Hybrid InGaAs quantum well–dots nanostructures for light-emitting and photo-voltaic applications

Abstract

Hybrid quantum well-dots (QWD) nanostructures have been formed by deposition of 7-10 monolayers of In0.4Ga0.6As on a vicinal GaAs surface using metal-organic chemical vapor deposition. Transmission electron microscopy, photoluminescence and photocurrent analysis have shown that such structures represent quantum wells comprising three-dimensional (quantum dot-like) regions of two kinds. At least 20 QWD layers can be deposited defect-free providing high gain/absorption in the 0.9-1.1 spectral interval. Use of QWD media in a GaAs solar cell resulted in a photocurrent increment of 3.7 mA cm(-2) for the terrestrial spectrum and by 4.1 mA cm(-2) for the space spectrum. Diode lasers based on QWD emitting around 1.1 μm revealed high saturated gain and low transparency current density of about 15 cm(-1) and 37 A cm(-2) per layer, respectively.

Бимодальность в массивах гибридных квантово-размерных гетероструктур In-=SUB=-0.4-=/SUB=-Ga-=SUB=-0.6-=/SUB=-As, выращенных на подложках GaAs

“…Период флуктуаций (35−40 нм) совпадает с периодом неодно-родностей на планарном сечении. В работах [10][11][12] ранее было показано, что КЯТ представляет собой плотный массив КТ относительно небольшого размера с малой энергией локализации электронов и дырок, образующийся в результате трехмерного роста на под-ложках GaAs, что соответствует объектам на рис. 1, обозначенным QWD.…”

“…Кроме того, в работах [10,12] упоминалось об образо-вании при синтезе КЯТ относительно редкого массива КТ, которые по своим характеристикам напоминают традиционные квантовые точки, формируемые по меха-низму Странского−Крастанова при осаждении In(Ga)As на GaAs. На рис.…”

“…Причины такого температурного поведения и природа пиков КЯТ, СК-КТ были рассмотрены в работах [10,12]. Как уже упоминалось ранее, при низких температурах (< 100 K) спектр ФЛ отражает плотность состояний, которая является суперпозицией плотностей состояний КЯТ и СК-КТ.…”

“…Эти структуры можно рассматривать как сверхплот-ные массивы квантовых точек с относительно малой энергией локализации электронов и дырок, в которых реализуются более высокие значения коэффициента оптического усиления (поглощения) по сравнению с обычными КТ и в то же время более широкие возмож-ности по вертикальному складированию по сравнению с КЯ [10,11]. КЯТ уже доказали свою приборную перспек-тивность как для светоизлучающих приборов, так и для фотоэлектрических преобразователей [10,11]. В част-ности, были реализованы рекордно высокие значения прироста фототока однопереходных фотоэлектрических преобразователей на основе GaAs [11].…”

Оптические Свойства Гибридных Наноструктур "Квантовая Яма-Точки", Полученных Методом Мос-Гидридной Эпитаксии

“…Использование данных гибридных наноструктур позволило расширить спектральный диапазон однопереходных GaAs фотоэлек-тронных преобразователей в длинноволновую сторону с 860 до 1100 нм и обеспечить рекордно высокий прирост фототока, который составляет 4.6 мА/см 2 для наземно-го и 5.2 мА/см 2 для космического спектров [6]. Были показаны преимущества использования КЯТ-структур в микродисковых лазерах, в которых одномодовая генера-ция достигалась даже в том случае, когда размер микро-диска составлял 9 мкм [7], а также в торцевых лазерах, которые продемонстрировали меньшие пороговые токи по сравнению с КЯ-структурами и большее усиление по сравнению с КТ-структурами [8].…”