Просторовий розподіл електрон-діркових пар в Si/Ge гетероструктурах
Анотація
Були досліджені фотогенерація і транспорт нерівноважних носіїв заряду і визначений механізмфотовідповіді в напівпровідникових SiGe/Si і SiGe/SiO2/Siр-гетероструктурах з наноострівцями. Зразки були вирощені методом молекулярно-променевої епітаксії. У роботі узагальнені результати досліджень морфологічних, структурних, оптичних та електричних властивостей гетероструктур з нанорозмірними об'єктами – квантовими точками і квантовими ямами. Показано, що фотопровідність наногетероструктури SiGe/Si в інфрачервоному діапазоні в залежності від компонентного складу, розмірів і величини механічних напружень в наноострівців Si1-xGex визначається міжзонними і внутрізонними переходами за участю локалізованих станів валентної зони Ge нанорозмірних об'єктів. Були встановлені ефекти фото- довгострокового розпаду і оптичного затухання провідності в SiGe/SiO2/п-Si гетероструктур з SiGe нанокластерами, які викликані змінами електростатичного потенціалу в приповерхневій зоні р-Si підкладки і оптично-індукованого просторового перерозподілу захоплених позитивних зарядів між рівнями межі розділу SiO2/Si і локалізованих станів Ge наноострівців.
Були вивчені адсорбційні комплекси германію на реконструйованій грані Si (001) (4×2) на прикладі кластера Si96Ge2H84. Для атомів Ge, локалізованих в приповерхневому шарі кластера, результати розрахунків методом ТФГ (B3LYP, 6-31G**) положення їх 3d-остовних рівнів свідчить про кореляцію між хімічним зсувом Ge (3d) і хімічним оточенням атомів германію.
Посилання
Brunner K. Si/Ge nanostructures (2002) Rep. Prog. Phys. 65: 27-72.
O.G. Schmidt and K. Eberl, Phys. Rev. B 61, 13721(2000).
D.Bimberg, M.Grundmann, N.Ledentsov (1999) Quantum dot heterostructures. John Wiley & Sons, Ltd., Chichester.
C. Miesner, O. Röthig, K. Brunner, G. Abstreiter. Intra-valence band photocurrent spectroscopy of self-assembled Ge dots in Si (2000) Appl. Phys. Lett. 76: 1027-1029.
H. Lafontaine, N.L. Rowell, S. Janz, D.-X. Xu. Growth of undulating Si0.5Ge0.5 layers for photodetectors at λ=1.55 μm (1999) J. Appl. Phys. 86: 1287- 1291.
Y. Chen, Y. F. Lu, L. J. Tang, Y. H. Wu, B. J. Cho, X. J. Xu, J. R. Dong, W. D. Song. Annealing and oxidation of silicon oxide films prepared by plasma-enhanced chemical vapor deposition (2005) J.Appl.Phys. 97: 014913.
Sutter P. Oblique stacking of three-dimensional dome islands in Ge/Si multilayers / P. Sutter, E. Mateeva-Sutter, L. Vescan // Appl. Phys. Lett. – 2001. – Vol. 78, № 12. – P. 1736-1738.
Kondratenko S.V. Morphology and photoelectric properties of Si-Ge quantum-sized structures / Yu.N. Kozyrev, M.Yu. Rubezhanska, V.S. Lysenko [та ін.] // International Workshop "In situ characterization of near-surface processes", Eisenerz, 30 may - 3 June, 2010.: abstract of book. – Eisenerz, Austria, 2010. – Р. 40.
S.V. Kondratenko, A.S. Nikolenko, O.V. Vakulenko, M.Ya. Valakh, V.O. Yukhymchuk, A.V. Dvurechenskii, A.I. Nikiforov // Nanotechnology V. 19, P. 145703 (2008).
S. V. Kondratenko, S. L. Golovinskiy, A. S. Nikolenko and O. V. Vakulenko Semiconductor science and technology 21 (7), 857 (2006).
V.S. Lysenko, Yu.V. Gomeniuk, Yu.N. Kozyrev, M.Yu. Rubezhanska, V.K. Sklyar, S.V. Kondratenko, Ye.Ye. Melnichuk, C. Teichert. Effect of Ge nanoislands on lateral photoconductivity of Ge-SiOx-Si structures (2011) Advanced Materials Research 276: 179-186.
B.D. Malone, S.G. Louie, M.L. Cohen. Electronic and optical properties of body-centered-tetragonal Si and Ge (2010) Phys.Rev.B. 81: 115201-115205.
Gomoyunova, M. G.; Pronin I. I. Photoelectron spectroscopy of atomic core-shell levels at silicon surface (Review). Zhurnal Tekhnicheskoi Fiziki 2004, 74, 1–34 (in Russian).
Shklyaev, A. A.; Ichikawa, M. Creation of germanium and silicon nanostructures using scanning tunneling microscope. Uspekhi Fizicheskikh Nauk 2006, 176, 913–930 (in Russian).
Cotton, F. A.; Wilkinson, G. Advanced Inorganic Chemistry; 3rd ed.; Wiley: New York, 1972.
Ratto, F.; Locatelli, A.; Fontana, S.; Kharrazi, S.; Ashtaputre, S.; Kulkarni, S. K.; Heun, S.; Rosei, F. Diffusion Dynamics during the Nucleation and Grown Ge/Si Nanoctructures on Si(111). Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 1–4.
Cohen Simonsen, A.; Schleberger, M.; Tougaard, S.; Hansen, J. L.; Nylandsted Larsen, A. Nanoctructure of Ge deposited on Si(111): a study by XPS peak shape analysis and AFM Thin Solid Films 1999, 338, 165–171.
Siegbahn, K.; Nordling, C.; Fahlman, A.; et el.; ESCA Atomic, Molecular and Solid State Structure Studied by Means of Electron Spectroscopy; Upsala, 1967.
Briggs, D.; Seah, M. P. Practical Surface Analysis. Auger and X-ray Photoelectron Spectroscopy; 2nd ed.; Wiley: New York, 1990.
Teterin, Yu. A.; Gagarin, S. G. Internal valence molecular orbitals of compounds and structure of photoelectron spectra. Uspekhi Khimii 1996, 895–917 (in Russian).
Ku, W.; Eguiluz, A. G. Band-gap problem in semiconductors revisited: Effects of core states and many-body self-consistency. Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 126401.
Becke, A. D. Density-functional thermochemistry. III. The role of exact exchange. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652
Stephens, P. J.; Devlin, F. J.; Chabalowski, C. F.; Frisch, M. J. Ab initio calculation of vibrational absorption and circular dichroism spectra using density functional force fields. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11623-11627.
Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Development of the Colle-Salvetti correlation-energy formula into a functional of the electron density. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789.
Miehlich, B.; Savin, A.; Stoll, H.; Preuss, H. Results obtained with the correlation energy density functionals of Becke and Lee, Yang and Parr. Chem. Phys. Lett. 1989, 157, 200-206.
Schmidt M.W., Baldridge K.K., Boatz J.A. et al. General atomic and molecular electronic-structure system. Review. J. Comput. Chem. 1993, 14, 1347–1363.
Tkachuk O. I., Terebinska M. I., Lobanov V. V. Structure of the dimeric adsorption complex Ge on the face of Si (001). Surface 2013, 5(20), 26–33 (in Ukrainian).
