Экспериментально исследована фотолюминесценция эпитаксиальных структур на основе узкозонных твердых растворов CdHgTe и установлено наличие в структурах масштабных флуктуаций состава, локализу-ющих носители заряда. Предложена модель, описывающая влияние флуктуаций на скорость излучательной рекомбинации, форму спектров люминесценции и положение их пика. Модель описывает транспорт и рекомбинацию носителей в условиях сильной неоднородности состава твердого раствора и показывает, как локализация носителей проявляется в особенностях спектров люминесценции.
ВведениеСтохастический характер распределения атомов по уз-лам кристаллической решетки полупроводниковых твер-дых растворов приводит к появлению хвостов плотности состояний, что существенно уменьшает ширину запре-щенной зоны E g , проявляющуюся в оптических экс-периментах. Низкая плотность таких состояний делает их трудноразличимыми при исследовании оптического поглощения, однако в фото-и электролюминесценции хвосты плотности состояний играют важную роль из-за процессов неупругого рассеяния, приводящих к энерге-тической релаксации и накоплению носителей в миниму-мах потенциальной энергии. При низких температурах пики люминесценции оказываются смещены в красную область относительно края поглощения или номиналь-ного (расчетного) значения ширины запрещенной зоны полупроводника. С повышением температуры этот сдвиг уменьшается, так как из-за термического возбуждения носителей, рекомбинация которых определяет эффект излучения, они перестают быть локализованными во флуктуациях.Влияние флуктуаций состава на оптические свойства изучалось для многих полупроводниковых материалов и гетероструктур (см., например, [1-5]). Особый ин-терес оно представляет для узкозонных полупроводни-ков, поскольку при типичной для них величине E g в 100−300 meV энергетические флуктуации амплитудой в десятки meV, обычные для твердых растворов, со-ставляют не единицы, а десятки процентов от E g и неизбежно должны оказывать существенное влияние на свойства материалов. Поскольку подобные материалы широко применяются в инфракрасной фото-и оптоэлек-тронике, исследование флуктуаций химического состава в них представляет не только научный, но и практи-ческий интерес. В настоящей работе мы анализируем результаты исследований люминесценции узкозонных полупроводниковых твердых растворов и представляем модель для описания влияния флуктуаций состава на люминесценцию.