ИСТИНА

Цель работы – исследовать распределение внутренних электрических полей в активной области и электрооптические свойства светодиодных гетероструктур на основе InGaN/GaN в зависимости от длины волны свечения и числа квантовых ям методами модуляционной спектроскопии.Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи: 1. Исследование динамики фотовозбужденных носителей при регистрации спектров фотоотражения дельта-легированных структур на основе соединений GaAs. 2. Исследование интерференционных эффектов в спектрах электроотражения множественных квантовых ямах GaN/InGaN гексагональной сингонии. 3. Исследование методами модуляционной спектроскопии слоев GaAs, выращенных методом молекулярно-пучковой эпитаксии при низкой температуре (LT-GaAs).

The development of InGaN/GaN quantum well (QW) heterostructures technology is impossible without detailed study of the photoexcitation and current flowing along the growth direction of the structure. Such investigations are important for both GaN-based detectors and light-emitting diodes (LED) operating in the near UV, blue, and green ranges of the optical spectrum. InGaN/GaN QWs in the LED’s p-n junction can be used as a model to study the absorption characteristics of semiconductors within the band theory, for example, photodiodes3 or solar cells.

Методами модуляционной спектроскопии ЭО, ЭП и ФТ при комнатной температуре будут исследованы внутренние электрические поля активной области СД гетероструктур с квантовыми ямами на основе InGaN/GaN, а также эффекты, связанные с интерференцией и поглощением света в активной области. Будет разработана методика расчёта напряжённости электрического поля в КЯ InGaN/GaN в зависимости от смещения p-n–перехода UDC, основанная на решении уравнения Шрёдингера для напряжённой КЯ конечной глубины.

Использованные модуляционные методики показали свою эффективность в качестве инструментов для экспериментального исследования зонной структуры и электрооптических свойств многослойных полупроводниковых систем на основе соединений InGaN/GaN. Результаты исследования методом ЭО показали, что в СД гетероструктурах с множественными КЯ InGaN/GaN наблюдается неоднородность электрических полей. При этом методом ЭП обнаружено, что с ростом количества квантовых ям в активной области уменьшается напряжённость электрического поля, что приводит к увеличению эффективности свечения светодиодной структуры. Таким образом, полученная информация может способствовать повышению эффективности СД, благодаря уменьшению пьезоэлектрических полей в целом в активной области с ростом количества КЯ или за счёт снижения напряжённостей электрического поля в отдельных, наиболее активных квантовых ямах. Обнаруженный фотореверсивный эффект смены направления фототока из-за смены длины волны возбуждения может быть использован в основе оптоэлектронных приборов, например, оптических триггеров. Полученная связь между модуляционными методиками электропропускания и фототока позволяет использовать более простую в реализации методику фототока для исследования зонной структуры полупроводниковых многослойных кристаллов. Результаты работы были представлены на многочисленных всероссийских и международных конференциях. По тематике работы опубликовано 16 статей.

Методом спектроскопии фотоотражения исследованы межзонные переходы в квантовых ямах на основе соединений GaAs/AlGaAs разной ширины. Показано, что параметр уширения спектральных линий, связанных с переходами в области множественных квантовых ям увеличивается с увеличением ширины ямы с увеличением энергии уровней. Данный характер изменения параметра уширения указывает на переход квантово-размерных электронно-дырочных состояний от двумерного случая к трехмерному. Разработана методика оценивания пространственной неоднородности гетерограниц по значениям параметра уширения модуляционного спектра. Методом спектроскопии электроотражения исследовались интерференционные эффекты в многослойных гетероструктурах на основе соединений AlGaN/GaN/InGaN типа вюрцита – прототипах светоизлучающих диодов синего диапазона. Обнаружено, что линии электроотражения, связанные с межзонными переходами в области множественных квантовых ям, имеют фиксированную разность фазовых параметров в режиме малой модуляции встроенных полей. Наблюдаемое явление объяснено интерференцией в слоях множественных квантовых ям.