Залежнiсть енергiї екситонних переходiв у наноплiвках AlxGa1−xAs/GaAs/AlxGa1−xAs вiд товщини, концентрацiї та температури

Анотація

У наближеннi дiелектричного континууму методом функцiй Ґрiна дослiджено залежнiсть енергiї переходу в основний екситонний стан квазiдвовимiрної плоскої напiвпровiдникової наногетероструктури з одиночною квантовою ямою — наноплiвки вiд її товщини, температури та складу бар’єрного середовища. Конкретний розрахунок здiйснено на прикладi наноплiвки з прямокутною, скiнченної глибини, квантовою ямою, створеною подвiйним гетеропереходом GaAs/AlxGa1−xAs. Показано, що в плiвках товщиною до 30–40 нм величина енергiї переходу визначається переважно впливом просторового обмеження та концентрацiєю алюмiнiю x – стрiмко зменшується при зростаннi товщини вiд 1,55 (при x = 0,2), 1,62 (при x = 0,3) i 1,69 (при x = 0,4) еВ до 1,41 еВ для усiх наведених значень x. Подальше збiльшення товщини плiвки приблизно до 100 нм супроводжується повiльним зростанням енергiї переходу до значення, характерного для масивного GaAs, переважно внаслiдок зменшення енергiї зв’язку екситону; швидкiсть цього зростання слабко залежить вiд x. Збiльшення температури вiд 0 до 300 K викликає довгохвильове змiщення дна екситонної зони, що зумовлює зменшення енергiї переходу на слабко залежну вiд товщини плiвки величину, яка становить приблизно 2 меВ при x = 0,2 та 3 меВ при x = 0,4. Причиною температурних змiн є взаємодiя з фононами, переважно обмеженими у наноплiвках товщиною понад 30–40 нм, залежно вiд x, та iнтерфейсними – у тонших.