ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЛАКСАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ МЕТОДОМ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ В КВАНТОВО-РАЗМЕРНЫХ СТРУКТУРАХ CDXZN1-XTE ZNTE/GAAS

Аннотация

With the influence of electron and X-ray irradiation in the buffer layers of quantum-size structures CdxZn1-xTe/ZnTe/GaAs a change in the optical characteristics was determined. The change in the maxima, bands corresponding to 500 nm and 560-580 nm, associated with transitions on DA pairs, as well as the bands I1 = 2.48 eV (500 nm), I2 = 2.21 eV (550 nm) were determined. The band I2 is attributed to the transition associated with intrinsic defects in the ES. Keywords: Quantum-size structures, extended defects, photoluminescence, temperature dependences. Введение. Интерес к излучению квантово-размерных структур на основе А2В6 материалов обусловлен возможностью изготовления на их базе инжекционных источников когерентного 1 и некогерентного излучения, а также излучателей с электронной накачкой 2-3, перекрывающих практически весь видимый диапазон. Спектр НТ ФЛ квантово-размерных структур Cd Zn Te ZnTe/GaAs x 1-x рассматривалась в трех энергетических областях: 649 ResearchBib IF - 11.01, ISSN: 3030-3753, Volume 2 Issue 3 1.Область связанных экситонов и переходов на маленькие уровни из зоны проводимости (519-550 нм). 2.Область излучения донорно-акцепторных пар (550-590 нм). 3.Область, соответствующая излучательной рекомбинации на глубоких дефектах (590-775 нм). Квантово-размерные структуры выращивались методом молекулярно-лучевой эпитаксии на установке “Катунь”. Методом низко температурной фотоотражения, фотолюминценсии (НТ ФЛ Т=4,2 и 77 К) исследовались качества эпислоя ZnTe и границы раздела ZnTe/GaAs. Измерения спектров фотолюминесценции, РL, и отражения (R(λ)), проводились при 4.2 и 77 К на спектральном приборе с разрешением ≤0.5 мэВ. Спектры PL возбуждались излучением Ar лазера модели LGN-503 с λ =0.5145 и 1 λ =0.4880 мкм. 2 Облучение электронами с энергией 1.8 МэВ и интегральным флюенсом 650 4 х 1 0 1 6 см-2 проводили на импульсном ускорителе ИЛУ-6 в следующем режиме: длительность импульса 700 мкс, частота 25 Гц, плотность электронного тока в импульсе 3 ,5 х 1 0 1 4 см-2с1. Как видно из рисунка рис-1, на кривой отражения, R(), наблюдаются особенности, связанные с экситонными резонансами тяжёлых и лёгких (I lh и I hh, отмечено FX FX стрелками) дырок. По положению и по расщеплению резонансов легких и тяжелых дырок в спектрах отражения была вычислена величина остаточных упругих деформаций. Остаточные упругие дефор мации ( =  ) были вычислены по формуле [3]: E = xx yy 2b··(S -S )/(S +S ) , где E = FXlh – FXhh (мэВ); деформационный потенциал b = +1,30 11 12 11 12 эВ; коэффициенты упругости S = 2,4·10-11 и S = -0,87·10-11 м2·Н1. Величина 11 12 деформаций растяжения составила =6.5·10-4, 77 К. После облучения происходило незначительное смещение особенностей экситонного резонанса в сторону меньших длин волн и уменьшение величины Е по отношению к исходному образцу. Величина деформаций для облучённого образца составила величину = 6.24·10-4, 77 К, т.е произошла релаксация упругих деформации на величину ( -  )/  ·100%=4% 0 ф 0 где  -деформации в исходном (облучённом) образце, соответственно. 4-5, 0,ф ResearchBib IF - 11.01, ISSN: 3030-3753, Volume 2 Issue 3 651 5 T = 2 7 0 7 K I F X h 5 h 2 I F 5 X l 7 h L O 5 3 0 I Q 5 W 3 5 5 4 1 1 2 3 0 a b 5 4 5 . д е . н т о , ь т с о н в и с н е т н И Д л и н а в о л н ы , н м На Рис.1 приведены спектры отражения, R(), исходного буферного ZnTe слоя без квантово-размерных слоев до (кривая 1 ) и после облучения электронами (кривая 2). Изменение величины упругих деформаций, вычисленное из спектров низкотемпературной PL того же образца, исходного и облученного электронами, по смещению положения полосы, связанного на тяжёлой дырке (I hh) экситона (h =2.3800 FX 0 эВ, 4.2 К) составило величину =1.6·10-5, что достаточно хорошо согласуется с данными, полученными из спектров отражения при 4.2 К. По спектрам экситонных линий были идентифицированы природа дефектов в эпислое, так и на границе раздела. Было установлено существенно неоднородное распределение Ga в приповерхностной области. Оказалось, что у самой поверхности ЭС ZnTe концентрация галлия существенно возрастает т.е. происходит собрание галлия вблизи поверхности роста. Одновременно происходит увеличение концентрации V вблизи поверхности. После облучения происходит смещение положения особенностей экситонного резонанса в сторону меньших длин волн. Это связано с заметной релаксацией (уменьшением) напряжений после облучения. Механизм радиационно-стимулированной релаксации напряжений в квантово-размерных структурах может быть связан с генерацией протяженных и точечных дефектов или с изменением состава ямы при интердиффузии ее компонент. Кроме особенностей, связанных с экситонами в буферном слое, в спектрах отражения R(λ) при энергии, совпадающей с максимумом излучения от квантовой ямы (I- ResearchBib IF - 11.01, ISSN: 3030-3753, Volume 2 Issue 3 ) наблюдаются накладывающиеся на интерференционную картину особенности, QW которые “следят” за смещением максимума ФЛ при облучении. Эти особенности смещаются при рентгенов