Деталі

Перегляди: 4467

Метод модификации характеристик светоизлучающих гетероструктур А2В6 с квантовыми ямами

№3 Отдел фотоэлектрических явлений в полупроводниках
Н. Е. Корсунская, Л.В.Борковская

Назначение. Метод предназначен для использования в промышленности при изготовлении светоизлучающих приборов с квантовыми ямами на основе соединений А2В6 ,с использованием молекулярно-пучковой эпитаксии.
Метод позволяет существенно улучшить светоизлучающие характеристики квантовой ямы, которая используется в качестве активной среды прибора. Метод заключается в модификации структуры упруго напряженной квантовой ямы на основе тройного соединения А2В6 путем введения в середину квантовой ямы, в процессе ее выращивания, тонкого слоя бинарного соединения А2В6. Этот слой имеет такую постоянную решетки, что его введение существенно увеличивает энергию упругих деформаций в квантовой яме. При этом происходит их частичная релаксация путем перераспределения компонентов материала квантовой ямы, тонкой вставки и барьера. Это приводит к тому, что флуктуации состава раствора квантовой ямы становятся более однородными, а именно: возрастает количество мелких флуктуаций и уменьшается количество глубоких. В результате возрастает интенсивность и уменьшается полуширина полосы низкотемпературной люминесценции квантовой ямы. Недостатком предложенного метода является усиление процессов интердиффузии компонентов материала квантовой ямы и барьера поперек их гетерограницы вследствие увеличения концентрационных и упругих градиентов.
Метод был испытан на светоизлучающих гетероструктурах CdZnTe/ZnTe с квантовыми ямами. На рис.1 приведен пример такой модифицированной структуры с единичной Cd0.4Zn0.6Te- квантовой ямой толщиной 8 нм, помещенной между ZnTe -буферным слоем толщиной ~2 мкм и ZnTe покровным слоем толщиной 40 нм. В такой структуре после выращивания слоя Cd0.4Zn0.6Te толщиной 4 нм, на него наращивается слой CdTe номинальной толщиной 1 монослой (≈ 0,3 нм), а сверху - слой Cd0.4Zn0.6Te толщиной 4 нм. На рис.2 представлена трансформация спектров низкотемпературной фотолюминесценции CdZnTe - квантовой ямы после введения тонкого слоя CdTe. Видно, что при этом происходит существенное улучшение люминесцентных характеристик квантовой ямы, а именно: уменьшение полуширины полосы люминесценции в ~2 раза и увеличение интенсивности люминесценции в ~8 раз. Незначительный сдвиг максимума полосы люминесценции квантовой ямы в высокоэнергетическую область спектра является следствием усиления процессов интердиффузии Cd/Zn поперек гетерограницы- квантовая яма/ZnTe.

Рис.1. Схематическое изобра-жение модифицированной гете-роструктуры Cd0.4Zn0.6Te/ZnTе с квантовой ямой, которая содержит CdTe -вставку.	Рис.2. Спектры фотолюминесценции гетероструктуры  Cd0.4Zn0.6Te/ZnTе с квантовой ямой без CdTe -вставки (кривая 1) и с CdTe - вставкой (кривая 2).

Параметры роста. Модификация структуры CdZnTe - квантовой ямы путем введения тонкой CdTe - вставки происходит при использовании таких режимов роста: остаточное давление газов в камере роста не должно превышать  ~8·10^-11 Тор, для эпитаксии должны использоваться элементы Zn, Cd, Te чистотой  99,9999, эпитаксия проводится  на шлифованной и полированной GaAs- пластине кристаллографической ориентации (001), шероховатость поверхности которой ~ 0,3 нм, скорость роста слоев составляет ~0,2 нм/с, температура роста - 350 °C для ZnTe -слоев и ~300 ° для CdZnTe - слоев.

Новизна разработки заключается в том, что авторами впервые предложено введение тонкого слоя в упруго напряженную квантовую яму на основе соединений А2В6 для улучшения ее люминесцентных характеристик.