Обзоры

Механизмы оже-рекомбинации в полупроводниковых наногетероструктурах. Часть 1. Квантовые ямы (Обзор)

Г. Г. Зегря, Н. Л. Баженов

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, 194021 Санкт-Петербург, Россия

Аннотация: Настоящий обзор посвящен механизмам оже-рекомбинации в полупроводниковых наногетероструктурах. Отличительной особенностью наногетероструктур является сильная пространственная неоднородность, обусловленная существованием гетерограниц. Гетерограницы оказывают принципиальное влияние на величину энергии и на поведение волновых функций носителей заряда в квантово-размерных гетероструктурах и, как показано в настоящем обзоре, существенно влияют на макроскопические свойства полупроводниковых наноструктур. Наличие гетерограницы воздействует на электрон-электронное (дырочно-дырочное) взаимодействие в квантовых структурах, и это воздействие носит фундаментальный характер. Гетерограница снимает ограничения, накладываемые на межэлектронные процессы столкновения законами сохранения энергии-импульса, что приводит к появлению беспороговых, слабо зависящих от температуры каналов оже-рекомбинации. В обзоре рассмотрены основные механизмы оже-рекомбинации неравновесных носителей заряда в полупроводниковых гетероструктурах с квантовыми ямами (Часть 1), квантовыми нитями и квантовыми точками (Часть 2). Показано, что существуют три принципиально разных механизма оже-рекомбинации: беспороговый, квазипороговый и пороговый. Скорость беспорогового процесса слабо зависит от температуры. Пороговая энергия квазипорогового процесса существенно зависит от ширины квантовой ямы и близка к нулю для узких квантовых ям. Показано, что в узких квантовых ямах преобладают беспороговые и квазипороговые оже-процессы, в то время как в широких квантовых ямах преобладают пороговые и квазипороговые оже-процессы. Найдена критическая ширина квантовой ямы, при которой квазипороговый канал оже-рекомбинации трансформируется в трехмерный пороговый оже-процесс. Также выполнен анализ влияния фононов на процессы оже-рекомбинации в квантовых ямах. Показано, что для узких квантовых ям оже-процесс с участием фононов становится резонансным, что приводит к увеличению коэффициента оже-рекомбинации с участием фононов. Отдельно рассмотрен вопрос о влиянии процессов релаксации на механизмы оже-рекомбинации в однородных полупроводниках. Показано, что учет процессов релаксации приводит к снятию энергетического порога для процессов оже-рекомбинации.

Ключевые слова: полупроводниковые гетероструктуры, квантовые ямы, квантовые нити, квантовые точки, гетерограница, оже-рекомбинация, микроскопическая теория.

Поступила в редакцию: 10.11.2011
Исправленный вариант: 18.11.2011
Принята в печать: 18.11.2011

DOI: 10.61011/FTP.2025.09.62223.8766