Введение
1. Полупроводниковые твердые растворы AIIIN, их основные свойства. Методы расчета встроенных полей и энергетических диаграмм 15
1.1 Основные свойства соединений AIIIN и полупроводниковых твердых растворов на их основе 15
1.1.1 Актуальность полупроводниковых нитридов для современной фотоники15
1.1.2 Особенности технологии твердых растворов на основе III-нитридов 17
1.1.3 Спонтанно-поляризованное состояние в III-V нитридах 18
1.2 Проблема встроенных электрических полей в соединениях АIIIN 21
1.2.1 Методы расчета поляризационных свойств в GaN и InN 21
1.2.2 Пьезоэлектрические и пироэлектрические эффекты в наноструктурах на основе АIIIN 24
1.2.3 Зависимость степени поляризованности слоев от кристаллографического направления роста 28
1.3 Методы расчета электронной структуры МКЯ 32
1.3.1 Основные применяемые уравнения 32
1.3.2 Дискретизация параметров и методы решения 35
1.3.3 Раздельное решение (метод Гуммеля) 36
1.3.4 Совместное решение (метод Ньютона) 37
Выводы по главе 1 38
2. Экспериментальные методы. Аппаратная реализация методов спектроскопии адмиттанса 40
2.1. Методы спектроскопии адмиттанса 40
2.1.1 Емкость полупроводниковой структуры
2.1.2 Квазистатические методы адмиттанса 45
2.1.3 Динамические методы адмиттанса 47
2.2. Модернизированный аппаратно-программный комплекс 49
2.2.1 Особенности аппаратной составляющей комплекса 49
2.2.2 Программное обеспечение автоматизированного измерительного комплекса адмиттанса 53
2.3. Референтная система измерений на базе мостового емкостного измерителя МЦЕ-13АМ 55
Выводы по главе 2 58
3. Расчет электронного спектра и вероятностей переходов в квантовых ямах InGaN/GaN с учетом поляризованного состояния слоев 59
3.1 Расчет параметров поляризованного состояния в квантовых ямах InGaN/GaN
3.1.1 Механический и пьезоэлектрический отклик напряженных нитридных слоев 60
3.1.2 Упругость в анизотропных рассогласованных слоях III-нитридов 62
3.2 Реализация алгоритма расчета электронного спектра гетероструктур с МКЯ
3.2.1 Численное решение уравнения Шредингера 68
3.2.2 Численное решение уравнения Пуассона 69
3.2.3 Моделирование распределения потенциала и вольт-фарадных характеристик гетероструктур с поляризованными КЯ 71
3.3 Результаты расчета электронного спектра и вероятностей электронно дырочных переходов в различно ориентированных КЯ InGaN/GaN 72
3.3.1 Напряженность электрического поля, обусловленного поляризацией слоев гетероструктур InGaN/GaN 72 3.3.2 Самосогласованный потенциал в гетероструктуре с КЯ InGaN/GaN с
учетом поляризации слоев 75
3.3.3 Интеграл перекрытия волновых функций электронов и дырок в гетероструктурах с КЯ InGaN/GaN 77
Выводы по главе 3 80
4. Исследования гетероструктур с квантовыми ямами InGaAs/GaAs и InGaN/GaN методами вольт-фарадного профилирования. Сопоставление экспериментальных результатов и численного расчета 82
4.1. Исследуемые образцы с МКЯ InGaAs/GaAs 83
4.2 Вольт-фарадное профилирование структур с МКЯ InGaAs/GaAs в диапазоне температур 10 300 K 84
4.3 Эффект электростатического взаимодействия накопленных в КЯ зарядов, в гетероструктурах InGaAs/GaAs и InGaN/GaN 87
4.4. Исследование уровней размерного квантования в МКЯ InGaAs/GaAs методами вольт-фарадного профилирования 95
4.5 Вольт-фарадные исследования гетероструктур InGaN/GaN. Асимметрия наблюдаемых концентрационных профилей основных носителей заряда, порождаемая поляризацией 104
4.5.1 Вольт-фарадная характеризация двойных гетероструктур GaN/InGaN/GaN
104
4.5.2 Моделирование вольт-фарадных характеристик гетероструктур с КЯ InGaN/GaN 110
Выводы по главе 4: 117
Заключение 119
Список условных обозначений 122
Список литературы 1
