Введение к работе
Субмиллнметровая спектроскопия в сильном магнитном поле, включающая в себя эксперименты по измерению циклотронного поглощения и фотопроводимости, является одним из наиболее мощных экспериментальных методов исследования двумерных систем носителей заряда в полупроводниках. В работе представлены экспериментальные исследования циклотронного поглощения в квантовых ямах InAs/GaAlSb, которые являются перспективным материалом для микроэлектроники, т.к. сохраняют достаточно высокую подвижность (~105см /Vs) при достаточно большой концентрации носителей (10,2см"2). С другой стороны, данные структуры представляют значительный интерес и для фундаментальных исследований благодаря таким особенностям! как возможность сосуществования пространственно разделенных двумерных электронной и дырочной систем, относительно малая эффективная масса и большой g-фактор электронов в InAs квантовой яме. Однако, несмотря на достаточно большое количество опубликованных в научной литературе экспериментальных данных, происхождение многих особенностей в спектрах циклотронного поглощения InAs/GaAlSb квантовых ям до сих пор оставалось неясным. Представленные в диссертации результаты детального исследования циклотронного поглощения несут важную информацию об особенностях зонной структуры и энергетического спектра носителей в данных структурах. Кроме того, в работе развита экспериментальная методика исследования фотопроводимости в режиме квантового эффекта Холла. Предложенная техника обладает рядом преимуществ по сравнению с ранее использовавшимися и позволяет получить новые данные о механизме формирования фотоответа. 2.Научная новизна работы.
Экспериментально доказано, что гибридизация зоны проводимости и валентной зоны имеет определяющее значение для поведения циклотронного поглощения в InAs/GaSb
квантовых ямах. Установлено, что период осцилляции ширины линии циклотронного
резонанса в InAs/GaSb квантовых ямах с полуметаллическим типом проводимости
отражает не энергию Ферми, как считалось ранее, а энергию, разделяющую основные
подзоны размерного квантования электронов и дырок. Развита экспериментальная
техника для исследования фотопроводимости в режиме КЭХ, которая позволила впервые
измерить спектральные зависимости фотопроводимости при фиксированных значениях
фактора заполнения. Исследована зависимость величины фогоогвета от тока через
структуру в широком диапазоне токов вплоть до пробоя КЭХ. При целочисленных
значениях КЭХ при величине тока через структуру близкой к значению тока пробоя
наблюдается резкое увеличение фотоответа, что интерпретировалось как
фотостимулированный пробой КЭХ.
3.Достоверность и надежность результатов.
Достоверность результатов подтверждена многократными измерениями на различных
образцах, а также воспроизведением некоторых результатов в других исследовательских
группах.
4,Положения. выносимые на защиту:
1.Осцилляции ширины и интенсивности линии циклотронного резонанса (ЦР), а также
эффективной циклотронной массы в квантовых ямах InAs/GaSb возникают в результате
гибридизации волновых функций, соответствующих состояниям зоны проводимости InAs
и валентной зоны GaSb.
2.Частота по обратному магнитному полю 1/В осцилляции формы линии ЦР в квантовых
ямах InAs/GaSb определяется не энергией Ферми, как считалось ранее, а энергией,
разделяющей электронную и дырочную подзоны размерного квантования.
3.Величина эффекта замороженной отрицательной фотопроводимости в квантовых ямах
InAs/AlSb/GaSb резко падает при увеличении толщины AlSb барьера от 6 до 20А, что
связано с подавлением рекомбинации неравновесных дырок с электронами в яме.
4.Механизм возникновения фотопроводимости в режиме целочисленного квантового эффекта Холла не сводится к чисто болометрическому отклику двумерного электронного газа}а имеет составляющую, связанную с непосредственным участием фотовозбужденных носителей в процессах рассеяния.
5.Наблюдаемое сильное (более чем на два порядка) увеличение сигнала фотопроводимости двумерного электронного газа в режиме ЦКЭХ при значениях тока смещения, близких к критическому представляет собой фотостимулированный пробой КЭХ. Данное явление может быть положено в основу создания высокочувствительных детекторов излучения с перестраиваемой полосой чувствительности в дальнем ИК и субмиллиметровом диапазоне. 5.Апробация работы:
Основные результаты работы докладывались на 8 Симпозиуме по сверхбыстрым явлениям в полупроводниках (Вильнюс, Литва,1992), 1й Всероссийской конференции по физике полупроводников (Нижний Новгород, Россия, 1993), 22-й Международной конференции по физике полупроводников (Ванкувер,Канада,1994), 49й Ежегодной встрече Японского физического общества (Фукуока, Япония, 1994), Ki Международной конференции по модулированным полупроводниковым структурам (Мадрид,Испания,1995), 11-й Международной конференции по электронным свойствам двумерных систем (Ноттингем, Великобритания, 1995), 11-й и 13й Международных конференциях «Сильные магнитные поля в физике полупроводников» (Кэмбридж, США, 1994 и Наймеген,Нидерланды,1998), а также на семинарах ФТИ нм.А.Ф.Иоффе РАН. 6.Публикации
По результатам выполненных исследований в российских и зарубежных научных журналах опубликовано 17 работ, которые перечислены в конце реферата.
7.Структура и объем диссертации
