Розрахунок зонної діаграми гетеропереходу SiGe-острівець/Si-оточення, використовуючи данні про компонентний склад та деформації SiGe наноострівців, отримані з аналізу спектрів. Взаємодія оптичного випромінювання з багатошаровими гетероструктурами з SiGe.
Аннотация к работе
КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКА Робота виконана в Київському національному університеті імені Тараса Шевченка. ВАКУЛЕНКО Олег Васильович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, професор кафедри оптики фізичного факультету СКРИШЕВСЬКИЙ Валерій Антонович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, професор кафедри напівпровідникової електроніки радіофізичного факультету доктор фізико-математичних наук, доцент Захист відбудеться «15» грудня 2008р. о 1530 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.23 в Київському національному університеті імені Тараса Шевченка за адресою: 03680, м.За рахунок просторового обмеження руху носіїв заряду їх енергетичний спектр в напівпровідникових структурах зниженої розмірності значно відрізняється від спектру носіїв заряду в обємних напівпровідниках. За певних умов формування гетероструктур та їх компонентного складу накопичення пружних деформацій може призводити до формування тривимірних самоорганізованих обєктів - GESI наноострівців. Практичний інтерес до GESI гетероструктур з острівцями багато в чому повязаний також зі спостережуваною в цих структурах смугою фотолюмінесценції в області 1.3 - 1.55 мкм, що відповідає мінімуму втрат оптоволоконних ліній звязку. Основним завданням роботи було 1) встановлення енергетичної схеми гетероструктур з SIGE наноострівцями та вивчення можливих типів оптичних переходів в таких структурах; 2) зясування впливу компонентного складу, механічних напружень, геометричних розмірів острівців на форму спектрів фотопровідності гетероструктур з SIGE наноострівцями. Наукова новизна одержаних результатів полягає у наступному: вперше проведено комплексне дослідження спектральних розподілів ФП, фото-ЕРС та КРС разом з АСМ дослідженнями поверхні структур з SIGE наноострівцями, що при встановленні природи фоточутливості структур дозволило врахувати компонентний склад, деформації та розміри острівців, і однозначно ідентифікувати оптичні переходи, що зумовлюють особливості фоточутливості зразків;Фоточутливість досліджуваних структур, в залежності від положення рівня Фермі в системі, може бути зумовлена непрямими в просторі міжзонними оптичними переходами з локалізованих станів валентної зони острівців в локалізовані стани зони провідності кремнієвого оточення або переходами дірок з локалізованих станів валентної зони острівців у стани валентної зони змочувального шару (ЗШ) та кремнієвого оточення. Причому перший тип переходів має реалізуватися за наявності електронів в валентній зоні острівців, тобто в структурах з SIGE острівцями n-типу, а для другого типу переходів необхідною умовою є заселення острівців дірками, що має місце в структурах з SIGE острівцями р-типу. Врахування квантового обмеження призводить до збільшення енергії непрямих в просторі переходів з локалізованих станів валентної зони острівців в локалізовані стани зони провідності кремнієвого оточення та до зменшення енергії переходів дірок з локалізованих станів валентної зони острівців у континуум станів валентної зони та локалізовані стани ЗШ. Четвертий розділ присвячено дослідженню непрямих в просторі міжзонних переходів з локалізованих станів валентної зони острівців в стани зони провідності кремнієвого оточення в структурах з SIGE острівцями n-типу. Показано, що гранична енергія на спектральних залежностях ФП досліджуваних структур (0.52 ЕВ) визначається енергією непрямих в просторі переходів з локалізованих станів валентної зони острівців підзони важких дірок в стани ?2-долини зони провідності кремнієвого оточення.При вивченні такої складної неоднорідної системи, якою є структури з SIGE наноострівцями, необхідно враховувати компонентний склад, деформації та геометричні розміри острівців. Для визначення фізичної природи фотоелектричних спектрів та встановлення їх звязку з енергетичною структурою досліджуваних обєктів розроблено теоретичну модель розрахунку зонної структури гетеропереходу SIGE-острівець/Si-оточення, яка дозволяє визначити можливі типи оптичних переходів та оцінити їх енергії. Результати спектральних досліджень фотопровідності багатошарових гетероструктур з SIGE наноострівцями вказують на принципову можливість створення ефективних приймачів випромінювання з керованою смугою фоточутливості на основі таких структур. Показано, що в гетероструктурах з SIGE наноострівцями в залежності від типу легування проміжних Si шарів можуть відбуватись або непрямі в просторі міжзонні переходи з локалізованих станів валентної зони острівців в стани зони провідності Si-оточення або міжпідзонні переходи в валентній зоні наноострівців. В структурах з SIGE наноострівцями р-типу спостерігаються переходи між локалізованими станами валентної зони наноострівців та міжпідзонні переходи дірок з локалізованих станів валентної зони острівців в стани валентної зони ЗШ та кремнієвого оточення.