Статья

Название статьи ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕТЕРОСТРУКТУР INAS/GAAS C ПОТЕНЦИАЛЬНЫМИ БАРЬЕРАМИ ALGAAS И GAAS ДЛЯ ФОТОДЕТЕКТОРОВ БЛИЖНЕГО ИК-ДИАПАЗОНА
Автор Э.Е. Блохин, А.С. Пащенко
Рубрика РАЗДЕЛ II. СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ И БОРТОВЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛИ
Месяц, год 02, 2016
Индекс УДК 621.383.525
DOI
Аннотация Методом ионно-лучевой эпитаксии получены гетероструктуры с массивом квантовых точек InAs заключенных барьерными слоями GaAs (образцы I типа) и AlGaAs (образцы II типа). Толщина барьерных слоев не превышала 30 нм. Показано, что метод позволяет получать квантовые точки с латеральными размерами до 50 нм. при высоте 10 нм. Получен массив квантовых точек плотностью 109 см-2. Исследования фотолюминесценции показали пики основных переходов для квантовых точек в диапазоне 1.1 эВ (1150 нм) для образцов первого типа с GaAs барьером, и 1.15 эВ (1050 нм) для образцов второго типа с AlGaAs барьером. Данные области соответствуют ближнему ИК-диапазону. Пик основных переходов для структур с барьером AlGaAs смещен в коротковолновую область на 50–100 нм, и имеет большую интенсивность. Также у образцов второго типа наблюдалось смещение пика смачивающего слоя в коротковолновую область. Ширина основного пика обоих типов образцов составила порядка 0.2–0.25 эВ, что, вероятно, связано с дисперсией размеров квантовых точек. Темновые вольт-амперные характеристики структур показали значение плотности темнового тока порядка 10-6 А/см2 (для образцов первого типа) при температуре 90 К. Для образцов второго типа аналогичная величина составила 10-7 А/см2 при такой же температуре. Отмечалась асимметрия кривых темнового тока при положительном и отрицательном смещении. Для обоих типов образцов наблюдалась деградация характеристик с ростом температуры. При увеличении рабочей температуры до комнатной, значение плотности темнового тока колебалось от 10-1 А/см2 до 10-2 А/см2.

Скачать в PDF

Ключевые слова Инфракрасный фотодетектор; квантовая точка; фотолюминесценция; темновой ток.
Библиографический список 1. Alfimova D.L., Lunin L.S., M.L. Lunina M.L. Growth and properties of GayIn1−yPzAs1−x−zBix solid solutions on GaP substrates // Inorganic Materials. – 2014. – Vol. 50, Issue 2. – P. 113-119.
2. Shih-Yen LIN, Yao-Jen. Comparison of InAs/GaAs Quantum Dot Infrared Photodetector and GaAs/(AlGa)As Superlattice Infrared Photodetector // J. Appl. Phys. – 2001. – Vol. 40, No. 12. – P. 1290-1292.
3. Kwang Moo KIM, Young Ju Park, Cheong Hyun ROH. Shape and interband transition behavior of InAs quantum dots dependent on number of stacking cycles // J. Appl. Phys. – 2003. – Vol. 42, No. 1. – P. 54-57.
4. Wei-Hsun Lin, Kuang-Ping Chao. The influence of In composition on InGaAs-capped InAs/GaAs quantum-dot infrared photodetectors // J. Appl. Phys. – 2009. – Vol. 106, No. 9. – P. 054512-1-054512-3.
5. David A. Ramirez, Jiayi Shao, Majeed M. Hayat, and Sanjay Krishna. Midwave infrared quantum dot avalanche photodiode // Appl. Phys. Lett. – 2010. – Vol. 97. – Р. 212-215.
6. Rajeev V. Shenoi, Jessie Rosenberg, Thomas E. Vandervelde. Multispectral Quantum Dots-in-a-Well Infrared Detectors Using Plasmon Assisted Cavities // Ieee Journal оf Quantum Electronics. – 2010. – Vol. 46, No. 7. – Р. 1051-1057.
7. Perera A.G.U., Aytac Y., Ariyawansa G., Matsik S.G., Buchanan M. Photo Detectors for Multi-Spectral Sensing // IEEE International Conference on Nanotechnology (Portland August 15-18, 2011). – USA, 2011. – Р. 286-291.
8. Eui-Tae Kim, Zhonghui Chen, and Anupam Madhukar. Tailoring detection bands of InAs quantum-dot infrared photodetectors using InxGa1-xAs strain-relieving quantum wells // Applied physics letters. – 2001. – Vol. 79, No. 20. – P. 3441-3443.
9. Lunin L.S., Sysoev I.A., Alfimova D.L., Chebotarev S.N., Pashchenko A.S. A study of photo-sensitive InAs/GaAs heterostructures with quantum dots grown by ion-beam deposition // Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. – 2011. – Vol. 5, Issue 3. – P. 559-562.
10. Chebotarev S.N., Pashchenko A.S., Lunin L.S., Irkha V.A. Features in the formation of Ge/Si multilayer nanostructures under ion-beam-assisted crystallization // Technical Physics Letters. – 2013. – Vol. 39, Issue 8. – P. 726-729.
11. Lunin L.S., Chebotarev S.N., Pashchenko A.S., Bolobanova L.N. Ion beam deposition of photoactive nanolayers for silicon solar cells // Inorganic Materials. – 2012. – Vol. 48, Issue 5. – P. 439-444
12. Pashchenko A.S., Chebotarev S.N., Lunin L.S. Carrier transport in multilayer InAs/GaAs quantum dot heterostructures grown by ion beam crystallization // Inorganic Materials. – 2015. – Vol. 51, Issue 3. – P. 197-200.
13. Chebotarev S.N., Pashchenko A.S., Lunin L.S., Williamson A., Irkha V.A., Gamidov V.A. Ion beam crystallization of InAs/GaAs(001) nanostructures // Technical Physics Letters. – 2015. – Vol. 41, Issue 7. – P. 661-664.
14. Joseph E. Greene. Epitaxial crystal growth by sputter deposition: Applications to semiconductors. Part I // Department of metallurgy coordinated science laboratory materials research laboratory. – 2006. – Vol. 11, No. 1. – Р. 47–97.
15. Zhengmao Ye, Joe C. Campbell. Normal-incidence InAs self-assembled quantum dot infrared photodetectors with a high detectivity // IEEE journal of quantum electronics. – 2002. – Vol. 38, No. 9. – P. 1234-1237.
16. Phillips J., Bhattacharya P., Kennerly S. W., Beekman D. W., and Dutta M. Self-assembled InAs–GaAs quantum dot intersubband detectors // IEEE J. quantum electron. – 1999. – Vol. 35, No. 6. – P. 936-943.
17. Lunin L.S., Chebotarev S.N., Pashchenko A.S., Dudnikov S.A. Correlation between the size and photoluminescence spectrum of quantum dots in InAs-QD/GaAs // Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. – 2013. – Vol. 7, Issue 1. – P. 36-40.
18. Amtout A., Raghavan S., Rotella P. Theoretical modeling and experimental characterization of InAs/InGaAs quantum dots in a well detector // J. Appl. Phys. – 2004. – Vol. 96, No. 7. – Р. 3781-3786.
19. Beattie N.S. Analysis of InAs/GaAs quantum dot solar cells using Suns – Voc measurements // Solar energy materials & solar cells. – 2014. – Vol. 130. – Р. 241-245.
20. Wang S.Y., Lin S.D., Wu H.W. Low dark current quantum-dot infrared photodetectors with an AlGaAs current blocking layer // Appl. Phys. Lett. – 2001. – Vol. 78. – P. 1023-1025.
21. Lin S.Y. High-performance InAs/GaAs quantum dot infrared photodetectors with a single-sided Al0.3Ga0.7As blocking layer // Appl. Phys. Lett. – 2001. – Vol. 78. – P. 2784-2786.
22. Chen Z.H. Normal incidence InAs/AlхGa1-хAs quantum dot infrared photodetectors with undoped active region // J. Appl. Phys. – 2001. – Vol. 89. – P. 4558-4563.

Comments are closed.