Фазовый переход металл-полупроводник в технологии наногетероэпитаксиальных структур

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью получения наногетероэпитаксиальных структур с квантовыми точками для разработки и создания производства высокоэффективных приборов полупроводниковой энергетики. Цель работы: выяснение причины образования широкозонного полупроводникового материала из узкозонного при выращивании его в виде квантовых точек, а также исследование возможности применения фазового перехода металл-полупроводник для получения материала, который в виде квантовых точек соответствует узкозонному полупроводнику. Методы исследования: выращивание наногетероэпитаксиальных структур с квантовыми точками осуществляли методом жидкофазной эпитаксии с импульсным охлаждением подложки; свойства полученных структур изучали исследованием спектров их фотолюминесценции снятых с образцов с помощью набора спектральной аппаратуры на базе двух монохроматоров МДР-41. Результаты: Выявлено, что изменение ширины запрещенной зоны InAs в квантовой точке, по сравнению с объемным материалом InAs, обусловлено размерами квантовых точек, величина которых зависит от разности постоянных решеток матричного материала и материала квантовой точки. В наногетероэпитаксиальных структурах с квантовыми точками из металла (иттербия) реализуется фазовый переход металл-полупроводник. Ширина запрещенной зоны полупроводника, образующегося при этом, определяется температурой выращивания. Применение фазового перехода металл-полупроводник позволяет получать в одном технологическом процессе многослойные наногетероэпитаксиальные структуры с массивами квантовых точек, имеющими различные значения ширины запрещенной зоны.

Relevance of the work is caused by the necessity of obtain nanogeteroepitaxial structures with quantum dots to design and to develop the production of semiconductor energy high-performance devices. The main aim of the study is to identify the reasons of forming wide-receiving semiconductor material of narrow-gap one when growing it in the form of quantum dots; to investigate the possibility of applying metal-semiconductor phase transition to obtain the material which in the form of quantum dots corresponds to narrow-gap semiconductor. The methods used in the study: nanogeteroepitaxial structures with quantum dots were grown by liquid-phase epitaxy with pulse-cooled substrate; properties of the structures obtained were studied by investigation of their photoluminescence spectra taken from the samples using a set of spectral apparatus based on two monochromators MDR-41. The results: The authors have revealed that the change in InAs bandgap in quantum dot is caused by a quantum dot size as compared with InAs bulk material. The dimension of the dots depends on difference between the lattice constants of the matrix material and quantum dot material. Metal-semiconductor interface phase transition is implemented in nanogeteroepitaxial structures with quantum dots of metal (Yb). The bandgap of the semiconductor formed at the time is determined by the growth temperature. Application of metal-semiconductor phase transition allows obtaining in one process multilayer nanogeteroepitaxial structures with the arrays of quantum dots with different values of the bandgap.