Напряженно-деформируемое состояние гетероструктуры In1-xGaxAs/GaAs

  • Лунин Л.С. Южный научный центр РАН, Новочеркасск, Россия
  • Нефёдов В.В. Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ), Новочеркасск, Россия
УДК: 621.382

Аннотация

Целью данной работы является установление зависимости упругих напряжений и деформаций, а также определение изменения зонной диаграммы структуры In1-xGaxAs/GaA в зависимости от концентрации компонентов и толщин слоя и подложки. В зависимости от отношения толщин контактирующих полупроводников рассчитаны напряжения в гетероструктуре In1-xGaxAs/GaA. Рассчитанные величины смещения краев зоны проводимости и расщепления валентной зоны подложки и слоя позволяют определить зависимость изменения ширины запрещенной зоны при наличии деформации от соотношения толщин слоя и подложки и концентрации компонент. Определено, что напряженно-деформированное состояние гетероперехода In1-xGaxAs/GaA заметно влияет на характеристики в энергетической зонной структуре. Построено уравнение зависимости основных параметров энергетической зонной диаграммы гетероперехода от концентраций компонентов и соотношения толщин. Подбор соотношений толщин подложки и слоя позволяет прогнозировать, а затем и управлять параметрами зонной диаграммы, следовательно, электронными свойствами гетеропереходов In1-xGaxAs/GaA. Выведенная в работе формула для расчета изменения ширины запрещенной зоны позволяет проанализировать это изменение в зависимости от концентрации компонентов и соотношения толщин слоя и подложки упругонапряженной гетероструктуры.

Ключевые слова: напряжения, деформация, напряженная гетероструктура, арсенид галлия, арсенид индия галлия

Информация об авторах

Леонид Сергеевич Лунин
д-р физ.-мат. наук, профессор, заведующий лабораторией нанотехнологий и солнечной энергетики Южного научного центра РАН
e-mail: lunin_ls@mail.ru
Виктор Викторович Нефёдов
канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры "Общеинженерные дисциплины" Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ)
e-mail: nvvnpi@gmail.com

Литература

  1. Чеботарев С.Н., Лунина М.Л., Алфимова Д.Л., Еримеев Г.А., Гончарова Л.М., Мохамед А.А.А. Индуцированные механические напряжения и электрические поля в наногетероструктурах с квантовыми нитями // Наука Юга России. 2017. Т. 13. № 3. С. 18–26.
  2. Курило И.В., Губа С.К. Дислокации несоответствия и напряжения в гетероструктурах In1-xGaxAs/GaAs // Неорганические материалы. 2011. Т. 47. № 8. С. 911–915.
  3. Kazuo Nakajima. Calculation of compositional dependence of stresses in GaInAs/GaAs strained multilayer heterostructures // J. of Crystal Grouth. 1993. Vol. 126. P. 511–524.
  4. Полякова А.Л. Деформация полупроводников и полупроводниковых приборов. М.: Энергия, 1979. 168 c.
  5. Бир Г.А., Пикус Г.Е. Теории деформационного потенциала для полупроводников со сложной зонной структурой // ФТТ. 1960. Т. 2, № 9. С. 2237–2301.
  6. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. VII. Теория упругости. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. 264 с.
  7. Филиппов В.В., Власов А.Н., Бормонтов Е.Н. Моделирование деформаций и зонной диаграммы гетероструктуры кремний-германий // Конденсированные среды и межфазные границы. 2010. Т. 12. № 3. С. 282–287.
  8. Безухов Н.И. Теория упругости и пластичности. М.: ГИТТЛ, 1953. 420 с.
  9. Yu P.Y., Cardona M. Fundamentals of Semiconductors: physics and materials properties. Berlin: Springer, 2010. 775 p.
  10. Manel Souaf, Mourad Baira, Olfa Nasr, Mohamed Helmi Hadj Alouane, Hassen Maaref, Larbi Sfaxi and Bouraoui Ilahi Investigation of the InAs/GaAs Quantum Dots' Size: Dependence on the Strain Reducing Layer's Position // Materials. 2015. Vol. 8. P. 4699–4709.
  11. Vurgaftman I., Meyer J.R., Ram-Mohan L.R. Band parameters for III–V compound semiconductors and their alloys // Journal of Applied Physics. 2001. Vol. 89, P. 5815.
  12. Новиков Б.В., Зегря Г.Г., Пелещак Р.М., Данькив О.О., Гайсин В.А., Талалаев В.Г., Штром И.В. Барические свойства квантовых точек InAS // Физика и техника полупроводников. 2008. Т. 42. Вып. 9. С. 1094–1101.

Финансирование

Публикация подготовлена в рамках реализации ГЗ ЮНЦ РАН на 2019 г. (проект 01201354240).

Страницы
83-87
Раздел
Физика
Прислано
2018-11-26
Опубликовано
2019-03-30