УДК: 535.3:539.3

Материалы для фотоприемников на межподзонных переходах в GaN/AlGaN-квантовых точках

Журавлёв К.С., Мансуров В.Г., Гриняев С.Н., Караваев Г.Ф., Tronc P.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Журавлев К.С., Мансуров В.Г., Гриняев С.Н., Караваев Г.Ф., Tronc P. Материалы для фотоприемников на межподзонных переходах в GaN/AlGaN-квантовых точках // Оптический журнал. 2009. Т. 76. № 12. С. 74–83.

Zhuravlev K.S., Mansurov V.G., Grinyaev S.N., Karavaev G.F., Tronc P. Materials for photodetectors based on intersubband transitions in GaN∕AlGaN quantum dots [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2009. V. 76. № 12. P. 74–83.

Ссылка на англоязычную версию:

K. S. Zhuravlev, V. G. Mansurov, S. N. Grinyaev, G. F. Karavaev, and P. Tronc, "Materials for photodetectors based on intersubband transitions in GaN∕AlGaN quantum dots," Journal of Optical Technology. 76 (12), 791-798 (2009). https://doi.org/10.1364/JOT.76.000791

Аннотация:

Электронные состояния и оптические свойства плотного упорядоченного массива квантовых точек (КТ) на основе кристаллов GaN и AlN вюртцитной (w) структуры исследованы методом псевдопотенциала с точным учетом гексагональной симметрии, деформаций и внутренних электрических полей. Показано, что в центре зоны Бриллюэна сверхрешетки из КТ минимум первой электронной минизоны происходит из состояния центральной долины Γ1 зоны проводимости бинарных кристаллов, а вышележащие уровни связаны с состояниями боковых долин U и окрестности долины Γ. Первый пик поглощения света, поляризованного в базальной плоскости e⊥c, связан с переходами с нижнего уровня с симметрией Γ1 в квантовой Γ яме на два близких уровня с симметрией Γ3. Поглощение света с поляризацией, параллельной гексагональной оси e||c, более слабое, пик сдвинут в сторону бо′льших энергий. Благодаря этому массив малых КТ GaN может быть использован в инфракрасных фотоприемниках при фронтальном падении света. Предложена и развита технология получения массивов КТ малых размеров с высокой плотностью.

Ключевые слова:

нитрид галлия, квантовые точки, электронная структура, ИК фотоприемники, молекулярно-лучевая эпитаксия, технология получения

Коды OCIS: 160.1890, 160.6000, 040.3060, 040.4200

Список источников:

1. Tronc P., Zhuravlev K.S., Mansurov V.G., Karavaev G.F., Grinyaev S.N., Milosevic I., Damnjanovic M. Optical properties of photodetectors based on wurtzite quantum dot arrays // Phys. Rev. B. 2008. V. 77. P. 165328.
2. Гриняев С.Н., Лопатин В.В. Электронная структура графитоподобного и ромбоэдрического нитрида бора // Изв. вузов. Физика. 1992. Т. 35. № 2. С. 27–32.
3. Andreev A.D., O’Reilly E.P. Theory of the electronic structure of GaN/AlN hexagonal quantum dots // Phys. Rev. B. 2000. V. 62. № 23. P. 15851–15869.
4. Rubio A., Corkill J.L., Cohen M.L., Shirley E.L., Louie S.G. Quasiparticle band structure of AlN and GaN // Phys. Rev. B. 1993. V. 48. P. 11810–11816.
5. Fritsch D., Schmidt H., Grundmann M. Bandstructure pseudopotential calculation of zinc-blende and wurtzite AlN, GaN, and InN // Phys. Rev. B. 2003. V. 67. P. 235205.
6. Perlin P., Gorczyca I., Porowski S., Suski T., Christensen N.E., Polian A. III–V Semiconducting Nitrides: Physical Properties under Pressure // Jpn. J. Appl. Phys. 1993. V. 32. P. 334–339.
7. Yeo Y.C., Chong T.C., Li M.F. Electronic band structures and effective-mass parameters of wurtzite GaN and InN // J. Appl. Phys. 1998. V. 83. № 3. P. 1429–1436.
8. Lambrecht W.R.L., Segall B., Rife J., Hunter W.R., Wickenden D.K. UV reflectivity of GaN: Theory and experiment // Phys. Rev. B. 1995. V. 51. № 19. P. 13516–13532.
9. Perry P.B., Rutz R.F. The optical absorption edge of single-crystal AlN prepared by a close-spaced vapor process // Appl. Phys. Lett. 1978. V. 33. P. 319–321.
10. Loughin S., French R.H., Ching W.Y., Xu Y.N., Slack G.A. Electronic structure of aluminium nitride: theory and experiment // Appl. Phys. Lett. 1993. V. 63. P. 1182–1184.
11. Yeo Y.C., Chong T.C., Li M.F., Fan W.J. Electronic band structures and optical gain spectra of strained wurtzite GaN-AlxGa1–xN quantum-well lasers // IEEE J. Quant. Electronics. 1998. V. 34. № 3. P. 526–534.
12. Mansurov V.G., Galitsyn Yu.G., Nikitin A.Yu., Zhuravlev K.S., Vennegues Ph. Investigation of growth mechanisms of GaN quantum dots on (0001)AlN surface by ammonia MBE // Phys. Status solidi C. 2006. V. 3. № 6. P. 1548–1551.
13. Мансуров В.Г., Никитин А.Ю., Галицын Ю.Г., Журавлев К.С. Исследование морфологии поверхности AlGaN в процессе МЛЭ роста методом дифракции быстрых электронов // Тез. докл. 6-й Всерос. конф. “Нитриды галлия, индия и алюминия – структуры и приборы”. СПб., 2008. С. 37–38.
14. Никитин А.Ю., Мансуров В.Г., Галицын Ю.Г., Журавлев К.С., Tronc P. Экспоненциальный рост плотности зародышей GaN на AlN в условиях аммиачной молекулярно-лучевой эпитаксии // Тез. докл. 6-й Всерос. конф. “Нитриды галлия, индия и алюминия – структуры и приборы”. СПб., 2008. С. 49–50.
15. Mansurov V.G., Nikitin A.Yu., Galitsyn Yu.G., Svitasheva S.N., Zhuravlev K.S., Osvath Z., Dobos L., Horvath Z.E., Pecz B. AlN growth on sapphire substrate by ammonia MBE // J. Crystal Growth. 2007. V. 300. P. 145–150.
16. Mansurov V.G., Galitsyn Yu.G., Nikitin A.Yu., Kolosovsky E.A., Zhuravlev K.S., Osvath Z., Dobos L., E.Horvath Z., Pecz B. Continuous Order-Disorder Phase Transition (2×2)-(1×1) on the (0001)AlN Surface // Phys. Status Solidi C. 2007. V. 4. № 7. P. 2498–2501.
17. Widmann F., Simon J., Pelekanos N.T., Daudin B., Feuillet G., Rouvie`re J.L., Fishman G. Giant piezoelectric effect in GaN self-assembled quantum dots // Microelectronics. J. 1999. V. 30. P. 353–356.