Формирование низкоразмерных структур в гетеросистеме InSb/AlAs

Abstract

Низкоразмерные гетероструктуры с квантовыми ямами и наноостровками, формируемые методом моле-кулярно-лучевой эпитаксии в системе InSb/AlAs, исследованы с помощью просвечивающей электронной микроскопии и спектроскопии стационарной фотолюминесценции. Структуры выращивались в режимах: поочередного осаждения In и Sb, так называемой атомно-слоевой эпитаксии, и одновременного осаждения материалов (традиционный режим молекулярно-лучевой эпитаксии). В обоих режимах при номинальном количестве осажденного материала в 1 монослой формируются крупные (200 нм−1 мкм) дефектные островки, расположенные на слое Inx Al 1−x Sby As 1−y квантовой ямы. В гетероструктурах, выращенных в режиме атомно-слоевой эпитаксии, островки окружены кольцевыми массивами значительно более мелких (∼ 10 нм) когерентно напряженных островков, так же состоящих из Inx Al 1−x Sby As 1−y . Состав твердого раствора определяется перемешиванием материалов V группы на стадии осаждения InSb и перемешиванием материалов вследствие сегрегации атомов In и Sb при заращивании слоя InSb арсенидом алюминия. ВведениеРазвитие современной электроники во многом опреде-ляется использованием новых полупроводниковых низ-коразмерных гетероструктур с квантовыми ямами (КЯ) и квантовыми точками (КТ) [1]. Комбинация параметров узкозонного антимонида индия и широкозонного арсе-нида алюминия делает гетероструктуры на их основе привлекательными для развития современных информа-ционных технологий. С одной стороны, гетерострукту-ры перспективны для создания устройств передачи и приема информации: излучателей и фотоприемников с энергией оптического перехода, лежащей в широком диапазоне длин волн -от среднего инфракрасного до видимого [2-4]. С другой стороны, сильная лока-лизация носителей заряда в КТ InSb/AlAs открывает перспективы создания на их основе компактных ячеек памяти, пригодных для длительного хранения инфор-мации. Так, например, в работе [5] предсказывается, что ячейка памяти, созданная на основе КТ GaSb/AlAs, также характеризующихся сильной локализацией носи-телей заряда, может хранить заряд в течение 10 6 лет. Кроме того, КТ InSb/AlAs могут иметь энергетическое строение первого рода (носители заряда обоих знаков локализованы в КТ) с основным электронным состояни-ем, принадлежащим непрямой долине зоны проводимо-сти [6][7][8]. Разделение носителей заряда в пространстве квазиимпульсов приводит к увеличению времени жиз-ни экситона вплоть до сотен микросекунд [9][10][11][12], что оказывается сравнимым со временем спиновой релакса-ции локализованного в КТ экситона [13][14][15]. Сочетание длительного времени жизни экситона и длительной спиновой релаксации экситона в таких КТ делает их перспективными объектами для создания ячеек спино-вой памяти.Несмотря на открывающиеся перспективы, гетеро-структуры InSb/AlAs с КТ и КЯ до сих пор остаются сла-бо изученными. Это обусловлено рядом причин, затруд-няющих получение высококачественных, кристалличе-ски совершенных гетероструктур InSb/AlAs. Во-первых, гетеросистема InSb/AlAs характеризуется гигантским рассогласованием параметров решетки (1...