Elektronika 2011-10 I.pdf - Instytut Systemów Elektronicznych ...

Rys. 4. Widma FTPL (panel a), FTPR (panel b) oraz FDR (panel c)warstw HgCdTe o różnej zawartości atomów kadmu (odpowiednioczarne i szare linie) otrzymane w temperaturze 300K (ciągłe linie)i 77K (linie przerywane)Fig. 4. FTPL spectra (panel a), FTPR (panel b), FDR (panel c) spectra ofthe HgCdTe layers with different Cd atoms concentration (black andgray curves) obtained with 300K (solid lines) and 77K (dashed lines)zmianą energii podstawowego przejścia optycznego związanegoz absorpcją przez przerwę wzbroniona materiału [13]. Warto zwrócićuwagę na fakt czasu trwania pomiarów: 30 minut dla eksperymentuFTPR i 1 minuta dla eksperymentu FDR. Analizując wynikizamieszczone na tym wykresie widzimy, iż spektroskopię modulacyjnązarówno w postaci FTPR jak i FDR można z powodzeniemstosować w obszarze fal dłuższych niż 10 µm otrzymując widmaoptyczne o dobrym stosunku sygnał – szum, przy równocześniebardzo krótkim czasie trwania pomiaru. Przedstawione w pracywyniki związane były z badaniem (pomiarami fotoodbiciowymi jaki fotoluminescencyjnymi) struktur półprzewodnikowych w zakresieprzejść międzypasmowych badanych struktur. Na ostatnim rysunkupokazano zalety zastosowania spektrometru Fourierowskiegodo badania przejść optycznych wewnątrzpodpasmowych.Na rysunku 5 pokazano widma fotoluminescencji dla supersieciGaAs/AlGaAs [14] o różnych grubościach zarówno warstwRys. 5. Widma FTPL otrzymane dla supersieci GaAs(8.1 nm)/AlGaAs(1.1nm)(czarna krzywa), GaAs(5.4 nm)/AlGaAs(4.6 nm)(szara krzywa)Fig. 5. FTPL spectra for GaAs(8.1nm)/AlGaAs(1.1 nm)(black line) andGaAs(5.4 nm)/AlGaAs(4.6 nm)(grey line)materiału studni kwantowych, jak i bariery przeprowadzone w obszarzeprzejść wewnątrzpodpasmowych (związanych z emisjąświatła na skutek przejścia elektronu między poziomami/pasmamie2 i e1). Widzimy, iż dla struktury GaAs(5,4 nm)/AlGaAs(4,6 nm)– szara linia, otrzymano emisję wewnątrzpasmową przy długościfali ~7 µm. Zaś, dla struktury GaAs(8,1 nm)/AlGaAs(1,1 nm)– czarna linia, sygnał ten przesunięty jest w kierunku podczerwieniz maksimum przy długości fali ~12 µm co jest głównie konsekwencjąszerszej studni kwantowej i bliżej siebie położonychstanów elektronowych. Otrzymane rezultaty pozostają w dużejzgodności z obliczeniami struktury energetycznej dla tych supersieci(patrz rys. 5) przedstawiając możliwość wykonywania tegotypu eksperymentów w szerszym jeszcze zakresie spektralnym.PodsumowanieW pracy przedstawiono wyniki badań spektroskopowych przeprowadzonychprzy pomocy spektroskopii fotoluminescencyjneji fotoodbiciowej wykorzystującej spektrometr Fouriera. Badaniaprzeprowadzono dla różnego rodzaju struktur półprzewodnikowychtakich jak: studnie kwantowe I rodzaju InGaAsSb/GaSb,studnie kwantowe II rodzaju GaSb/AlSb/InAs/GaInSb/InAs/AlSb/GaSb, warstwy HgCdTe oraz supersieci AlGaAs/GaAs. Otrzymanerezultaty potwierdzają z jednej strony duże znaczenie tychtechnik pomiarowych z punktu widzenia charakteryzacji półprzewodnikówi struktur półprzewodnikowych na zakres średniej i długofalowejpodczerwieni, z drugiej strony konieczność realizacjitych eksperymentów (w tych zakresach spektralnych) w konfiguracjiwykorzystującej spektrometr Fouriera.Prace finansowane w ramach Projektu Badawczego ZamawianegoPBZ-MNiSW-02/I/2007 pt. „Zaawansowane technologie dlapółprzewodnikowej optoelektroniki podczerwieni” oraz ProjektuSensHy realizowanego w ramach 7 ramowego Programu Unii Europejskiej.Struktury użyte do badań w tej pracy pochodzą z: FirmyVIGO SA z Ożarowa Mazowieckiego (Prof. Józef Piotrowski);Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych (Dr WłodzimierzStrupiński); Instytutu Technologii Elektronowej (Prof. Maciej Bugajski);Instytutu Fizyki Stosowanej Uniwersytetu w Wuerzburgu(Prof. Alfred Forchel).Literatura[1] Cardona M.: Modulation Spectroscopy Academic, New York, 1969.[2] Pollak F.H., in: Handbook on Semiconductors, edited by T. S. Moss,vol. 2, Elsevier Science, Amsterdam, (1994), pp. 527–635.[3] Motyka M., G. Sęk, R. Kudrawiec, J. Misiewicz, B. Alloing, L. H. Li, A.Fiore: J. Appl. Phys. 100, 073502 (2006).[4] Motyka M., R. Kudrawiec, J. Misiewicz, M. Hümmer, K. Rößner, T.Lehnhardt, M. Müller, and A. Forchel’: J. Appl. Phys. 103, 113514(2008).[5] Kudrawiec R., B. Paszkiewicz, M. Motyka, J. Misiewicz, J. Derluyn,A. Lorenz, K. Cheng, J. Das, and M. Germain: J. Appl. Phys. 104,096108 (2008).[6] Kudrawiec R., H. B. Yuen, S. R. Bank, H. P. Bae, M. A. Wistey, JamesS. Harris, M. Motyka, and J. Misiewicz: J. Appl. Phys. 104, 033526(2008).[7] Gelczuk Ł., M. Motyka, J. Misiewicz, M. Dąbrowska-Szata: Optica Applicata,Materials Science and Engineering B 147 (2008) 166–170.[8] Motyka M., R. Kudrawiec, G. Cywinski, M. Siekacz, C. Skierbiszewski,J. Misiewicz: Appl. Phys. Lett, 89, 25, 251908, (2006).[9] Motyka M., G. Sęk, K. Ryczko, J. Misiewicz, T. Lehnhardt, S. Höfling,and A. Forchel: Appl. Phys. Lett. 94, 251901 (2009).[10] Hosea T.J.C., M. Merrick, B.N. Murdin: Phys. Stat. Sol.(a) 202, 1233(2005).[11] Motyka M., G. Sęk, J. Misiewicz, A. Bauer, M. Dallner, S. Höfling, andA. Forchel: Appl. Phys. Exp. 2 (12) 126505 (2009).[12] Motyka M., J. Misiewicz: Appl. Phys. Exp. 3, 112401(2010).[13] Motyka M., G. Sęk, J. Misiewicz, K. Kłos and J. Piotrowski: Fourier-transformedphotoreflectance and fast differential reflectance ofHgCdTe layers. The issues of spectral resolution and Fabry-Perotoscillations. Measurement Science and Technology, w recenzjii.[14] Motyka M., F. Janiak, J. Misiewicz, M. Wasiak, K. Kosiel, M. Bugajski:Deternination of the energy difference and width of the minibandsin GaAs/AlGaAs superlattices by using photoreflectance and Fouriertransform infrared photoluminescence. Optoelectronic Review,(2011) in press.Elektronika 10/2011 39