Характеристики шумов проводимости гетероструктур с квантовыми точками германия в кремнии

1. Введение

В нашем мире очень трудно представить современную физику твердого тела без полупроводниковых гетероструктур. Полупроводниковые гетероструктуры, включая квантовые ямы, нити и точки, являются сегодня предметом исследований большинства исследовательских групп в области физики полупроводников [1].

Мезоскопические эффекты присущи объектам, размеры которых соизмеримы с характерными масштабами их электрической неоднородности [2]. В последние годы использование полупроводниковых материалов на основе германия и кремния с квантовыми точками стало перспективным [3]. Гетероструктуры на основе германия-на-кремнии привлекают внимание технологов ввиду больших успехов в создании новых перспективных приборов с использованием квантовых эффектов. Но несмотря на многочисленные исследования гетероструктур, относительно мало известно о шумах проводимости гетероструктур с квантовыми точками гермения в кремнии [4].

Целью работы является изучение кинетики фотопроводимости мезоскопических образцов для разработки фотонного детектора.

2. Результаты измерений

В данной работе был проведён ряд измерений проводимости гетероструктур с квантовыми точками германия в кремнии. Экспериментальные образцы выращивались методом молекулярно-лучевой эпитаксии на установке типа «Катунь», разработанной в ИФП СО РАН. Длина проводящих каналов равна a=100÷500 нм, ширина w=70÷200 нм. На Рис. 1 изображён полученный график изменения проводимости от времени.

Рисунок 1. График зависимости проводимости от времени; 1 – участок до засветки; 2 –участок во время засветки; 3- участок после засветки

Чтобы узнать, каким образом фотон влияет на проводимость рассматриваем автокорреляционные функции для участков до засветки, во время засветки и после засветки, изображённые на Рис. 2.

Рисунок 2. Автокорреляционная функция для участков до засветки (синий), во время засветки (красный), после засветки (чёрный)

Для построения автокорреляционной функции была написана программа на языке программирования С++. По данным автокорреляционным функциям можно сделать вывод, что на графике до засветки выделяются характерные времена 70с и 300с. Длинный вертикальный отрезок в начале графика возникает из-за свойств математической обработки. На графиках во время засветки и после засветки наблюдается не штатив-эффект. Из графиков видно, что кинетика фотопроводимости во время засветки и после засветки сопровождается эффектом остаточной проводимости [5].

3. Заключение

Полученные характеристики могут быть использованы для создания и прогнозирования работы различных электронных приборов, в частности для создания фотодетекторов. Исследования мезоскопических флуктуаций проводимости позволяют сформулировать требования к структуре фотодетектора для повышения его эффективности.