Вышедшие номера
Исследование оптических свойств структур со сверхплотными массивами квантовых точек Ge в матрице Si
Макаров А.Г.1, Леденцов Н.Н.1, Цацульников А.Ф.1, Цырлин Г.Э.1, Егоров В.А.1, Устинов В.М.1, Захаров Н.Д.2, Werner P.2
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Max-Planck Institute of Microstructure Physics, Halle/Saale, Germany
Поступила в редакцию: 10 июня 2002 г.
Выставление онлайн: 20 января 2003 г.

Исследовались структурные и оптические свойства сверхтонких внедрений Ge в матрице кремния. Просвечивающая электронная микроскопия указывает на спонтанное формирование массива дискообразных квантовых точек малого латерального размера (3-10 нм) в диапазоне номинальных толщин вставок Ge от субмонослойных до близких к критическим для перехода к трехмерному росту по механизму Странского-Крастанова. Оптические исследования показывают, что такие структуры являются структурами первого рода из-за сильного вклада кулоновского взаимодействия между электроном и дыркой, пересиливающего отталкивающий потенциал для электрона, существующий в зоне проводимости Ge. Малый латеральный размер квантовых точек снимает запрет на непрямую рекомбинацию в обратном k-пространстве. С другой стороны, высокая поверхностная плотность квантовых точек (1012-1013 см-2) и возможность их складирования с использованием сверхтонких разделяющих прослоек Si позволяет получать сверхвысокую объемную плотность квантовых точек (до 1019 см-3), необходимую для получения достаточного модального усиления для реализации стимулированного излучения в Si. Образец со складированными квантовыми точками, полученными 0.7 нм внедрениями, показал сверхлинейный рост интенсивности фотолюминесценции, сопровождающийся сужением линии фотолюминесценции. Легирование Si-Ge-структур донорной примесью позволяет кардинально увеличить интенсивность фотолюминесценции при высоких температурах наблюдения, препятствуя обеднению активной области слаболокализованными электронами.