RU2510101C2 - Photosensitive structure and selective photodetector based thereon - Google Patents
Photosensitive structure and selective photodetector based thereon Download PDFInfo
- Publication number
- RU2510101C2 RU2510101C2 RU2012123760/28A RU2012123760A RU2510101C2 RU 2510101 C2 RU2510101 C2 RU 2510101C2 RU 2012123760/28 A RU2012123760/28 A RU 2012123760/28A RU 2012123760 A RU2012123760 A RU 2012123760A RU 2510101 C2 RU2510101 C2 RU 2510101C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- quantum well
- terahertz
- temperature
- photodetector
- solid solution
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к нанооптоэлектронике, в частности к фоточувствительным твердотельным наноструктурам, а именно к конструкторско-технологическому арсеналу микрофизических материаловедческих средств в виде усовершествованных квантово-размерных структур на основе трехкомпонентного твердого раствора CdHgTe, повышающих эффективность их применения в фотоприемных приборах на квантовых ямах в терагерцовом диапазоне.The group of inventions relates to nano-optoelectronics, in particular to photosensitive solid-state nanostructures, and in particular to a design and technological arsenal of microphysical materials science tools in the form of advanced quantum-dimensional structures based on a three-component CdHgTe solid solution that increase their efficiency in photoreceiving devices in quantum terahertz .
Современное направление в области фоточувствительных твердотельных полупроводниковых структур, представленное трехкомпонентным твердым раствором CdHgTe, является актуальным благодаря высокой чувствительности и разрешающей способности фотоприемных устройств на основе указанного фоточувствительного материала в широком инфракрасном диапазоне принимаемого излучения (см. статью A.Rogalski «HgCdTe infrared detector material: history, status and outlook» Rep. Prog. Phys. 68 (2005) 2267-2336).The current direction in the field of photosensitive solid-state semiconductor structures, represented by a three-component solid solution CdHgTe, is relevant due to the high sensitivity and resolution of photodetectors based on the specified photosensitive material in the wide infrared range of the received radiation (see A. Rogalski's article “HgCdTe infrared detector material: history , status and outlook "Rep. Prog. Phys. 68 (2005) 2267-2336).
Вместе с тем, практическая проблемная ситуация в области создания новых типов приемников терагерцового излучения с фотоприемным элементом в виде фоточувствительной многослойной полупроводниковой гетероструктуры на основе трехкомпонентного твердого раствора CdHgTe, имеющей рабочий детекторный слой со свойствами квантовой ямы, характеризуется технологической нестабильностью качества фотоприемного элемента, выражающейся в неустойчивости (разбросе) чувствительности в различных приемных ячейках таких фотоприемников.At the same time, the practical problem situation in the field of creating new types of terahertz radiation detectors with a photodetector in the form of a photosensitive multilayer semiconductor heterostructure based on a three-component CdHgTe solid solution having a working detector layer with the properties of a quantum well is characterized by technological instability of the quality of the photodetector, expressed in instability (scatter) of sensitivity in various receiving cells of such photodetectors.
Не лишена этого недостатка и известная фоточувствительная структура (см. статью С.Grein, Н.Jung, R.Singh and M.FIatte «Comparison of normal and inverted band structure HgTe/CdTe superlattices for very long wavelength infrared detectors» Journal of Electronic Materials, v. 43, №6, 2005, p.905-908), выбранная заявителем в качестве прототипа заявляемой фоточувствительной структуры и представляющая собой чувствительную к терагерцовому излучению при температуре эффективного фототока многослойную полупроводниковую гетероструктуру с квантовой ямой, выполненной в виде слоя узкозонного твердого раствора, содержащего Hg и Те и заключенного между барьерными слоями широкозонного трехкомпонентного твердого раствора CdyHg1-yTe, где y составляет величину в предпочтительном интервале от 65% до 72%.The well-known photosensitive structure is not without its drawback (see article C. Grein, N. Young, R. Singh and M. FIatte "Comparison of normal and inverted band structure HgTe / CdTe superlattices for very long wavelength infrared detectors" Journal of Electronic Materials , v. 43, No. 6, 2005, p.905-908), selected by the applicant as a prototype of the claimed photosensitive structure and which is a multilayer semiconductor heterostructure with a quantum well, sensitive to terahertz radiation at a temperature of the effective photocurrent, made in the form of a layer of a narrow-gap solid solution containing hg and te and enclosed between the barrier layers of the wide-gap ternary solid solution Cd y Hg 1-y Te, where y is in the preferred range from 65% to 72%.
Задача заявляемой группы изобретений - развитие технологических возможностей приборостроения в области терагерцовых фотоприемных устройств в результате разработки усовершенствованной чувствительной к терагерцовому излучению многослойной полупроводниковой гетероструктуры с квантовой ямой, выполненной в виде слоя узкозонного твердого раствора Hg1-xCdxTe и характеризующейся стабильным распределением высокой чувствительности фотоприемного элемента в заданных терагерцовых поддиапазонах частот принимаемого излучения при температуре эффективного фототока в зависимости от ширины квантовой ямы и состава указанного твердого раствора.The objective of the claimed group of inventions is the development of technological capabilities of instrumentation in the field of terahertz photodetectors as a result of the development of an improved terahertz radiation sensitive multilayer semiconductor heterostructure with a quantum well, made in the form of a layer of narrow-gap solid solution Hg 1-x Cd x Te and characterized by a stable distribution of high sensitivity element in the given terahertz subranges of the frequencies of the received radiation at temperatures e effective photocurrent depending on the width of the quantum well and the composition of the specified solid solution.
Технический результат заявляемой группы изобретений - повышение технологичности изготовления целевых терагерцовых фотоприемных устройств за счет создания конструктивных условий функционирования фотоприемного элемента на уровне стабильной высокой чувствительности в различных поддиапазонах в широком интервале частот терагерцового принимаемого излучения при температуре 4,2K или 77K в зависимости от ширины квантовой ямы толщины рабочего детекторного слоя, выполненного из трехкомпонентного твердого раствора Hg1-xCdxTe, и от содержания Cd (величины х) в интервале от 4% до 12%.The technical result of the claimed group of inventions is to increase the manufacturability of manufacturing target terahertz photodetectors by creating constructive conditions for the functioning of the photodetector at a stable high sensitivity in different subbands in a wide frequency range of terahertz received radiation at a temperature of 4.2K or 77K depending on the width of the quantum well of the thickness working detector layer made of a three-component solid solution Hg 1-x Cd x Te, and the content of Cd ( value x) in the range from 4% to 12%.
Для достижения указанного технического результата в фоточувствительной структуре, представляющей собой чувствительную к терагерцовому излучению при температуре эффективного фототока многослойную полупроводниковую гетероструктуру с квантовой ямой, выполненной в виде слоя узкозонного твердого раствора, содержащего Hg и Te и заключенного между барьерными слоями широкозонного трехкомпонентного твердого раствора CdyHg1-yTe, где y составляет величину в предпочтительном интервале от 65% до 72%, узкозонный слой квантовой ямы сформирован из трехкомпонентного твердого раствора Hg1-xCdxTe с содержанием Cd, определяемым величиной x в интервале от 4% до 12%, причем ширина квантовой ямы выбрана для заданного терагерцового поддиапазона частот принимаемого излучения при температуре 4,2K или 77K в зависимости от содержания Cd в соответствии с таблицей 1, нижепредставленной в описании изобретения.To achieve the specified technical result in a photosensitive structure, which is sensitive to terahertz radiation at a temperature of the effective photocurrent, a multilayer semiconductor heterostructure with a quantum well made in the form of a layer of a narrow-gap solid solution containing Hg and Te and enclosed between the barrier layers of a wide-gap three-component solid solution Cd y Hg 1-y Te, where y is a value in the preferred range of 65% to 72%, the narrow-gap quantum well layer is formed of three component solid solution Hg 1-x Cd x Te with a Cd content determined by x in the range from 4% to 12%, and the quantum well width is selected for a given terahertz frequency range of the received radiation at a temperature of 4.2 K or 77 K depending on the Cd content in accordance with table 1 below in the description of the invention.
Для достижения указанного технического результата в случае осуществления заявляемой фоточувствительной структуры в виде целевого терагерцового фотоприемного устройства - селективного фотоприемного устройства, в последнем, содержащем чувствительную к терагерцовому излучению фотоприемную линейку, представляющую собой последовательно распределенные и имеющие эффективную фоточувствительность в различных терагерцовых поддиапазонах при температуре 4,2K или 77K участки многослойной полупроводниковой гетероструктуры с рабочим детекторным слоем на квантовой яме, сформированным из узкозонного трехкомпонентного твердого раствора Hg1-xCdxTe и заключенным между барьерными слоями широкозонного трехкомпонентного твердого раствора CdyHg1-yTe, где y составляет величину в предпочтительном интервале от 65% до 72%, и средство поддержания указанной температуры, для участков многослойной полупроводниковой гетероструктуры с выделенными терагерцовыми поддиапазонами частот принимаемого излучения, задаваемыми следующими интервалами величин энергии принимаемого излучения ħω: 8-16, 16-24, 24-32, 32-40, 40-48, 48-56, 56-64 мЭв, ширина квантовой ямы равна 11 нм при содержании Cd в рабочем детекторном слое на квантовой яме - Hg1-xCdxTe на последовательно распределенных участках фотоприемной линейки в соответствии с указанными терагерцовыми поддиапазонами частот принимаемого излучения при температуре 4,2K, определяемым, соответственно следующими интервалами величин x: 7.1-7.9, 7.9-8.7, 8.7-9.4, 9.4-10.1, 10.1-10.9, 10.9-11.5, 11.5-12.2%, или при температуре 77°K, определяемым, соответственно следующими интервалами величин x: 5-5.9, 5.9-6.7, 6.7-7.5, 7.5-8.3, 8.3-9.0, 9.0-9.8, 9.8-10.5%.To achieve the technical result in the case of the implementation of the inventive photosensitive structure in the form of a target terahertz photodetector device - a selective photodetector device, the latter containing a terahertz radiation sensitive photodetector, which is sequentially distributed and having effective photosensitivity in various terahertz subranges at a temperature of 4.2K or 77K sections of a multilayer semiconductor heterostructure with a working detector a quantum well layer formed from a narrow-gap three-component solid solution Hg 1-x Cd x Te and enclosed between the barrier layers of a wide-gap three-component solid solution Cd y Hg 1-y Te, where y is a value in the preferred range from 65% to 72%, and means for maintaining the indicated temperature, for sections of a multilayer semiconductor heterostructure with selected terahertz subbands of frequencies of received radiation, given by the following intervals of values of the energy of received radiation ħω: 8-16, 16-24, 24-3 2, 32-40, 40-48, 48-56, 56-64 meV, the width of the quantum well is 11 nm when the Cd content in the working detector layer on the quantum well is Hg 1-x Cd x Te in successively distributed sections of the photodetector line in in accordance with the indicated terahertz frequency subbands of the received radiation at a temperature of 4.2 K, determined, respectively, by the following intervals of values of x: 7.1-7.9, 7.9-8.7, 8.7-9.4, 9.4-10.1, 10.1-10.9, 10.9-11.5, 11.5-12.2% , or at a temperature of 77 ° K, determined, respectively, by the following intervals of x: 5-5.9, 5.9-6.7, 6.7-7.5, 7.5-8.3, 8.3-9.0, 9.0-9.8, 9.8-10.5%.
В частном случае реализации селективного фотоприемного устройства участки многослойной полупроводниковой гетероструктуры с рабочим детекторным слоем на квантовой яме выполнены каждый в виде эпитаксиально последовательно сформированных на подложке GaAs (013) слоев: буферного слоя - ZnTe, буферного слоя - CdTe, двух барьерных квантоворазмерных слоев - Cd0.7Hg0.3Te с расположенным между ними упомянутым рабочим детекторным слоем - Hg1-xCdxTe и покровного слоя - CdTe.In the particular case of the implementation of a selective photodetector, sections of a multilayer semiconductor heterostructure with a working detector layer on a quantum well are each made in the form of layers epitaxially sequentially formed on a GaAs (013) substrate: a buffer layer — ZnTe, a buffer layer — CdTe, two barrier quantum-dimensional layers — Cd 0.7 Hg 0.3 Te with the mentioned working detector layer located between them - Hg 1-x Cd x Te and the coating layer - CdTe.
На фиг.1 изображена схема заявляемой фоточувствительной структуры, на фиг.2 - схема заявляемого селективного фотоприемного устройства.Figure 1 shows a diagram of the inventive photosensitive structure, figure 2 is a diagram of the inventive selective photodetector.
Предлагаемая фоточувствительная структура в примере выполнения (см. фиг.1) содержит эпитаксиально последовательно сформированные на подложке 1 GaAs (013) слои: буферный слой 2 - ZnTe, буферный слой 3 - CdTe, нижний барьерный квантоворазмерный слой 4 - , рабочий детекторный слой 5 - Hg1-xCdxTe, верхний барьерный квантоворазмерный слой 6 - и покровный слой 7 - CdTe, причем толщина рабочего детекторного слоя (ширина квантовой ямы) выбирается для требуемого терагерцового поддиапазона частот принимаемого излучения, задаваемого интервалами величин энергии принимаемого излучения ħω, при температуре эффективного фототока 4,2К или 77К в зависимости от содержания Cd в рабочем детекторном слое -квантовой яме (величина x), указанного в таблице 1.The proposed photosensitive structure in the exemplary embodiment (see Fig. 1) contains layers epitaxially sequentially formed on a GaAs (013) substrate 1:
Предлагаемая фоточувствительная структура с физическим механизмом проявления фоточувствительности рабочего детекторного слоя 5 - квантовой ямы, аналогичном процессу возбуждения межзонных переходов в известных фотоприемниках (см., например книгу С.Зи. Физика полупроводниковых приборов. - Москва, «Мир», 1984, том.2, с.339-340), обеспечивает возможность выделения зон оптимального осуществления целевых фотоприемных устройств на ее основе. При этом заявляемая фоточувствительная структура на основе рабочего детекторного слоя на квантовой яме, сформированного из узкозонного трехкомпонентного твердого раствора Hg1-xCdxTe, характеризующегося параметрами в таблице 1, расширяет конструкторские возможности фотоприемного приборостроения в результате создания производственно-технологической базы структурного моделирования ожидаемых свойств фотоприемных элементов с высокой степенью достоверности.The proposed photosensitive structure with a physical mechanism for the photosensitivity of the working detector layer of the 5-quantum well, similar to the process of excitation of interband transitions in known photodetectors (see, for example, the book S.Zi. Physics of semiconductor devices. - Moscow, Mir, 1984, vol. 2 , p.339-340), provides the ability to identify zones of optimal implementation of the target photodetector based on it. Moreover, the inventive photosensitive structure based on a working detector layer on a quantum well formed from a narrow-gap three-component solid solution Hg 1-x Cd x Te, characterized by the parameters in table 1, expands the design capabilities of photodetector instrumentation as a result of the creation of an industrial and technological base for structural modeling of expected properties photodetector elements with a high degree of reliability.
Так, например, для создания фотоприемного устройства с чувствительностью в частотной области детектируемого сигнала 3 ТГц (12 мэВ) с помощью таблицы 1 (см. строку: 8-16 мэВ) обеспечивается возможность задания ростовых параметров (состав и ширина рабочего слоя - квантовой ямы) при изготовлении указанного прибора. При этом, ширина формируемого рабочего слоя может варьироваться в зависимости от технологических условий в интервале от 8 до 11 нм. Таким образом, для изготовляемой фотоприемной структуры с помощью представленной таблицы задается калиброванный набор параметров, востребованный при технологической отработке роста высококачественных структур.So, for example, to create a photodetector with sensitivity in the frequency domain of the detected
Для получения работоспособной многослойной фоточувствительной гетероструктуры на основе Hg1-xCdxTe/CdyHg1-yTe с высокой квантовой эффективностью требуется использовать рабочий детекторный слой с "неинвертированной" зонной структурой, т.е. в случае квантовой ямы HgTe (фоточувствительная структура - прототип) толщина слоя кантовой ямы должна быть менее 6.3 нм. Однако, технология изготовления подобных слоев имеет погрешность роста ~0.5 нм, то есть 8%, что дает достаточно большой разброс параметров при изготовлении структур. Кроме того, малая толщина слоя увеличивает рассеяние на гетерогранице и снижает подвижность носителей, что снижает фоточувствительность структуры.To obtain a workable multilayer photosensitive heterostructure based on Hg 1-x Cd x Te / Cd y Hg 1-y Te with high quantum efficiency, it is necessary to use a working detector layer with a “non-inverted” band structure, i.e. in the case of the HgTe quantum well (photosensitive structure - prototype), the thickness of the edge of the edge of the edge should be less than 6.3 nm. However, the manufacturing technology of such layers has a growth error of ~ 0.5 nm, that is, 8%, which gives a sufficiently large scatter of parameters in the manufacture of structures. In addition, a small layer thickness increases scattering at the heterointerface and reduces carrier mobility, which reduces the photosensitivity of the structure.
Для решения этих проблем в настоящей заявке предлагается эпитаксиально формировать слой - квантовую яму не из чистого HgTe, а из Hg1-xCdxTe, то есть из трехкомпонентного твердого раствора с некоторой долей Cd. Дозированное добавление Cd в рабочий детекторный слой позволяет увеличить толщину указанного слоя (ширину квантовой ямы), при обеспечении той же величины энергии запрещенной зоны (а, следовательно, той же энергии принимаемого терагерцового излучения), что и в рабочем детекторном слое чистого HgTe. Изготовление более широкой квантовой ямы позволяет снизить влияние рассеяния на гетерогранице и увеличить подвижность носителей рабочего слоя, а, следовательно и чувствительность фотоприемного элемента.To solve these problems, it is proposed in this application to form an epitaxial layer — a quantum well, not from pure HgTe, but from Hg 1-x Cd x Te, that is, from a three-component solid solution with a certain fraction of Cd. Dosed addition of Cd to the working detector layer allows one to increase the thickness of the indicated layer (the width of the quantum well), while ensuring the same energy of the band gap (and, therefore, the same energy of the received terahertz radiation) as in the working detector layer of pure HgTe. The manufacture of a wider quantum well can reduce the effect of scattering at the heterointerface and increase the mobility of the carriers of the working layer, and, consequently, the sensitivity of the photodetector.
Изложенные возможности осуществлены в предлагаемом селективном фотоприемном устройстве (см. фиг.2), содержащем чувствительную к терагерцовому излучению фотоприемную линейку 8, представляющую собой последовательно распределенные и имеющие эффективную фоточувствительность в различных терагерцовых поддиапазонах при температуре 4,2K или 77K участки многослойной полупроводниковой гетероструктуры с рабочим детекторным слоем на квантовой яме, сформированным из узкозонного трехкомпонентного твердого раствора Hg1-xCdxTe и заключенным между барьерными слоями широкозонного трехкомпонентного твердого раствора CdyHg1-yTe, где y составляет величину в предпочтительном интервале от 65% до 72%, и средство поддержания указанной температуры - криостат 9.The stated possibilities are implemented in the proposed selective photodetector (see Fig. 2), which contains a terahertz radiation
При этом для участков указанной многослойной полупроводниковой гетероструктуры с выделенными терагерцовыми поддиапазонами частот принимаемого излучения, задаваемыми следующими интервалами величин энергии принимаемого излучения ħω: 8-16, 16-24, 24-32, 32-40, 40-48, 48-56, 56-64 мЭв, ширина квантовой ямы равна 11 нм (оптимальная с точки зрения обеспечения стабильной высокой чувствительности на участках фотоприемной линейки) при содержании Cd в рабочем детекторном слое на квантовой яме - Hg1-xCdxTe на последовательно распределенных участках фотоприемной линейки 8 в соответствии с указанными терагерцовыми поддиапазонами частот принимаемого излучения при температуре 4,2K, определяемым, соответственно следующими интервалами величин х: 7.1-7.9, 7.9-8.7, 8.7-9.4, 9.4-10.1, 10.1-10.9, 10.9-11.5, 11.5-12.2%, или при температуре 77°K, определяемым, соответственно следующими интервалами величин x: 5-5.9, 5.9-6.7, 6.7-7.5, 7.5-8.3, 8.3-9.0, 9.0-9.8, 9.8-10.5%.At the same time, for sections of the indicated multilayer semiconductor heterostructure with selected terahertz subranges of the frequencies of the received radiation, given by the following intervals of the received radiation energies аемогоω: 8-16, 16-24, 24-32, 32-40, 40-48, 48-56, 56 -64 meV, the width of the quantum well is 11 nm (optimal from the point of view of ensuring stable high sensitivity in parts of the photodetector line) when the Cd content in the working detector layer in the quantum well is Hg 1-x Cd x Te in sequentially distributed sections of the
К фотоприемной линейке 8 с охарактеризованными участками ее многослойной полупроводниковой гетероструктуры (линейке фотоприемных элементов в виде последовательного набора фоточувствительных элементов с шириной запрещенной зоны, увеличивающейся в соответствии с интервалами величин энергии принимаемого излучения ħω участков гетероструктуры) подключен многоканальный омметр 10 (например, несколько приборов типа Keithley 2400 объединенных в общую шину данных), подсоединенный к ЭВМ 11.A
Селективное фотоприемное устройство позволяет определить энергию падающего монохроматического излучения. В зависимости от энергии квантов излучения, падающего на устройство, на фоточувствительных участках - фотоприемных элементах; выполненных на основе заявляемой многослойной полупроводниковой гетероструктуры, ширина запрещенной зоны которых превышает энергию падающего излучения сигнала, фототока не будет возникать, в то время как на фотоприемных элементах, ширина запрещенной зоны которых меньше энергии квантов падающего излучения будет наблюдаться сигнал фототока. Энергия квантов падающего излучения будет соответствовать энергии ширины запрещенной зоны того фотоприемного элемента, с которого имеется сигнал, у которого ширина запрещенной зоны максимальна.Selective photodetector allows you to determine the energy of the incident monochromatic radiation. Depending on the energy of the quanta of radiation incident on the device, in photosensitive areas - photodetector elements; made on the basis of the inventive multilayer semiconductor heterostructure, the band gap of which exceeds the energy of the incident radiation of the signal, the photocurrent will not occur, while on the photodetector elements whose band gap is less than the energy of the quanta of the incident radiation, the photocurrent signal will be observed. The energy of the quanta of the incident radiation will correspond to the energy of the band gap of the photodetector element from which there is a signal with the maximum band gap.
Основой для разработки предлагаемой группы изобретений явилось следующее расчетное обоснование таблицы 1.The basis for the development of the proposed group of inventions was the following calculation justification of table 1.
Расчет зонной структуры квантовой ямы проведен в рамках четырехзонной модели и основан на известном методе огибающих функций (см. статью М.G.Burt, J.Phys.: Condens. Matter 4, 6651 (1992)).The calculation of the band structure of the quantum well was carried out in the framework of the four-band model and is based on the well-known method of envelope functions (see the article by M. G. Burt, J.Phys .: Condens.
Волновая функция электрона при этом представлена в виде разложения по Блоховским функциям краев зон (k=0):The wave function of the electron is presented in the form of expansion in the Bloch functions of the edges of the bands (k = 0):
Функции uj(r) выбраны такими же как в известной работе (см. статью Е.G. Novik, A. Pfeuffer-Jeschke, Т. Jungwirth, V. Latussek, С.R. Becker, G. Landwehr, H. Buhmann, and L.W. Molenkamp, Phys. Rev. В 72, 35321 (2005)) и считаются одинаковыми для всех полупроводников, образующих гетероструктуру, в соответствии с вышеуказанным методом (см. статью М.G. Burt).The functions u j (r) are chosen to be the same as in the well-known work (see the article by E.G. Novik, A. Pfeuffer-Jeschke, T. Jungwirth, V. Latussek, C.R. Becker, G. Landwehr, H. Buhmann , and LW Molenkamp, Phys. Rev. B 72, 35321 (2005)) and are considered the same for all semiconductors forming a heterostructure in accordance with the above method (see the article by M. G. Burt).
Огибающие функции Fj(z) ищутся как решения стационарного уравнения Шредингера с гамильтонианом 8×8, учитывающим встроенную деформацию:The envelope functions F j (z) are sought as solutions of the stationary Schrödinger equation with the 8 × 8 Hamiltonian taking into account the built-in deformation:
При расчетах использован следующий гамильтониан:In the calculations, the following Hamiltonian was used:
гдеWhere
k±=kx±iky k ± = k x ± ik y
Символ "+" в качестве верхнего индекса означает эрмитово сопряжение.The symbol "+" as a superscript means Hermitian conjugation.
Выражение для гамильтониана гетероструктуры, выращенной на плоскости (013), было получено методом, описанным в работе (см. статью J.Los, A.Fasolino, A.Catellani, Phys. Rev. В 53, 4630 (1996)). Компоненты тензора встроенной деформации для слоя с постоянной решетки а в случае направления (013) вычислены по следующим формулам:The expression for the Hamiltonian of the heterostructure grown on the (013) plane was obtained by the method described in the work (see the article by J. Los, A. Fasolino, A. Catellani, Phys. Rev. B 53, 4630 (1996)). The components of the built-in strain tensor for a layer with a lattice constant and in the case of direction (013) are calculated by the following formulas:
где а0 - постоянная решетки буферного слоя, а оси координат x, y и z направлены вдоль (100), (0 3-1) и (013) соответственно. При расчетах использованы зонные параметры материалов из вышеуказанной работы (см. статью Е.G.Novik и др.) и значения упругих модулей Cij из работы (см. статью K. Takita, K. Onabe, S. Tanaka, Phys. Stat. Sol. (b) 92, 297 (1997)). При этом зависимости от концентрации твердого раствора считаются линейными для всех величин кроме ширины запрещенной зоны. Для нее используется формула из работы (см. статью С.R. Becker, V. Latussek, A. Pfeuffer-Jeschke, G.Landwehr, and L.W. Molenkamp, Phys. Rev. В 62, 10353 (2000)).where a 0 is the lattice constant of the buffer layer, and the x, y, and z coordinate axes are directed along (100), (0 3-1) and (013), respectively. In the calculations, the band parameters of the materials from the above work (see the article by E.G. Novik et al.) And the values of the elastic moduli C ij from the work (see the article by K. Takita, K. Onabe, S. Tanaka, Phys. Stat. Sol. (B) 92, 297 (1997)). In this case, the dependences on the concentration of the solid solution are considered linear for all quantities except the band gap. The formula from the work is used for it (see the article by C.R. Becker, V. Latussek, A. Pfeuffer-Jeschke, G. Landwehr, and LW Molenkamp, Phys. Rev. B 62, 10353 (2000)).
Значения указанных параметров приведены таблице 2.The values of these parameters are given in table 2.
Для вычисления огибающих функций и соответствующих им значений энергии электрона структура представлен в виде сверхрешетки из слабо связанных квантовых ям. Период решетки L выбран таким, чтобы взаимодействие ям не оказывало заметного влияния на энергетический спектр. Расчеты проведены методом разложения огибающих волновой функции по плоским волнам:To calculate the envelopes of functions and the corresponding electron energy values, the structure is presented in the form of a superlattice of weakly coupled quantum wells. The lattice period L is chosen so that the interaction of the wells does not have a noticeable effect on the energy spectrum. The calculations were carried out by the method of expansion of the envelopes of the wave function in plane waves:
где N определяет максимальное волновое число, используемое в разложении (общее число элементов базиса равно 2N+1).where N determines the maximum wave number used in the expansion (the total number of basis elements is 2N + 1).
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012123760/28A RU2510101C2 (en) | 2012-06-07 | 2012-06-07 | Photosensitive structure and selective photodetector based thereon |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012123760/28A RU2510101C2 (en) | 2012-06-07 | 2012-06-07 | Photosensitive structure and selective photodetector based thereon |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012123760A RU2012123760A (en) | 2013-12-20 |
RU2510101C2 true RU2510101C2 (en) | 2014-03-20 |
Family
ID=49784424
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012123760/28A RU2510101C2 (en) | 2012-06-07 | 2012-06-07 | Photosensitive structure and selective photodetector based thereon |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2510101C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2617179C2 (en) * | 2014-11-14 | 2017-04-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) | POWER AMPLIFICATION METHOD OF RADIO FREQUENCY MODULATED TERAHERTZ RADIATION OF 30-PERIOD WEAKLY BOUND SEMICONDUCTOR SUPERLATTICE GaAs / AlGaAs |
RU194238U1 (en) * | 2019-08-06 | 2019-12-04 | Федеральное государственное унитарное предприятие Экспериментальный завод научного приборостроения со Специальным конструкторским бюро Российской академии наук | ELECTRON DETECTOR |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2373606C1 (en) * | 2008-09-29 | 2009-11-20 | Институт физики полупроводников Сибирского отделения Российской академии наук | Photosensitive structure |
US20100096001A1 (en) * | 2008-10-22 | 2010-04-22 | Epir Technologies, Inc. | High efficiency multijunction ii-vi photovoltaic solar cells |
US20100301308A1 (en) * | 2009-05-26 | 2010-12-02 | University Of Seoul Industry Cooperation Foundation | Photodetectors |
-
2012
- 2012-06-07 RU RU2012123760/28A patent/RU2510101C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2373606C1 (en) * | 2008-09-29 | 2009-11-20 | Институт физики полупроводников Сибирского отделения Российской академии наук | Photosensitive structure |
US20100096001A1 (en) * | 2008-10-22 | 2010-04-22 | Epir Technologies, Inc. | High efficiency multijunction ii-vi photovoltaic solar cells |
US20100301308A1 (en) * | 2009-05-26 | 2010-12-02 | University Of Seoul Industry Cooperation Foundation | Photodetectors |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2617179C2 (en) * | 2014-11-14 | 2017-04-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) | POWER AMPLIFICATION METHOD OF RADIO FREQUENCY MODULATED TERAHERTZ RADIATION OF 30-PERIOD WEAKLY BOUND SEMICONDUCTOR SUPERLATTICE GaAs / AlGaAs |
RU194238U1 (en) * | 2019-08-06 | 2019-12-04 | Федеральное государственное унитарное предприятие Экспериментальный завод научного приборостроения со Специальным конструкторским бюро Российской академии наук | ELECTRON DETECTOR |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012123760A (en) | 2013-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zheng et al. | Vacuum-ultraviolet photovoltaic detector | |
Yuan et al. | Air-stable room-temperature mid-infrared photodetectors based on hBN/black arsenic phosphorus/hBN heterostructures | |
Cartoixa et al. | Optical emission in hexagonal SiGe nanowires | |
Gong et al. | Visible to near-infrared photodetectors based on MoS2 vertical Schottky junctions | |
Zheng et al. | Photoconductivity multiplication in semiconducting few-layer MoTe2 | |
Zhang et al. | Role of metal contacts in high-performance phototransistors based on WSe2 monolayers | |
Padilha et al. | Carrier multiplication in semiconductor nanocrystals: influence of size, shape, and composition | |
Ketterer et al. | Untangling the electronic band structure of wurtzite GaAs nanowires by resonant Raman spectroscopy | |
Kuciauskas et al. | The impact of Cu on recombination in high voltage CdTe solar cells | |
Zheng et al. | Vacuum-ultraviolet-oriented van der Waals photovoltaics | |
Sakr et al. | Two-color GaN/AlGaN quantum cascade detector at short infrared wavelengths of 1 and 1.7 μm | |
Siebentritt et al. | Defects and transport in the wide gap chalcopyrite CuGaSe2 | |
Bellus et al. | Photocarrier transfer across monolayer MoS2–MoSe2 lateral heterojunctions | |
Jnawali et al. | Revealing optical transitions and carrier recombination dynamics within the bulk band structure of Bi2Se3 | |
Kim et al. | Large surface photovoltage of WS2/MoS2 and MoS2/WS2 vertical hetero-bilayers | |
Clavel et al. | Heterogeneously-grown tunable tensile strained germanium on silicon for photonic devices | |
Sahoo et al. | Electric field-modulated charge transfer in geometrically tailored mox2/wx2 (x= s, se) heterostructures | |
Kim et al. | Escalated photocurrent with excitation energy in dual-gated MoTe2 | |
Willis et al. | Limits to hole mobility and doping in copper iodide | |
McCulley et al. | Extremely efficient photocurrent generation in carbon nanotube photodiodes enabled by a strong axial electric field | |
RU2510101C2 (en) | Photosensitive structure and selective photodetector based thereon | |
Kumar et al. | Tuning Ultrafast Carrier Dynamics and Broadband Photo-Response of High-Performance Sb2Se3 Thin Film Photodetectors: A Substrate Dependent Study | |
Maity et al. | Strain-Tunable Ultrastable MoS2/Fluorographene Hybrid Photodetectors of High Responsivity | |
Sampath et al. | P-type interface charge control layers for enabling GaN/SiC separate absorption and multiplication avalanche photodiodes | |
Yahyaoui et al. | Performance evaluation of high-detectivity pin infrared photodetector based on compressively-strained Ge0. 964Sn0. 036/Ge multiple quantum wells by quantum modelling |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150608 |