгенодифракционного (РД) анализа самосформированных наноостровков с помощью лабораторного источника излучения интенсивность когерентного рассеяния на островках очень низкая, а дифракционные пики очень широкие Приведены примеры полученных РД спектров структур с островками Регистрируемые пики от островков отвечают их усредненным параметрам В третьем параграфе представлены результаты исследования состава и упругих напряжений островков методом построения двумерного сечения обратного пространства [4] в окрестности двух отражений, которое представляет собой совокупность нескольких десятков одномерных спектров Показано, что даже при нанесении чистого вещества (Се или ГпАб) для формирования островков на самом деле островки представляют собой твердый раствор с веществом подложки (Се51 или ¡гЮаАБ) [А1, А2, АЗ, А4, А5] Описана разработанная методика экспресс-анализа эпитаксиальных структур с самоорганизованными наноостровками, позволяющая определять усредненный состав наноостровков и упругую деформацию по брегговским пикам двух отражений, и приведены примеры ее использования [А7] Методика позволяет в десятки раз сократить объём экспериментальных исследований В четвертом параграфе главы изучается влияние условий формирования островков ¡пСаАв/СаАз и Се81/51 на их состав и

ю

Рис 1 Ренгенодифракционные спектры образцов с наноостровками 1пОаА5 в окрестности отражения (400) ОаАв

1 - КТ ГпАб без покровного слоя,

2 - КТ ГпАб с низкотемпературным покровным слоем,

3- КТ 1пАз с высокотемпературным покровным слоем

Спектры КТ показаны точками, линией показан спектр чистой подложки

3

2 1

58 60 62 64 66 6&

20, град

упругие напряжения Показано, что с уменьшением температуры роста островков Се81 происходит увеличение доли йе в островках [А6, А9] Это увеличение вызвано подавлением диффузии кремния в островки при уменьшении температуры роста Исследовано влияние температуры роста покровного слоя (СаАБ в системе МаЛв/СаАз и в системе Ое81/81) [А1, А2, А5, А8, А9] Показано, что при низкотемпературном заращивании происходили незначительные изменения состава и размера островков, тогда как высокотемпературное заращивание приводило к образованию твердого раствора со значительным увеличением объема островков, что иллюстрирует рис 1, то есть островки растворялись в покрывающем слое

В Главе 3 изучаются особенности продольного электронного транспорта и ИК фотопроводимости в многослойных селективно легированных гетероструктурах 1пСаАз/ОаАз с квантовыми точками, изготовленных методом МОГФЭ В первом параграфе описана схема базовой структуры (рис 2) и режим роста Рост каждого из слоев квантовых точек проводился при пониженной температуре 480°С. Затем следовала продувка реактора водородом в присутствии арсина и заращивание КТ тонким слоем ваАБ при той же температуре Как было показано в главе 2, при такой температуре заращивания не происходит растворение квантовых точек и существенное изменение их размеров и плотности Затем в режиме прерывания роста температура поднималась до 600-620°С и проводился рост барьерных слоев ваАэ Во втором параграфе

КТ 1пЛз

С л Аз 0 2мкм

СаАэ 0 09м км

баАв 25А

8 в! .

СаАя 03 мкм

СаЛя

Рис 2 Схема базовой 10-слойной гетероструктуры с КТ

представлено описание методик исследования структур, приведены характерные параметры КТ Структуры исследовались методами атомно-силовой и просвечивающей электронной микроскопии, эффекта Холла, фотолюминесценции и фотопроводимости В третьем параграфе приведены результаты исследования продольной ИК фотопроводимости (ФП)

гетероструктур [А10-А14] При нормальном падении ИК излучения на поверхность образцов в спектрах продольной ФП обнаружены две линии внутризонной фотопроводимости КТ вблизи 90 и 230мэВ и линия ФП вблизи 930мэВ, связанная с межзонными переходами в КТ Проведено исследование температурной зависимости ИК фотопроводимости в данных структурах в диапазоне температур 8-150К Установлено, что линии 230 и 930мэВ носят термоактивационный характер, что свидетельствует о бимодальном характере распределения размеров КТ и наличии потенциального барьера 2-ЗмэВ вокруг более крупных КТ При температуре выше ЗОК свободные электроны преодолевают этот барьер и заселяют глубокие состояния в крупных точках, что и обеспечивает ФП в области 230мэВ Длинноволновый отклик 90мэВ, связанный с мелкими точками, наблюдается до температур 30-40К, его гашение вызвано термическим опустошением мелких уровней КТ с ростом температуры Термоактивационный механизм заселения КТ большего размера приводит к конкуренции заселенности мелких и глубоких уровней и ускоренному гашению длинноволновой линии ФП 90мэВ при температуре 30-40 К

Возможны два механизма фотопроводимости в таких структурах либо за счет изменения концентрации свободных носителей, либо в результате изменения их подвижности В основном обсуждается только концентрационный механизм ФП Новый механизм ФП в таких структурах, связанный с изменением подвижности электронов в двумерном канале, роль которого выполняет смачивающий слой [А16], обсуждается в четвёртом параграфе Исследована температурная зависимость эффекта Холла в гетероструктурах 1пСаАз/СаАз с КТ, в которых в диапазоне температур от 8 до 30-40 К наблюдалась интенсивная внутризонная ФП в области 14мкм Высокий уровень легирования структур обеспечивал отсутствие вымораживания носителей на КТ даже при низких температурах Обнаружен резкий рост проводимости и холловской подвижности в интервале температур от 8 до 30-40К, с зависимостью от температуры, близкой к экспоненциальной К=Я0ехрТ(/Т, где Т0=29К, при практически постоянном коэффициенте Холла и концентрации электронов (рис 3) Приведены результаты исследования магнетосопротивления гетероструктуры в магнитных полях, направленных перпендикулярно и вдоль поверхности образца, свидетельствующие о двумерном характере электронного транспорта Двумерные электроны в смачивающем слое испытывают сильное кулоновское рассеяние на заряженных КТ [5] Резкий рост подвижности Цн(Т) двумерных электронов смачивающего слоя с ростом температуры связан с уменьшением числа эффективно рассеивающих заряженных квантовых точек из-за их нейтрализации при тепловом выбросе электронов Для времени жизни фотовозбужденных электронов, превосходящего время релаксации импульса (что характерно для систем с КТ), такую же зависимость от температуры будет иметь

т к

40 10 4 2

ltf

Ы U CJ

ítfj?

ltf

0 100 200 300 400 500 600 700 ÍOOO/T.K 1

Рис 3 Температурная зависимость поверхностной концентрации электронов пн и холловской подвижности (¿н На вставке температурная зависимость сопротивления образца R

и эффективная подвижность фотовозбужденных электронов В результате фотовозбуждения носителей из КТ под действием ИК излучения в структуре будет наблюдаться заметный фототок даже при небольшом изменении полной концентрации свободных электронов вследствие изменения их эффективной подвижности Диапазон температур, в котором наблюдается максимальное изменение подвижности в исследуемой структуре, составляет 8-ЗОК В этом диапазоне температур для данной структуры наблюдалась и максимальная величина ИК фоточувствительности

В Главе 4 представлены результаты исследований по оптимизации условий формирования многослойных селективно легированных гетероструктур InGaAs/GaAs с КТ для ИК фотоприемников В первом параграфе детально изучены структурные и оптические свойства серии образцов, изготовленных на основе базовой схемы (рис 2), отличающихся условиями формирования КТ и их заращивания низкотемпературным покровным слоем GaAs Обнаружена фотопроводимость в диапазоне 3-5мкм при температуре 77К, которая связывается с внутризонными переходами с локализованных состояний в КТ в состояния непрерывного спектра Обнаружено значительное (более, чем в 30 раз) усиление данной линии внутризонной фотопроводимости при двукратном увеличении эквивалентной толщины слоя InAs (dcff) для формирования КТ Одновременно наблюдалось снижение ФЛ от КТ Такое поведение при увеличении deg обусловлено увеличением плотности КТ при сохранении их

размеров и формы Одновременно происходит рост числа дефектов в окружающих слоях, что определяет гашение фотолюминесценции КТ, но оказывается не столь критичным для сигнала фотопроводимости При дальнейшем увеличении def{ наблюдалась двухцветная фотопроводимость на длинах волн 4,5 и Змкм, что свидетельствовало о формировании бимодального распределения размеров КТ наряду с уже существовавшими КТ начинали формироваться более крупные КТ Приводятся ростовые параметры серии структур, изготовленных для изучения механизма формирования крупных КТ Представлены результаты исследования структур методами АСМ, рентгеновской дифракции и фотолюминесценции Методом АСМ показано, что на этапе подъема температуры для роста барьерных слоев GaAs происходит растворение (и возможно, частичное испарение) крупных дефектных кластеров, не полностью покрытых консервирующим низкотемпературным слоем GaAs Ранее эта процедура, получившая название «отжиг дефектов», применялась для улучшения оптического качества лазерных структур [6] Данные АСМ также свидетельствуют о том, что процесс заращивания КТ происходит благодаря поверхностной миграции адатомов вдоль атомных ступеней на поверхности GaAs Методами рентгеновской дифракции и фотолюминесценции в структурах с повышенной толщиной deg показано возникновение вторичного смачивающего слоя InGaAs поверх слоя КТ из материала растворенных крупных релаксированных кластеров InAs при дальнейшем росте структуры Таким образом, КТ оказываются заключенными между двумя слоями с повышенным содержанием In смачивающим слоем и вторичным слоем InGaAs

Исследована ФЛ структур с различной толщиной консервирующего слоя GaAs Показано, что высота КТ находится в прямой зависимости от толщины этого слоя При использованных режимах роста могут растворяться не только крупные дефектные кластеры - возможно также растворение вершин высоких когерентных КТ, благодаря чему происходит выравнивание массива КТ по высоте Это дает возможность дополнительного управления длиной волны ФЛ

При комнатной температуре в спектрах ФЛ структур с увеличенной толщиной deff наблюдался пик в области 1,55мкм, связанный с крупными КТ Предложен новый механизм формирования крупных КТ с большим значением отношения высоты к латеральному размеру, основанный на последующей 2D-3D трансформации вторичного слоя InGaAs в поле упругих напряжений ранее сформированных КТ.

Во втором параграфе главы 4 представлены результаты исследования продольной ИК фотопроводимости в нелегированных структурах с КТ Обнаружена продольная внутризонная фотопроводимость в нелегированных структурах с КТ при межзонной генерации носителей тока

В третьем параграфе приведены измеренные характеристики

еГ «100| 3 н

°80|

' 60

4»

о 20-

о ©

2 4 6 8 Длина волны, мкм

Я 120" 8

3 6°1

со

В. 40

С

о

к 20

80 100 120 140 160 180 200 220 240

Температура, К

Рис 4 Спектр ФП структуры с КТ Рис 5 Зависимость ФП от температуры

фотоприемников диапазона 3-5мкм с вертикальным электронным транспортом Описана схема эксперимента Описана конструкция фотоприемника Приведены спектральная (рис 4) и температурная (рис 5) зависимости сигналов ФП Длина волны в максимуме фотоотклика составляет 4,3мкм, ширина на полувысоте от максимума составляет ДХ=2,37мкм, ДХЛ=0,55 Фоточувствительность в диапазоне 3-6мкм наблюдалась до температуры 200К Описана методика определения абсолютной чувствительности и обнаружительной способности Приведена схема измерительной установки При температуре 90К в полосе длин волн 3-6мкм вольт-ваттная чувствительность составила 2 104В/Вт (ампер-ваттная - 0,5А/Вт), удельная обнаружительная способность - 3 109с.мГц|/2Вт"'

В четвертом параграфе представлены результаты исследований фотопроводимости структур с повышенной толщиной <1ед при температуре 300К с латеральным и вертикальным токопереносом Наблюдалась фотопроводимость в диапазоне длин волн 1,2-2,6мкм Вольт-ваттная чувствительность в диапазоне 1 2-1 7мкм с дополнительным фильтром на основе пластины кремния составила 3 103 В/Вт, удельная обнаружительная способность - 9 108 смГц1/2Вт"'

В Заключении сформулированы основные результаты работы

Основные результаты работы

1 Разработана методика экспресс-анализа эпитаксиагтьных структур с квантовыми точками с использованием лабораторного рентгеновского дифрактометра Схема измерений оптимизирована по чувствительности за счет уменьшения углового разрешения дифрактометра. Методика позволяет в случае крупных самоорганизованных островков Се81/81(001) и 1пСаАз/СаАз(001) определять их усредненный состав и упругую деформацию по брегговским пикам двух отражений

2 Предложена новая модель формирования КТ в структурах с повышенной толщиной слоя InAs, включающая стадии образования двумерного вторичного слоя InGaAs из крупных кластеров InAs и дальнейшей трехмерной трансформации слоя в поле упругих напряжений КТ Впервые в многослойных гетероструктурах InAs/GaAs с КТ, изготовленных методом МОГФЭ, наблюдалась фотолюминесценция с длиной волны до 1,6мкм при комнатной температуре В таких структурах при комнатной температуре обнаружена фотопроводимость в диапазоне длин волн 1,2-2,6мкм Вольт-ватгная чувствительность в диапазоне 1,2-1,7мкм с дополнительным фильтром на основе пластины кремния составила

3 103В/Вт, удельная обнаружительная способность - 9 108 смГц1/2Вт"'

3 Установлено, что в многослойных селективно легированных гетероструктурах InGaAs/GaAs с квантовыми точками и двумерным электронным каналом при повышении температуры от 8 до 40К подвижность электронов экспоненциально возрастает при незначительном росте концентрации Это связано с уменьшением кулоновского рассеяния на заряженных квантовых точках при нейтрализации их заряда На основе этого эффекта предложен новый механизм продольной ИК фоточувствительности в структурах с КТ

4 В многослойных селективно легированных гетероструктурах InGaAs/GaAs с квантовыми точками при температурах ниже 200К обнаружены линии внутризонной ИК фотопроводимости в диапазоне 3-6мкм, связанные с переходами электронов из локализованных состояний в область непрерывного спектра При 90К вольт-ваттная чувствительность составила 2 104В/Вт (ампер-ватгная 0,5А/Вт), удельная обнаружительная способность 3 109смГц1/2Вт"'

Список цитированной литературы

[1] Шик А Я Физика низкоразмерных систем/ А Я Шик, ЛГБакуева, С Ф Мусихин, С А Рыков - СПб Наука, 2001

[2] Finkman Е Polarized front-illumination response in mtraband quantum dot infrared photodetectors at 77 К / E Finkman, S Maimon, V Immer, G Bahir,

5 E Schacham, F Fossard, F H Julien, J Brault, M Gedry//Phys Rev В -2001 -V63 -P 045323

[3] J Phillips Evalution of fundamental properties of quantum dot infrared detectors // J Appl Phys -2002 - V 91 -P4590

[4] Боуэн Д К Высокоразрешающая рентгеновская дифрактометрия и топография / Д К Боуэн, Б К Таннер - СПб Наука, 2002 - 274 с

[5] Kardynal В E Détection of single photons using a field effect transistor with a layer of quantum dots / В E Kardynal, A JShields, M P O'Sullivan, N S Beattie, I Farrer, D A Ritchie and К Cooper // Meas Sci Technol - 2002 - V 13. - P 1721

[6] Nuntawong N Defect dissolution in strain-compensated staked InGaAs/GaAs

14

quantum dots grown by metalorganic chemical vapor deposition / NNuntawong, S Huang, Y В Jiang, С P Hams, D L Huffaker // Appl Phys Lett - 2005 -V 87(11)-P 113105.

Список публикаций автора по теме диссертации

[А1] Дроздов Ю Н Рентгенооптическая схема для дифракционного исследования полупроводниковых квантовых слоев и точек /ЮН Дроздов, Л Д Молдавская, В М Данильцев, О И Хрыкин, А В Новиков, В В Постников //Поверхность РСНИ -2000 -№1 -С 136-139

[А2] Востоков НВ Однородные наноостровки Ge на Si (100) /НВВостоков, И В Долгов, Ю Н Дроздов, 3 Ф Красильник, Д Н Лобанов, Л Д Молдавская, А В Новиков, В В Постников, Д О Филатов //Известия Академии наук Серия физическая - 2000 - Т 63 (2) - С 302-305

[A3] Красильник 3 Ф Упругие напряжения и состав самоорганизующихся наноостровков GeSi на Si(100) /Н В Востоков, С А Гусев,И В Долгов, ЮН Дроздов, 3 Ф Красильник, Д И Лобанов, Л Д Молдавская, А В Новиков, В В Постников, В В Филатов //ФТП - 2000. - Т 34 - Вып 1 - С 8-12 [А4] Vostokov N V Transition from "doom" to "pyramid" shape of self-assembled GeSi islands / NV Vostokov, IV Dolgov, Yu N Drozdov, ZF Krasil'nik, DN Lobanov, L D Moldavskaya, A V Novikov, V.V Postnikov, D О Filatov //J of Cryst Growth - 2000 - V 209 - P 302-305

[A5] Krasil'nik Z F The elastic strain and composition of self- assembled GeSi islands on Si(001) /Z F Krasil'nik, IV Dolgov, Yu N Drozdov, D О Filatov, S A Gusev, D N Lobanov, L D Moldavskaya, A V Novikov, V V Postnikov, N V Vostokov //Thin Solid Films -2000 V 367 -P 171-175

[A6] Vostokov NV The relation between composition and sizes of GeSi/Si(001) islands grown at different temperatures / N V Vostokov, S A. Gusev, Yu. N Drozdov, D N Lobanov, L D Moldavskaya, A V Novikov, V V. Postnikov, Z F Krasil'nik //Phys Low-Dim Struct-2001 - No 3/4 -P 295-302

[A7] Дроздов Ю H Сокращенный способ рентгеновского дифракционного сканирования обратного пространства частично релаксированных слоев и островков /ЮН Дроздов, В М Данильцев, 3 Ф Красильник, Л Д Молдавская, А В Новиков, О И Хрыкин, В И Шашкин //Поверхность РСНИ - 2003 - №5 -С 22-26

[А8] Novikov А V Strain-driven alloying sizes, shape and photoluminescence of GeSi/Si (100) selr-assembled islands / A V Novikov, В A Andreev, N V Vostokov, Yu N Drozdov, Z F Krasil'nik, D N Lobanov, L D Moldavskaya A N Yablonsky, M Miura, N Usami, Y Shiraki, M Ya Valakh, N V Mesters, J Pascual //Materials Science and Engineering В - 2002 -V 89 - P 62-65

[А9] Валах М Я Влияние диффузии кремния на рост, параметры и фотолюминесценцию самоорганизующихся островков GeSi/Si(001) / М Я Валах, Н В Востоков, С А Гусев, Ю Н Дроздов, 3 Ф Красильник, Д Н Лобанов, Л Д Молдавская, А В Новиков, В В Постников и др //Известия Академии Наук Сер Физическая -2002 - Т 66 - №2 - С 160-163

[А10] Шашкин В И Продольная ИК фотопроводимость в структурах с InGaAs квантовыми точками /В И Шашкин, А В Антонов, Д М Гапонова,

В М Данильцев, М Н Дроздов, А Ю Лукьянов, Л Д Молдавская, А В Мурель, О И Хрыкин, А Н Яблонский, В С Туловчиков В И //Прикладная физика -2003 -Т 2 - С 76-79

[All] Moldavskaya L D Infrared lateral photoconductivity of InGaAs quantum dots The temperature dependence/ L D Moldavskaya, VI Shashkin, M N Drozdov,

V M Daniltsev, A V Antonov, A N Yablonsky //Acta Physica Polonika A - 2003 -

V 103 -No 6 -P 579-584

[A12] Шашкин В И Исследование ИК-фотопроводимости в селективно легированных гетероструктурах с квантовыми точками InGaAs/GaAs /В И Шашкин, Б А Андреев, Д М Гапонова, С А Гусев, В М Данильцев, М Н Дроздов, Ю Н Дроздов, А Ю Лукьянов, Л Д Молдавская, А В Мурель, Е Н Садова, О И Хрыкин, А Н Яблонский //Изв РАН, Серия физическая - 2003 -Т 67 - №2 - С 208-210

[А 13] Shashkin VI Infrared lateral photoconductivity of InGaAs quantum dot heterostructures grownby MOCVD / L D Moldavskaya, V I Shashkin, M N Drozdov, Yu N Drozdov, V M Daniltsev, A V Murel, В A Andreev, A N Yablonsky, S A Gusev, D M Gaponova, ОI Khiykin, A Yu Luk'yanov, E N Sadova //Physica E - 2003 -

V 17 -P 634-635

[A 14] Moldavskaya LD The temperature dependence of photoluminescence and IR photoconductivity in InGaAs/GaAs quantum dot heterostructures / L D Moldavskaya,

V M Daniltsev, M N Drozdov, V R Zakamov, V I Shashkin "Narrow Gap Semiconductors 2005, eds Kono & Leotin, Institute of Physics Conference Series Number 187, published by Taylor & Frames" - P 360-364

[A15] Антонов А В Гетероструктуры InGaAs/GaAs с квантовыми точками для ИК фотоприемников диапазона 3-5 мкм / А В Антонов, Д М Гапонова, В М Данильцев, М Н Дроздов, Л Д Молдавская, А В Мурель, В С Туловчиков, В И Шашкин // ФТП - 2005 - Т 39 - Вып 1 - С 96-99

[А 16] Данильцев ВМ Роль эффектов электронного транспорта в ИК фотопроводимости структур InGaAs/GaAs с квантовыми точками / В М Данильцев, М Н Дроздов, Л Д Молдавская, В И Шашкин, А В Германенко, Г М Миньков, Шерстобитов А А //Письма в ЖТФ - 2004 - Т30 - Вып 18 -С 87-94

[А 17] Шашкин В И ИК-фотопроводимость в многослойных гетероструктрах InGaAs/GaAs с квантовыми точками / В И Шашкин, В М Данильцев, М Н Дроздов, В Р Закамов, А Ю Лукьянов, J1Д Молдавская, А В Мурель //Прикладная физика - 2007 - Т 2 - С 73

[А 18] Shashkin VI IR photoconductivity m InGaAs/GaAs multilayer heterostructures with quantum dots V I Shashkin, V M Damltsev, M N Drozdov, V R Zakamov, A Yu Lukyanov, L D Moldavskaya, A V Murel / Proc SPIE - 2007 - V 6636 -66360L

[A 19] Moldavskaya LD Infrared photoconductivity of InGaAs quantum dots grown by MOCVD with lateral electron transport / L D Moldavskaya, VI Shashkin, M N Drozdov, A V Murel, V M Damltsev, Yu N Drozdov, В A Andreev, A N Yablonsky // International Conference on Superlattices, Nanostructures and Nanodevices Book of Abstracts Toulouse, France, 2002

[A20] Andreev В A Normal incidence infrared lateral photoconductivity of InGaAs quantum dot heterostructures / В A Andreev, S A Gusev, V M Damltsev, M N Drozdov, Yu N Drozdov, D M Gaponova, A V Murel, L D Moldavskaya, О I Khrykin, E N Sadova, V I Shashkin ,V S Tulovchikov, A.N Yablonsky // XXVI Workshop on Compound Semiconductor Devices and Integrated Circuits held in Europe Chernogolovka, Russia, 21-22 May 2002 Материалы совещания - С 35 [A21] Шашкин В И Продольный электронный транспорт и ИК фотопроводимость в структурах InGaAs/GaAs с квантовыми точками / В И Шашкин, М Н Дроздов, Л Д Молдавская, А В Германенко, Г М Миньков, Шерстобитов А А // Тез докл VI всероссийской конференции по физике полупроводников, Санкт-Петербург, 27-31 октября 2003 - С 403 [А22] Moldavskaya L D Infrared lateral photoconductivity of InGaAs quantum dots The temperature dependence / L D Moldavskaya, V 1 Shashkin, M N Drozdov, V M Damltsev, A V Antonov, A N Yablonsky // Abstracts of XXXII International School on the Physics of Semiconducting Compounds Jaszowiec 2003, Jaszowiec , Poland, May 30 - June 6,2003 - P 52

[A23] Данильцев В M Гетероструктуры InGaAs/GaAs с квантовыми точками для ИК фотоприемников диапазона 3-5мкм / В М Данильцев, М Н Дроздов, Л Д Молдавская, В С Туловчиков, В И Шашкин и др // Нанофотоника Материалы совещания Нижний Новгород, 2-6 мая 2004г - С 216-219 [А24] Данильцев В М Температурная зависимость фотолюминесценции и ИК фотопроводимость гетероструктур InGaAs/GaAs с квантовыми точками / В М Данильцев, М Н Дроздов, В Р Закамов, Л Д Молдавская, Д А Пряхин, В И Шашкин, О И Хрыкин // Материалы всероссийского симпозиума Нанофизика и наноэлектроника, (Н Новгород, 25-29 марта 2005 г) с 320-321 [А25] Damltsev V М Effect of aspect ratio on infrared photoconductivity in InGaAs/GaAs quantum dot heterostructures / VM Damltsev, MN Drozdov,

V R Zakamov, L D Moldavskaya, VI Shashkin // Abstracts of XXXIV International School on the Physics of Semiconducting Compounds" Jaszowiec 2005" - P 113 [A26] Молдавская J1Д Влияние времени роста квантовых точек в гетероструктурах InGaAs/GaAs на интенсивность фотолюминесценции и ИК фотопроводимости / Л Д Молдавская, В М Данильцев, М Н Дроздов, Д А Пряхин, В И Шашкин, И Ю Шулешова // Материалы всероссийского симпозиума Нанофизика и наноэлектроника, Н Новгород, 13-17 марта 2006г. -С 443-444

[А27] Шашкин В И ИК-фотопроводимость в многослойных гетероструктрах InGaAs/GaAs с квантовыми точками / В И Шашкин, В М Данильцев, М Н Дроздов, В Р Закамов, А Ю Лукьянов, Л Д Молдавская, А В Мурель // Тезисы докладов XIX Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения, 23-26 мая, 2006г, Москва, Россия - С 69

[А28] Молдавская Л Д Сэндвич-структура с квантовыми точками InGaAs для фотоприемников ИК диапазона / Л Д Молдавская, Н В Востоков, Д М Гапонова, В М Данильцев, М Н Дроздов, Ю Н Дроздов, В И Шашкин // XI всероссийский симпозиум «Нанофизика и Наноэлектроника» Нижний Новгород, 10-14 марта 2007г Материалы Симпозиума - Т 2 - С 412

[А29] Востоков Н В Гетероструктры InGaAs/GaAs с повышенной эффективной толщиной слоя квантовых точек InAs для ИК фотоприемников / Н В Востоков, В М Данильцев, М Н Дроздов, Ю Н Дроздов, М Н Дроздов, Л Д Молдавская, В И Шашкин // Тез докл VIII всероссийской конференции по физике полупроводников, Екатеринбург, 30 сентября-5 октября 2007 - С 406

Молдавская Любовь Давидовна

СТРУКТУРА, ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА И ИК ФОТОПРОВОДИМОСТЬ МНОГОСЛОЙНЫХ ГЕТЕРОСИСТЕМ ГпСаАв/СаАв С КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ

Автореферат

Подписано к печати 11 октября 2007 г Тираж 100 экз Отпечатано на ризографе в Институте физики микроструктур РАН 603950, Нижний Новгород, ГСП-105

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. САМООРГАНИЗОВАННЫЕ НАНООСТРОВКИ И 13 КВАНТОВЫЕ ТОЧКИ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1. Методы получения квантовых точек

1.2. Фотодетекторы инфракрасного диапазона на квантовых точках

1.3. Методы диагностики квантовых точек

Актуальность темы исследования

В настоящее время изучение механизмов формирования самоорганизованных наноостровков и квантовых точек, их структуры и электронных свойств, разработка приборов на основе гетероструктур с квантовыми точками вызывают значительный интерес. Используя метод самоорганизации в системе упругонапряженных слоев полупроводников, современные технологии эпитаксиального роста - молекулярно-пучковая и металлоорганическая газофазная эпитаксии (МОГФЭ) позволяют формировать в матрице широкозонного материала нульмерные объекты из узкозонного материала - практически идеальные кристаллы высокого структурного и оптического качества [1]. Активно исследуются гетероструктуры InGaAs/GaAs и Ge/Si с квантовыми точками (КТ) для фотоприёмников инфракрасного (ИК) диапазона [2, 3]. Длины волн, соответствующие внутризонным переходам в КТ в системе InGaAs/GaAs, перекрывают окна прозрачности атмосферы 3-5 мкм и 812 мкм, что определяет широкий круг практических применений. Нульмерный характер электронного спектра КТ изменяет правила отбора для внутризонного оптического поглощения и позволяет принимать излучение любой поляризации при нормальном падении, в отличие от структур с квантовыми ямами (КЯ). Благодаря снижению рассеяния на фононах кристаллической решетки в системах с КТ значительно возрастает время жизни фотовозбужденных электронов и уменьшается темповой ток [4]. Это может повысить квантовую эффективность приёмника и увеличить рабочие температуры. Важно отметить, что технология гетероструктур с КТ совместима с кремниевой системой считывания, разработанной для гетероструктур с КЯ, что позволяет создать матричный фотоприемник для ИК системы изображения. Этим исследованиям посвящено большое число работ, однако, достигнутые результаты для гетероструктур (ГС) с КТ пока значительно ниже ожидаемых. Реализованная чувствительность ИК фотоприемников на ГС с КТ, как правило, уступает существующим фотоприемникам, а рабочая температура не превышает 100К. Основными причинами являются неоптимальная зонная структура ГС с КТ, малое поглощение из-за низкого коэффициента заполнения активных областей квантовыми точками и значительного неоднородного уширения линий поглощения [5]. В связи с этим, весьма актуальной задачей является исследование возможностей создания многослойных низкодефектных структур с массивами КТ необходимой формы, размеров, с высокой поверхностной плотностью и однородностью по размерам. В последнее время предложены новые методы зонной инженерии гетероструктур с КТ для ИК фотоприемников. В них используются отработанные процессы формирования КТ и модифицируются области вокруг КТ.

В данной работе исследуется новый подход к формированию структур с КТ для ИК фотоприемников, основанный на модификации непосредственно массивов КТ. Изучаются факторы процесса МОГФЭ, способствующие достижению повышенной плотности КТ, однородности размеров, увеличению высоты при сохранении латеральных размеров. Исследуется возможность перестройки длины волны основного перехода в КТ путем вариации процедуры заращивания. Важнейшими параметрами, определяющими энергетический спектр КТ, являются их состав и величина упругих напряжений. Определение этих параметров для КТ, закрытых слоем полупроводника - актуальная и сложная задача. Одна из глав диссертации посвящена определению состава и упругих напряжений наноостровков методом рентгеновской дифрактометрии. Также в диссертации обсуждаются механизмы ИК фоточувствительности и пути оптимизации структур для улучшения чувствительности и обнаружительной способности ИК фотоприёмников на ГС с КТ.

Цели работы

- Анализ структурных, оптических и транспортных свойств упругонапряжённых гетеросистем InGaAs/GaAs с наноостровками и квантовыми точками.

- Изучение ИК фотопроводимости многослойных селективно легированных гетероструктур InGaAs /GaAs с КТ.

- Оптимизация гетероструктур для улучшения параметров ИК фотодетекторов: вольт-ватгной чувствительности, обнаружительной способности, диапазона рабочих температур.

Научная новизна работы

Предложена новая модель формирования КТ в структурах с повышенной эквивалентной толщиной слоя InAs, включающая стадии образования двумерного вторичного слоя InGaAs из крупных кластеров InAs и дальнейшей трехмерной трансформации слоя в поле упругих напряжений КТ.

В многослойных гетероструктурах InAs/GaAs с КТ, изготовленных методом МОГФЭ, наблюдалась фотолюминесценция с длиной волны до 1,6мкм при комнатной температуре.

Предложен новый механизм продольной ИК фоточувствителыюсти в структурах с КТ, основанный на уменьшении кулоновского рассеяния на заряженных квантовых точек при их нейтрализации в результате засветки.

Практическая значимость

Разработана методика экспресс-анализа эпитаксиальных структур с самоорганизующимися наноостровками с использованием лабораторного рентгеновского дифрактометра типа ДРОН. Методика позволяет, в случае крупных самоорганизованных островков GeSi/Si(001) и InGaAs/GaAs(001), определять их усредненный состав и упругую деформацию по брегговским пикам двух отражений. Полученные в диссертации результаты по исследованию режимов роста массивов КТ повышенной плотности, с малым разбросом по высоте, с большим отношением высот к латеральным размерам, с возможностью перестройки основного перехода в КТ путем вариации толщины низкотемпературного покровного слоя могут быть использованы для создания чувствительных фотоприёмников среднего и ближнего ИК диапазонов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Рентгеновская дифрактометрия с использованием лабораторного источника излучения позволяет определять усредненный состав и упругую деформацию крупных самоорганизованных островков GeSi/Si(001) и InGaAs/GaAs(001) по брегговским пикам двух отражений.

2. Свойства многослойных гетероструктур с повышенной эффективной толщиной слоя квантовых точек InAs могут быть модифицированы при промежуточном отжиге. Это приводит к образованию вторичного слоя InGaAs из крупных дефектных кластеров InAs и дальнейшей трехмерной трансформации этого слоя в поле упругих напряжений КТ. В таких структурах возможно увеличение длины волны межзонной фотолюминесценции до 1,6мкм при 300К.

3. В многослойных селективно легированных гетероструктурах InGaAs/GaAs с квантовыми точками возможен новый механизм продольной ИК фотопроводимости, связанный с изменением подвижности носителей, а не их концентрации. Фотопроводимость обусловлена уменьшением кулоновского рассеяния при нейтрализации заряда КТ, вызванной фотовозбуждением.

4. Многослойные селективно легированные гетероструктуры InGaAs/GaAs с квантовыми точками перспективны для использования в качестве ИК фотоприёмников диапазона длин волн 3-6мкм. Их обнаружительная способность сопоставима с обнаружительной способностью фотоприёмников на структурах с квантовыми ямами при температуре 80 К, фоточувствителыюсть сохраняется до 200К.

Личный вклад автора в получение результатов

Равнозначный вклад в проведение реитгенодифракционных измерений структур с наноостровками InGaAs/GaAs и GeSi/Si, в обработку и интерпретацию их результатов (совместно с Ю.Н.Дроздовым) [А1-А9, А20-А25].

Определяющий вклад в проведение электрофизических измерений методом эффекта Холла [А10, А12], равнозначный в обработку и интерпретацию результатов низкотемпературных исследований электронного транспорта (совместно с В.И.Шашкиным, М.Н.Дроздовым, А.В.Германенко, Г.М.Миньковым) [А17, А28].

Основной вклад в подготовку и проведение измерений спектров фотопроводимости многослойных гетероструктур InAs/GaAs с КТ [А18, А19, A33-A36] (совместно с М.Н.Дроздовым). Равнозначный вклад в обработку и интерпретацию результатов измерений спектров фотопроводимости (совместно с В.И.Шашкиным, М.Н.Дроздовым) [А10-А16, А18, А19, А26, А27, А29-А36].

Основной вклад в проведение измерений спектров фотолюминесценции многослойных гетероструктур InAs/GaAs с КТ в работах [А18, А19, А35, А36] (совместно с Д.М. Гапоновой, М.Н.Дроздовым). Равнозначный вклад в обработку и интерпретацию результатов измерений фотолюминесценции многослойных гетероструктур InAs/GaAs с КТ (совместно с В.И.Шашкиным, М.Н.Дроздовым) [А10-А19, А27, А32-36].

Апробация результатов работы.

Основные результаты были доложены и обсуждены на всероссийских совещаниях "Рентгеновская оптика -99", "Рентгеновская оптика -2002", (Нижний Новгород); на Симпозиумах "Нанофотоника" (Нижний Новгород, 1999, 2000, 2002, 2003, 2004 г.); "Нанофизика и Наноэлектроника", Нижний Новгород, 2005 , 2006, 2007 гг.; 5-й, 6-й и 7-й Российских конференциях по физике полупроводников (Нижний Новгород, 2001, Санкт-Петербург, 2003, Екатеринбург, 2007); Международной школе по материаловедению и электронной микроскопии (Халле, Германия, 1997); 26-м симпозиуме по полупроводниковым приборам и интегральным схемам (XXVI Workshop on Compound Semiconductor Devices and Integrated Circuits held in Europe, Черноголовка, 2002); Международной конференции по сверхрешёткам, наноструктурам и наноприборам (International Conference on Superlattices, Nanostructures and Nanodevices. Тулуза, Франция, 2002); 32-й и 34-й международных школах по физике полупроводниковых соединений (XXXII и XXXIV International School on the Physics of Semiconducting Compounds "Jaszowiec 2003" и "Jaszowiec 2005", Яшовец, Польша, 2003 и 2005.); 14-й и 15-й уральских международных зимних школах по физике полупроводников (Н.Тагил, 2002 и Кыштым, 2004); 12-й международной конференция по узкозонным полупроводникам (12th International Conference on Narrow Gap Semiconductors), Тулуза, Франция, 2005; XIX Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения (2006, Москва).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 19 статей в рецензируемых отечественных и зарубежных журналах, 17 работ в сборниках тезисов докладов и трудов конференций, симпозиумов и совещаний.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, четырёх глав и заключения. Общий объем диссертации составляет 136 страниц, включая 44 рисунка и 3 таблицы. Список цитируемой литературы включает 115 наименований, список публикаций автора по теме диссертации - 36 наименований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации получены следующие основные результаты.

1. Разработана методика экспресс-анализа эпитаксиальных структур с квантовыми точками с использованием лабораторного рентгеновского дифрактометра. Схема измерений оптимизирована по чувствительности за счет уменьшения углового разрешения дифрактометра. Методика позволяет в случае крупных самоорганизованных островков GeSi/Si(001) и InGaAs/GaAs(001) определять их усредненный состав и упругую деформацию по брегговским пикам двух отражений.

2. Предложена новая модель формирования КТ в структурах с повышенной толщиной слоя InAs, включающая стадии образования двумерного вторичного слоя InGaAs из крупных кластеров InAs и дальнейшей трехмерной трансформации слоя в поле упругих напряжений КТ. Впервые в многослойных гетероструктурах InAs/GaAs с КТ, изготовленных методом

МОГФЭ, наблюдалась фотолюминесценция с длиной волны до 1,6мкм при комнатной температуре. В таких структурах при комнатной температуре обнаружена фотопроводимость в диапазоне длин волн 1,2-2,6мкм. Вольтваттная чувствительность в диапазоне 1,2-1,7мкм с дополнительным фильтром на основе пластины кремния составила 3-103В/Вт, удельная

8 1/2 1 обнаружительная способность - 9-10 смГц Вт" .

3. Установлено, что в многослойных селективно легированных гетероструктурах InGaAs/GaAs с квантовыми точками и двумерным электронным каналом при повышении температуры от 8 до 40К подвижность электронов экспоненциально возрастает при незначительном росте концентрации. Это связано с уменьшением кулоновского рассеяния на заряженных квантовых точках при нейтрализации их заряда. На основе этого эффекта предложен новый механизм продольной ИК фоточувствительности в структурах с КТ.

4. В многослойных селективно легированных гетероструктурах InGaAs/GaAs с квантовыми точками при температурах ниже 200К обнаружены линии внутризонной ИК фотопроводимости в диапазоне 3-6мкм, связанные с переходами электронов из локализованных состояний в область непрерывного спектра. При 90К вольт-ваттная чувствительность составила 2Т04В/Вт (ампер -ваттная 0,5А/Вт), удельная обнаружительная способность 3-109смГц1/2Вт"1.

Список условных сокращений

АСМ - атомно-силовая микроскопия АЧТ - абсолютно чёрное тело ГС - гетероструктура Ж - инфракрасный КТ - квантовая точка КЯ - квантовая яма

МЛЭ - молекулярно-лучевая эпитаксия

МОГФЭ - металлоорганическая газофазная эпитаксия

МС - магнетосопротивление

МФП - матрица фокальной плоскости

ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия

РД - рентгеновская дифрактометрия (рентгенодифракционный)

ФДКЯ - фотодетектор на квантовых ямах

ФДКТ - фотодетектор на квантовых точках

ФЛ - фотолюминесценция

ФП - фотопроводимость

Aspect ratio - отношение высоты к латеральному размеру DWELL - квантовые точки в квантовой яме (dot in well) RES - остаточная упругая деформация (residual elastic strain)

1. Шик АЛ. Физика низкоразмерных систем/ А.Я. Шик, Л.Г.Бакуева, С.Ф.Мусихин, С.А.Рыков. СПб.: Наука, 2001.

2. Towe Е. Semiconductor Quantum-Dot Nanostructures: Their Application in New Class of Infrared Photodetectors/ E.Towe, D.Pan //IEEE J.of selected topics in quantum electronics 2000. - V.6 - №3 - P.408.

3. Tong S. Normal incidence Ge quantum dot photodetectors at 1,5 im based on Si substrate/ S.Tong, L.J.Liu, J.Wan and K.L.Wang // Appl. Phys. Lett. 2002. -v.80. -p.1189-1191.

4. Finkman E. Polarized front-illumination response in intraband quantum dot infrared photodetectors at 77 К / E.Finkman, S.Maimon, V.Immer, G.Bahir, S.E.Schacham, F.Fossard, F.H.Julien, J.Brault, M.Gedry // Phys.Rev. B. 2001. -V.63. - P.045323.

5. Phillips J. Evalution of fundamental properties of quantum dot infrared detectors //J. Appl. Phys. -2002. V.91. - P.4590.

6. Алфёров Ж.И. История и будущее полупроводниковых гетероструктур/ Ж.И.Алфёров // ФТП. 1998. - Т. 12 - С. 1515-1549.

7. Леденцов Н.Н. Гетероструктуры с квантовыми точками: получение, свойства, лазеры/ Н.Н. Леденцов, В.М. Устинов, В.А. Щукин, П.С. Копьев, Ж.И. Алферов, Д. Бимберг// Физика и техника полупроводников. 1998. -Т.32. -№4. -С.385.

8. Ledentsov N.N. Quantum dot lasers: the birth and future trends / N.N. Ledentsov // Физика и техника полупроводников 1999 -Т. 33 1039-1043.

9. Stiff A.D. Normal-Incidence High-Temperature, Mid-Infrared, InAs/GaAs Vertical Quantum-Dot Infrared Photodetector/ A.D.Stiff, S.Krishna, P.Bhattacharya, S.Kennerly // Appl. Phys. Lett. 2001. - v.19. - p.421.

10. Pal D. Normal-incidence intersubband (In,Ga)As/GaAs quantum dot infrared photodetectors/ D.Pal, E.Towe, S.Kennerly// Appl. Phys. Lett.- 2000. v.75 -p.2719.

11. Grundman M. Ultranarrow luminescence lines from single quantum dots/ M. Grundman, J. Christen, N.N.Ledentsov, J Bohrer, D.Bimberg, S.S.Runimov, P.Werner, U.Ritche, U.Gosele, J.Heydenreich // Phys. Rev. Lett. 1995. - V.74. -P.4043.

12. Eberl К. Self-assembling quantum dots for optoelectronic devices on Si and GaAs/ К Eberl, M.O.Lipinski, Y.M.Manz, W.Winter, N.Y.Jin-Phillipp and O.G.Schmidt // Physica E.- 2001. V.9(l). - P.l 64-174.

13. Chang W.-H. Effects of spacer thickness on optical properties of stacked Ge/Si quantum dots grown by chemical vapor deposition / W.-H. Chang, W.-Y.Chen, A.T.Chou, T.M.Hsu, P.S.Chen, Z.Pei, L.-S.Lai // J.Appl.phys. 2003. -V.93. -P.49099.

14. Stoffel M. Electroluminescence of self-assembled Ge hut clusters/ M.Stoffel, U.Denker and O.G.Schmidt // Appl. Phys. Lett.- 2003 V.82. - P.3236.

15. Якимов А.И. Фотодиоды Ge/Si со встроенными слоями квантовых точек Ge для ближней инфракрасной области (1,3-1,5 мкм) / А.И.Якимов,

16. А.В.Двуреченский, А.И.Никифоров, С.В.Чайковский, С.А. Тийс // ФТП. -2003. -Т.37 С. 1383-1388.

17. Teichert С. Self-organization of nanostructures in semiconductor heteroepitaxy / C.Teichert // Physics Report 2002. - V.365 - P.335-432.

18. Osipov A.V. Stress driven nucleation of coherent islands: theory and experiment/ A.V.Osipov, F.Schmitt, S.A.Kukushkin // Applied Surfase Science 2002. -V.188 -P.156-162.

19. Tersoff J. Self-organization in growth of quantum dots superlattices/ J.Tersoff, C.Teichert, M.C.Lagally// Phys. Rev. Lett. 1996. - V.76 - P.1675.

20. Ross F.M. Coarsening of self-assembled Ge quantum dots on Si(001)/ F.M.Ross, J.Tersoff and RM.Tromp// Physical Review Letters 1998. - V.80. - P.984-987.

21. Рогальский А. Инфракрасные детекторы. Новосибирск: Наука, 2003. -636с.

22. Rogalski A. Intrisic infrared detectors / A.Rogalski, J.Piotrowski // Progr.Quant.Electr. 1988. -V.12. -P.87-289.

23. Balcerak R. Mercury cadmium telluride material requirements for infrared systems / J. Vac. Sci.Technol. 1991. -V.10. - PJ353-1358.

24. Hansen G.L. Energy gap versus alloy composition and temperature in Hgj. xCdxTe / G.L. Hansen, J.L.Schmit and T.N.Casselman // J.Appl.phys. 1982. -V.53. -P.7099-7101.

25. Pan J.L. Theory, fabrication, and characterization of quantum well infrared photodetectors / J.L.Pan, C.G. Fonstad. Mat. Sci. Eng. - 2000. - V.28. - P.65.

26. Rogalski A. Quantum well photoconductors in infrared detector technology/ A.Rogalski // J. Appl. Phys. 2003. -V.93. - No8. - P.4355.

27. Hasnain G. Mid infrared detectors in the 3-5 mkm band using bound to continuum state absorption in InGaAs/AlGaAs multiquantum well structures / G.Hasnain, B.F.Levin, D.L. Sivko, A.Y.Cho // Appl. Phys. Lett. 1990. - V.56. -P. 770-772.

28. Gunapala S.D. GaAs/InGaP multiquantum well long wavelength infrared detector using bound to continuum state absorption / S.D.Gunapala, B.F.Levin, R.A. Logan // Appl. Phys. Lett. 1990. - V.57. - P. 1802-1804.

29. Park J.S. Normal incidence detector using p-type Ge/Si/Si multiple quantum wells / J.S. Park, R.P.G.Karunasiri, K.L.Wang // Appl. Phys. Lett. 1992. -V.60.-P. 103-105.

30. Levine B.F. New 10 цт infrared detector using intersubband absorption in resonant tunneling GaAlAs superlattices/ B.F. Levine, К. K. Choi, C. G. Bethea, J. Walker, and R. J. Malik// Appl. Phys. Lett.- 1987 V.50. - P. 1092.

31. Levine B.F. Quantum-well infrared photodetectors/ B.F.Levine // J. Appl. Phys -1993. -V.74. -R1-R81.

32. Воробьёв Jl.E. Оптические свойства наноструктур./ Л.Е.Воробьёв, ЕЛ.Ивченко, ДА.Фирсов, В.А.Шалыгин. СПб.: Наука, 2001. - 188с.

33. Розеншер Э. Оптоэлектроника/ Э.Розеншер, Б.Винтер // Москва: Техносфера, 2004. 592с.

34. J. Urayama Observation of Phonon Bottleneck in Quantum Dot Electronic Relaxation / J. Urayama, Т. B. Norris, J. Singh and P. Bhattacharya // Phys. Rev. Lett.-2001.-V.86.-P.4930.

35. Wu Z-K. Ultrafast Electronic Dynamics in Unipolar n-Doped InGaAs-GaAs Self-Assembled Quantum Dots / Z-K.Wu, H.Choi, X. Su, S Chakrabarti, P.Bhattacharya, T.B.Norris, IEEE J. of Quantum Electronics. 2007. - V. - 43. -No. 6. - P.486.

36. Maimon P.M. Intersublevel transitions in InAs/GaAs quantum dots infrared photodetectors S.Maimon, E.Finkman, G.Bahir, S.E.Schacham, J.M.Garsia, P.M.Petroff//Appl. Phys. Lett. 1998. - V.73. - P. 2003.

37. Liu H.C. Quantum dot infrared photodetectors / H.C.Liu, M.Gao, J.McCaffey, Z.R.Wasilewski, S.Fafard / Appl. Phys. Lett. 2001. - V.78. - P.79.

38. Pal D.A. Characteristics of high-operating-temperature InAs/GaAs quantum-dot infrared photodetectos / D.Pal, E.Towe / Appl. Phys. Lett. 2006. -V.88 -P.153109.

39. Kim S. Growth and characterization of InGaAs/InGaP quantum dots for midinfrared photoconductive detector / S.Kim, H.Mohseni, M.Erdtmann, E.Michel, C.Jelen, M.Razedhi // Appl. Phys. Lett. 1998. - V.73 - P.963.

40. Kim E.-T. High detectivity InAs quantum dot infrared photodetectors / E.-T.Kim, A.Madhukar, Z.Ye, J.C.Campbell // Appl. Phys. Lett. -2004. V.84 - P.3277.

41. Xu S.J. Characteristics of InGaAs quantum dot infrared photodetectors / S.J.Xu, S.J.Chua, T.Mei, X.C.Wang, X.H.Zhang, G.Karunasiri, W.J.Fan, C.H.Wahg, J.Jiang, S.Wang, X.G.Xie // Appl. Phys. Lett. 1998. - V.73. - P.3153.

42. Chen Z. Intraband and interband photocurrent spectroscopy and induced dipole moments of InAs/GaAs.001:Quantum dots in n-i-n photodetector structures / Z.Chen, E.-T.Kim, A.Madhukar // J. Vac. Sci. Technol. 2002. -V.B20. -P. 1243.

43. Lin S.-Y. Transport characteristics of InAs/GaAs quantum-dot infrared photodetectors/ S.-Y.Lin, Y.-J.Tsai, S.-C.Lee // Appl. Phys. Lett. 2003. - V.83. -P.752.

44. Krishna S. Three-color (Apl~3.8 jum, Ap2~8.5 jum, and Ap3~23.2 jum) InAs/InGaAs quantum-dots-in-a-well detector /S.Krishna, S.Raghavan, G. von Winckel, A.Stintz, G.Ariyawansa, S.G.Matsik, A.G.U.Perera // Appl. Phys. Lett. -2003,-V.83.-P.2745.

45. Chen Z. Normal-incidence voltage-tunable middle- and long-wavelength infrared photoresponse in self-assembled InAs quantum dots / Z.Chen, E.-T.Kim, A.Madhukar // Appl. Phys. Lett. 2002 - V.80, P.2490.

46. Kim S.M. Multicolor InGaAs quantum-dot infrared photodetectors / S.M.Kim, J.S.Harris // IEEE Photonics Technology Letters. 2004.- V.16.- No.ll. -P.2538.

47. Kim S.M. Multispectral operation of self-assembled InGaAs quantum-dot infrared photodetectors / S.M.Kim, J.S.Harris // Appl. Phys. Lett. -2004 V.85 -No.18.-P.4154.

48. Krishna К S. Two color InAs/InGaAs dots-in-a-well detector with background-limited performance at 91/ К S.Krishna, S.Raghavan, G. von Winckel, P.Rotella,

49. A.Stintz, C.P.Morath, D.Le, S.W.Kennerly // Appl. Phys. Lett. -2003. V.82. -No.16.-P.2574.

50. High detectivity InAs quantum dot infrared photodetectors E.-T.Kim, A.Madhukar, Z.Ye, J.C.Campbell. Appl. Phys. Lett. V.84, N17, P.3277 (2004).

51. Ariyawansa G. Effect of well width on three-color quantum dots-in-a-well infrared detectors / G.Ariyawansa, A.G.U.Perera, G.S.Raghavan, G. von Winckel, A.Stintz, S.Krishna // IEEE Photonics Technology Letters 2005. -V.17. - No5. - P.1064.

52. Krishna S. Quantum dots-in-a-well infrared photodetectors / S.Krishna // J. Phys. D: Appl. Phys. 2005. - V.38 - P.2142.

53. Jolley G. Influence of quantum well and barrier composition on the spectral behavior of InGaAs quantum dots-in-a-well infrared photodetectors / L. Fu, H. H. Tan, and C. Jagadish // Appl. Phys. Lett. 2007 - V.91. - P. 173508.

54. Jin P. Quantum-confined Stark effect and built-in dipole moment in self-assembled InAs/GaAs quantum dots / P.Jin, C.M.Li, Z.Y.Zhang, F.Q.Liu, Y.H.Chen, X.L.Ye, B.Xu, Z.G.Wang // Appl. Phys. Lett. 2004. -V.85 - Nol4. -P.2791.

55. Kowalik K. Influence of an in-plane electric field on exciton fine structure in InAs-GaAs self-assembled quantum dots / K.Kowalik, O.Krebs, A.Lemaitre, S.Laurent, P.Senellart, P.Voisin, J.A.Gaj // Apll. Phys. Lett. 2005. - V.86. -P.041907.

56. Chakrabarti S. High-performance mid-infrared quantum dot infrared photodetectors / S. Chakrabarti, A.D.Stiff-Roberts, X.H.Su, P.Bhattacharya, G.Ariyawansa, A.G.U.Perera // J. Phys. D: Appl. Phys. 2005. -V.38. - P.2135.

57. Chu L. Lateral intersubband photocurrent spectroscopy on InAs/GaAs quantum dots / L.Chu, A.Zrenner, G.Bohm, G.Abstreiter // Appl. Phys. Lett. 2000 - V.76 P.1944.

58. Lee S.-W. Modulation-doped quantum dot infrared photodetectors using self-assembled InAs quantum dots /S.-W.Lee, K.Hirakawa, Y.Shimada // Physica E2000. V.7. - P.499.

59. Chu L. A quantum dot infrared photodetector with lateral carrier transport / L.Chu, A.Zrenner, D.Bougeard, M.Bichler, G.Abstreiter // Physica E -2002. -V.13.-P.301.

60. Zhang W. High-detectivity InAs quantum-dot infrared photodetectors grown on InP by metal-organic chemical-vapor deposition / W.Zhang, H.Lim, M.Taguchi, S.Tsao, B.Movaghar, M.Razeghi // Appl. Phys. Lett. 2005. - V.86. - P. 191103.

61. Bhattacharya P. Characteristics of a tunneling quantum-dot infrared photodetector operating at room temperature / P.Bhattacharya, X.H.Su, S.Chakrabarti, G.Ariyawansa, A.G.U.Perera // Appl. Phys. Lett. 2005. - V.86 -P.191106.

62. Jiang L. Ino.6Gao.4As/GaAs quantum-dot infrared photodetector with operating temperature up to 260 К / L.Jiang, S.S.Li, N.-T.Yeh, J.-I.Chyi, C.E.Ross, K.S.Jones // Appl. Phys. Lett. 2003. - V.82 No. 12. - P. 1986.

63. Stiff A.D. High-detectivity, normal-incidence, mid-infrared (A~4 (im) InAs/GaAs quantum-dot detector operating at 150 К / A.D.Stiff, S.Krishna, P.Bhattacharya, S.Kennerly // Appl. Phys. Lett. 2001. - V.79. - P.421.

64. Tang S.-F. Near-room-temperature operation of an InAs/GaAs quantum-dot infrared photodetector / S.-F.Tang, S.-Y.Lin, S.-C.Lee // Appl. Phys. Lett.2001.-V.78.-P.2428.

65. Kim J.-W. Room temperature far infrared (8-10 (im) photodetectors using self-assembled InAs quantum dots with high detectivity / J.-W.Kim, J.-E.Oh, S.-C.Hong, C.-H.Park, T.-K.Yoo // IEEE Electron Devices Letters 2000. - V.21. -P.329.

66. Liu Н.С. Quantum dot infrared photodetectors / H.C.Liu, J.-Y.Duboz, R.Dudek, Z.R.Wasilewski, S.Fafard, P.Finnie // Physica E -2003. V.17. - P.631.

67. Ryzhii V. Comparison of dark current, responsivity and detectivity of different intersubband infrared photodetectors / V.Ryzhii, I.Khmyrova, M.Ryzhii, V.Mitin // Semicond. Sci. Technol. 2004. - V.19. - P.8.

68. Razeghi M. Transport and photodetection in self-assembled semiconductor quantum dots / M.Razeghi, H.Lim, S.Tsao, J.Szafraniec, W.Zhang, K.Mi, B.Movaghar // Nonotechnology- 2005. V.l6. - P.219.

69. Amtout A. Theoretical modeling and experimental characterization of InAs/InGaAs quantum dots in a well detector / A.Amtout, S.Raghavan, P.Rotella, G.von Winckel, A.Stintz, S.Krishna // J. Appl. Phys. 2004. - V.96 -No.7. -P.3782.

70. Lim H. Quantum dot infrared photodetectors: Comparison of experiment and theory / H.Lim, W.Zhang, S.Tsao, T.Sills, J.Szafraniec, K.Mi, B.Movaghar, M.Razeghi // Phys. Rev. B. 2005 - V.72. - P.085332.

71. Хапачев Ю.П. Деформации и напряжения в многослойных эпитаксиальных кристаллических структурах. Рентгеиодифракционные методы их определения / Ю.П. Хапачев, Ф.Н. Чуховский // Кристаллография. 1989. -Т. 34. - №3. - С.776-800.

72. Боуэн Д.К. Высокоразрешающая рентгеновская дифрактометрия и топография / Д.К. Боуэн, Б.К. Таннер. СПб.: Наука, 2002. - 274 с.

73. Fewster P.F. X-Ray scattering from semiconductors / P.F. Fewster. London: Imperial College Press, 2000. - 287 p.

74. Дифрактометр рентгеновский ДРОН-4. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

75. Brantley W.A. Calculation elastic constants for stress problems associated with semiconductor devices/ W.A. Brantley //J. Appl. Phys. 1973. - V.44. - No.l,-P.534-535.

76. Koppensteiner E. Investigation of strain-symmetrized and pseudomorphic SiGe superlattices by x-ray resiprocal space mapping /Е. Koppensteiner, G. Bauer, H. Kibbel, E. Kasper//J. Appl. Phys. 1994. - V.76. -No.6. - P.3489-3501.

77. Dargys A.Handbook on physical properties of Ge, Si, GaAs and InP / A.Dargys, J.Kundrotas//Vilnius: Science and Encyclopedia Publishers, 1994.

78. Uragami T. Characterization of strain distribution in quantum dots by x-ray diffraction/ T. Uragami, A.S. Acosta, H. Fujioka, T. Mano, J. Ohta, H. Ofuchi, M. Oshima, Y. Takagi, M. Kimura, T. Suzuki// J. Cryst. Growth. 2002. - V. 234.-P. 197-201.

79. Asian B. Response spectra from mid- to far-infrared, polarization behaviors, and effects of electron numbers in quantum-dot photodetectors / B.Asian, H.C.Liu, M.Korkusinski, S.-J.Cheng, P.Hawrylak // Appl. Phys. Lett. 2003. -V.82. -P.630.

80. Saint-Girons G. Photoluminescence quenching of a low-pressure metal-organic vapor-phase-epitaxy grown quantum dots array with bimodal inhomogeneous broadening / G.Saint-Girons, I.Sagnes // J. Appl. Phys. 2002. - V.91. - P. 10115.

81. Kim E.T. E.-T Kim, Z.Chen, A. Madhukar // Appl. Phys. Lett. 2001. - V.79. -P.3341.

82. Sakaki H. Transport properties of two-dimensional electron gas in AlGaAs/GaAs selectively doped heterojunctions with embedded InAs quantum dots / H.Sakaki, G.Yusa, T.Someya et al. // Appl. Phys. Lett. 1995. - V.67. - P.3444.

83. Metzner С. Modelling inter-dot Coulomb interaction effects in field effect transistors with an embedded quantum dot layer / C.Metzner, G.Yusa, H.Sakaki // Superlattices and Microstructures 1999. - V.25. - P.537.

84. Kardynal B.E. Detection of single photons using a field effect transistor with a layer of quantum dots / B. E.Kardynal, A.JShields, M.P.O'Sullivan, N.S.Beattie, I.Farrer, D.A. Ritchie and К Cooper // Meas. Sci. Technol. 2002. - V.13. -P.1721.

85. Кульбачинский B.A. Латеральный электронный транспорт в короткопериодных сверхрешетках InAs/GaAs на пороге образования квантовых точек / В.А.Кульбачинский, Р.АЛунин, В.А.Рогозин / ФТП.2003. Т.37. - №1. С.70.

86. Arnold Е. Disorder-induced carrier localization in silicon surface inversion layers / E.Arnold. Appl. Phys. Lett. 1974. - V.25. - P.705.

87. Fekete D. Temperature dependence of the coupling between «-type 5-doping region and quantum dot assemblies / D.Fekete, H.Dery, A.Rudra, E.Kapon // J. Appl. Phys. -2006. V.99. - No3. - 034304.

88. Chen J.F. Strain relaxation in InAs/InGaAs quantum dots investigated by photoluminescence and capacitance-voltage profiling / J.F.Chen, R.S.Hsiao, Y.P.Chen, J.S.Wang, J.Y.Chi // Appl. Phys. Lett. 2005. - V.87. - Nol4. -141911.

89. Устинов B.M. Технология получения и возможности управления характеристиками структур с квантовыми точками / В.М.Устинов // ФТП.2004. Т.38 - №8. - С.963.

90. El-Emawy А.А. Formation trends in quantum dot growth using metalorganic chemical vapor deposition / A.A.El-Emawy, S.Birudavolu, P.S.Wong, Y.B.Jiang, H.Xu, S.Huang, D.L.Huffaker // J. Appl. Phys. 2003 - V.93. - No9. -P.3529.

91. Сизов Д.С. Влияние условий отжига на испарение дефектных областей в структурах с квантовыми точками InGaAs в матрице GaAs / Д.С.Сизов, М.В.Максимов, А.Ф.Цацульников, Н.А.Черкашин, Н.В.Крыжановская,

92. A.Б.Жуков, Н.А.Малеев, С.С.Михрин, А.П.Васильев, Р.Селин,

93. B.М.Устинов, Н.НЛеденцов, Д.Бимберг, Ф.И.Алферов // ФТП. 2002. -Т36. - №9. - С1097.

94. Nuntawong N. Defect dissolution in strain-compensated stacked InAs/GaAs quantum dots grown by metalorganic chemical vapor deposition / N.Nuntawong, S.Huang, Y.B.Jiang, C.P.Hains, D.L.Huffaker // Appl. Phys. Lett. 2005. - V.87. - No. 11. - P. 113105.

95. Saint-Girons G. Metal-organic vapor-phase epitaxy of defect-free InGaAs/GaAs quantum dots emitting around 1.3pm /G.Saint-Girons, G.Patriarche, L.Largeau, J.Coelho, A.Mereuta, J.M.Gerard, I.Sagnes // J. Crystal Growth 2002. -V.235. - P.89.

96. Shashkin V.I. Growth of InAs quantum dots and GaAs cap-layers by MOVPE / V.I.Shashkin, V.M.Daniltsev, Yu.N.Drozdov, O.I.Khrykin, A.V.Murel, N.V.Vostokov // EW MOVPE VIII, Prague, June 8-11. 1999.- Proceedings. -P.159.

97. Lee S.J. Evolution of structural and optical characteristics in InAs quantum dots capped by GaAs layers comparable to dot height / S.J.Lee, J.O.Kim, S.K.Noh, J.W.Choe, K.-S.Lee // J. Crystal Growth. 2005. - V.284 P.39.

98. Lenz A. Nanovoids in InGaAs/GaAs quantum dots observed by cross-sectional scanning tunneling microscopy / A.Lenz, H.Eisele, R.Timm, S.K.Becker, R.L.Sellin, U.W.Pohl, D.Bimberg //Appl. Phys. Lett. V.85. -Nol7. - 3848.

99. Zhu H. Uniformity enhancement of the self-organized InAs quantum dots /H.Zhu, Z.Wang, H.Wang, S.Feng// J. Crystal Growth. 1999 - V.197. - P.372.

100. H.Lim, W.Zhang, S.Tsao, T.Sills, J.Szafraniec, K.Mi, B.Movaghar, M.Razeghi. Phys. Rev. B, 72, 085332 (2005).

101. Liang S. Comparative study of InAs quantum dots grown on different GaAs substrates by MOCVD / S.Liang, H.L.Zhu, J.Q.Pan, L.P.Hou, W.Wang // J. Crystal Growth. -V.282. P.297.

102. Karpovich I.A. Morphology and photoelectronic propertiees of the InAs/GaAs surface quantum dots grown by Metal Organic Vapor Phase Epitaxy / I.A.Karpovich, N.V.Baidus, B.N.Zvonkov, S.V.Morozov, D.O.Filatov,

103. A.V.Zdoroveishev // Nanotechnology. 2001. - V.12 - P.425.

104. Nuntawong N. Localized strain reduction in strain-compensated InAs/GaAs stacked quantum dot structures / N. Nuntawong, J. Tatebayashi, P. S. Wong, and D. L. Huffaker // Appl. Phys. Lett. 2007 - V.90. -P. 163121.

105. Kim J.S. Structural and optical properties of shape-engineered InAs quantum dots / J.S.Kim, J.H.Lee, S.U.Hong, W.S.Han, H.-S.Kwack, J.H.Kim, D.K.Oh. // J. Appl. Phys. 2003. -V.94. - No4. - P.2486.

106. Жуков A.E. Электролюминесценция в диапазоне 1.55-1.6 мкм диодных структур с квантовыми точками на GaAs / А.Е.Жуков, Б.В. Воловик, С.С Михрин, Н.А. Малеев, А.Ф. Цацулышков, Е.В.Никитина, И.Н.Каяндер,

107. B.М.Устинов, Н.Н.Леденцов // ПЖТФ. 2001. - Т.27. - №17. - С.51.

108. Тонких А.А. Фотолюминесценция в системе InGaAs/GaAs с квантовыми точками и квантовыми ямами в диапазоне длин волн 1.55 мкм / А.А.Тонких, В.А.Егоров, Н.К.Поляков, Г.Э.Цырлин, Н.В.Крыжановская, Д.С.Сизов, В.М.Устинов // ПЖТФ. 2002. - Т.28. - №10. - С.72

109. Список работ автора по теме диссертации

110. А4. Vostokov N.V. Transition from "doom" to "pyramid" shape of self-assembled GeSi islands / N.V. Vostokov, I.V. Dolgov, Yu. N. Drozdov, Z.F. Krasil'nik,

111. D.N. Lobanov, L.D. Moldavskaya, A.V. Novikov, V.V. Postnikov, D.O.Filatov //J. of Cryst. Growth. 2000. - V.209. - P.302-305.

112. A12. Шашкин В.И. Исследование ИК-фотопроводимости в селективно легированных гетероструктурах с квантовыми точками InGaAs/GaAs /В.И.Шашкин, Б.А.Андреев, Д.М.Гапонова, С.А.Гусев, В.М.Данильцев, М.Н.Дроздов, Ю.Н.Дроздов, А.Ю.Лукьянов, Л.Д.Молдавская,

113. А.В.Мурель, Е.Н.Садова, О.И.Хрыкин, А.Н.Яблонский //Изв. РАН, Серия физическая. 2003. - Т.67. - №2. - С.208-210.

114. А13. Shashkin V.I. Infrared lateral photoconductivity of InGaAs quantum dot heterostructures grownby MOCVD / L.D.Moldavskaya., V.I.Shashkin, M.N.Drozdov, Yu.N.Drozdov, V.M.Daniltsev, A.V.Murel, B.A.Andreev,

115. A.N.Yablonsky, S.A.Gusev, D.M.Gaponova, O.I.Khrykin, A.Yu.Luk'yanov, E.N.Sadova //Physica E. 2003. - V.17. - P. 634-635.

116. A16. Антонов A.B. Гетероструктуры InGaAs/GaAs с квантовыми точками для ИК фотоприемников диапазона 3 мкм / А.В.Антонов, Д.М.Гапонова,

117. B.М.Данильцев, М.Н.Дроздов, Л.Д.Молдавская, А.В.Мурель, В.С.Туловчиков, В.И.Шашкин // ФТП. 2005. - Т.39. - Вып.1. - С.96-99.

118. А18. Шашкин В.И. ИК-фотопроводимость в многослойных гетероструктрах InGaAs/GaAs с квантовыми точками / В.И. Шашкин, В.М. Данильцев,

119. М.Н. Дроздов, В.Р. Закамов, АЛО. Лукьянов, Л.Д. Молдавская, А.В. Мурель //Прикладная физика. 2007. - Т.2. - С.73.

120. Shashkin V.I. IR photoconductivity in InGaAs/GaAs multilayer heterostructures with quantum dots V.I. Shashkin, V.M. Daniltsev, M.N. Drozdov, V.R. Zakamov, A.Yu. Lukyanov, L.D. Moldavskaya, A.V. Murel / Proc. SPIE. 2007. - V. 6636. - 66360L.

121. A24. N.V.Vostokov, S.A.Gusev, Yu.N.Drozdov, Z.F.Krasil'nik, D.N.Lobanov, L.D.Moldavskaya, A.V.Novikov, V.V.Postnikov, M.Miura, N.Usami, and

122. Y.Shiraki, Proceeding of 8th International Symposium Nanostructures: Physics and Technology, June, St. Petersburg, Russia, p.453-455, 2000.

123. А26. Moldavskaya L.D. Infrared photoconductivity of InGaAs quantum dots grown by MOCVD with lateral electron transport/L.D.Moldavskaya, V.I.Shashkin, M.N.Drozdov, A.V.Murel, V.M.Daniltsev, Yu.N.Drozdov, B.A.Andreev,

124. A.N.Yablonsky//International Conference on Superlattices, Nanostructures and Nanodevices. Book of Abstracts. Toulouse, France, 22-26 July 2002.

125. A28. Шашкин В.И. Продольный электронный транспорт и ИК фотопроводимость в структурах InGaAs/GaAs с квантовыми точками /

126. B.И.Шашкин, М.Н.Дроздов, Л.Д.Молдавская, А.В.Германенко, Г.М.Миньков Шерстобитов А.А. // Тез. докл. VI Российской конференции по физике полупроводников, Санкт-Петербург, 27-31 октября 2003. С. 403.