Многослойные InGaAs-гетероструктуры "квантовая яма-точки" в фотопреобразователях на основе GaAs

Abstract

AbstractGaAs photovoltaic converters containing quantum well-dot (QWD) heterostructures are studied. The QWD properties are intermediate between those of quantum wells (QWs) and quantum dots. The QWDs are obtained by the epitaxial deposition of In_0 . 4Ga_0 . 6As with a nominal thickness of 8 single layers by metal-organic vapor phase epitaxy. QWDs are a dense array of elastically strained islands that localize carriers in three directions and are formed by a local increase in the indium concentration and/ or InGaAs-layer thickness. There are two quantum-well levels of varied nature in structures with QWDs. These levels are manifested in the spectral characteristics of GaAs photovoltaic converters. A short-wavelength peak with a maximum at around 935 nm is associated with absorption in the residual QW, and the long-wavelength peak (1015–1030 nm) is due to absorption in the QWDs. Investigation by transmission electron microscopy demonstrates that an increase in the number of InGaAs layers leads to stronger elastic stresses, which, in turn, increases the carrier confinement energy in the QWDs and lead to a corresponding long-wavelength shift of the internal quantum efficiency spectrum. Исследованы GaAs-фотопреобразователи, содержащие гетероструктуры квантовая яма-точки (КЯТ), которые по своим свойствам являются промежуточными между квантовыми ямами и квантовыми точками. КЯТ были получены осаждением In 0.4 Ga 0.6 As номинальной толщиной 8 монослоев методом газофазной эпитаксии из металлоорганических соединений и представляют собой плотный массив локализующих носители в трех направлениях упругонапряженных островков, образованных локальным увеличением толщины слоя InGaAs и(или) концентрации индия в нем. Обнаружено наличие двух уровней размерного квантования различной природы в структурах с КЯТ, которые проявляются на спектральных характеристиках GaAs-фотопреобразователей. Коротковолновый спектральный пик с максимумом в области 935 нм связан с поглощением в остаточной квантовой яме, а длинноволновый (1015-1030 нм) обусловлен поглощением в КЯТ. Исследования методом просвечивающей электронной микроскопии позволили установить, что увеличение числа слоев InGaAs приводит к росту упругих напряжений, которые в свою очередь приводят к заглублению уровней размерного квантования в КЯТ и длинноволновому сдвигу в спектральной зависимости внутреннего квантового выхода фотоответа.