Применение полупроводниковых гетероструктур в телекоммуникациях, основанных на лазерах с двойной гетероструктурой, малошумящих транзисторах. Изучение деградации излучающих свойств материалов на основе InGaN с помощью прецизионных измерений потока света.
Аннотация к работе
Наверняка многие, хотя бы в связи с присуждением Нобелевской премии выдающемуся российскому ученому Жоресу Ивановичу Алферову, слышали слова "гетероструктуры", "наноструктуры", или совсем загадочное - "квантовые точки". Солнечные элементы с гетероструктурами широко используются как для космических, так и для земных программ..." Уже 15 лет на станции "Мир" исправно работают солнечные элементы на основе полупроводниковых гетероструктур. 1a изображена одномерная прямоугольная потенциальная яма: если энергия частицы превышает U0, то частица может свободно перемещаться вдоль оси x, если же ее энергия меньше U0, то частица локализована в яме. В классической механике энергия частицы в этом случае может иметь любое значение от 0 до U0, а в квантовой механике существует конечное число уровней энергии (минимум один в такой одномерной задаче). Зонная диаграмма (энергетическая схема) двойной гетероструктуры: внутри полупроводника с большей шириной запрещенной зоны содержится слой (толщиной несколько десятых долей микрона) полупроводника с меньшей шириной запрещенной зоныСкорости роста (слой с толщиной один микрон выращивается несколько часов) и другие условия таковы, что происходит послойный рост атомных слоев (!), что позволяет добиться высокого кристаллического совершенства получаемых структур. Высокотехнологичные установки дают возможность, контролируемым образом изменяя условия (температуру подложки, давление потоков из источников с различными компонентами (в частности, открывая и закрывая заслонки у разных ячеек) и т.д.) получать сложные гетероструктуры с заданными свойствами. Но электрон и дырка взаимодействуют не в вакууме, а в среде с диэлектрической проницаемостью порядка 10, и, кроме того, эффективная масса этих квазичастиц меньше массы свободного электрона (грубо говоря, чтобы корректно описать поведение электрона, "живущего" в кристаллической решетке, можно считать его частицей с массой, отличной от массы свободного электрона). Так что экситоны в объемных полупроводниках не доживают до комнатной температуры (даже если в институте не топят), с ростом температуры за счет взаимодействия с колебаниями решетки происходит диссоциация экситона - распад на электрон и дырку. Действительно, энергия связи экситона в квантовых ямах возрастает (экситоны в квантовых ямах могут существовать и при комнатной температуре), но не столь сильно.Характеристики излучения, являющегося результатом процессов излучательной рекомбинации носителей заряда в активной области широкозонных гетероструктур, являются не только показателем работы структуры, но и обладают информацией о некоторых физических механизмах, приводящих к изменению излучающих свойств со временем наработки. Излучение в видимой области характеризуется световым потоком. Именно световой поток является наиболее корректной величиной с точки зрения физики работы излучающей структуры, и, тем самым, позволяет сделать изучение причин деградации более частным и способным дифференцировать эти причины. Исследование изменений в диаграммах пространственного распределения плотности светового потока излучающих кристаллов на основе указанных гетероструктур, измеренных в различное время, при различных условиях или режимах наработки, позволяет делать выводы об изменениях в работе самой структуры, причины которых могут быть объяснены на уровне физики работы структуры. Эти значения, собранные вместе по принципу зависимости от времени, в характеристики, позволили получить картину перераспределения светового потока по объему диаграммы излучения в процессе наработки, а также предположить, что подобное перераспределение центров излучательной рекомбинации существует и внутри излучающего кристалла, в его активной области.
План
План
1. История гетероструктур, что это и с чем "едят"
2. "Искусственные кристаллы"
3. Лирическое отступление во славу технологии
4. "Двумерные атомы"
5. "Вверх по лестнице, ведущей вниз"
6. Метод исследования деградации излучающих свойств материалов на основе INGAN с помощью прецизионных измерений светового потока
Список использованной литературы
Список литературы
1. Ж.И. Алферов, Р.Ф. Казаринов. Авторское свидетельство N 181737, заявка N 950840 с приоритетом от 30 марта 1963 г.; H. Kroemer. Proc. IEEE, v.51, 1782 (1963).
2. Ж.И. Алферов. ФТП, т.1, 436 (1967).
3. Никифоров С.Г. Теперь электроны можно увидеть.
4. Никифоров С.Г Разработка методик контроля на светодиодах на основе ALGAIN