Введение
Глава 1. Гетероструктуры на основе арсенидов А3В5 19
1.1. Зонная структура квантовых ям 19
1.2. Проблема легирования 21
1.3. Основные механизмы рассеяния носителей тока в полупроводниковых структурах с квантовыми ямами 27
1.3.1. Рассеяние на ионизированной примеси 27
1.3.2. Рассеяние электронов на фононах 27
1.3.3. Рассеяние электронов на флуктуациях состава сплава 29
1.3.4. Рассеяние электронов на шероховатостях гетерограниц 29
1.4. Феноменология НЕМТ структур с квантовыми ямами на основе InyGa1-yAs с различным содержанием индия 31
1.4.1. НЕМТ гетероструктура AlGaAs/GaAs/(Al)GaAs 31
1.4.2. Псевдоморфные РНЕМТ AlGaAs/InyGa1-yAs/(Al)GaAs квантовые ямы 34
1.4.3. Изоморфные и псевдоморфные гетероструктуры на подложках InP 39
1.4.4. Метаморфные гетероструктуры 43
1.5. Квантовые аспекты дизайна гетероструктур с наноразмерным каналом 46
1.5.1. Концентрационная зависимость подвижности электронов. Увеличение проводимости 48
1.5.2. Многоподзонная и параллельная проводимость, переходы горячих электронов в реальном пространстве 51
1.5.3. Донорно-акцепторные структуры DA-PHEMT 55
1.6. Обзор использования квантовых ям с пространственно-неоднородными слоями 56
1.6.1. Нанослои AlAs и GaAs 56
1.6.2. Составные КЯ на основе InyGa1-yAs, содержащие InAs нановставку 58
1.6.3. Использование составных КЯ с каналом InGaAs/InAs/InGaAs в транзисторах 62
Выводы по главе 1 65
Глава 2. Экспериментальные и теоретические методы работы 66
2.1. Модели и численные методы 66
2.1.1. Самосогласованный расчет энергетического спектра и волновых функций электронов в квазидвумерных системах 66
2.1.2. Расчет рассеяния электронов на ионизированных примесях в многоподзонном приближении. Холловское усреднение 73
2.1.3. Рассеяние горячих электронов на оптических фононах. Фононный конфайнмент 76
2.2. Экспериментальные методики создания образцов и исследования их параметров 78
2.3. Метрологическое обеспечение технологии МЛЭ. Методы структурного анализа 82
2.4. Исследование квантовых магнетотранспортных эффектов 96
2.5. Транспорт электронов в сильном электрическом поле 100
2.6. Исследования спектроскопии фотолюминесценции 102
Выводы по главе 2 104
Глава 3. Управление электронными состояниями и туннельными эффектами при многоподзонной проводимости в PНЕМТ структурах, содержащих нановставки AlAs 105
3.1. РНЕМТ приповерхностные квантовые ямы AlGaAs/InyGa1-yAs/(Al)GaAs: влияние встроенного электрического поля 105
3.2. Квантовое описание явления параллельной проводимости. Управление пространственной структурой электронных состояний при помощи функциональных нанобарьеров AlAs 119
3.2.1. Влияние толщины спейсера 120
3.2.2. Структура с составным спейсером, содержащим один или два нанобарьера AlAs 123
3.2.3. Расчет и анализ подвижности электронов в подзонах и проводимости системы 126
3.3. Экспериментальное исследование электронных свойств РНЕМТ КЯ с функциональными нанобарьерами AlAs в спейсерном и донорном слоях 131
3.3.1. Электронные транспортные свойства - температурные зависимости 131
3.3.2. Анализ низкотемпературного магнетотранспорта в структурах с составным спейсером, содержащим нанобарьеры AlAs 137
3.3.3. Оптические свойства КЯ с нанобарьерами AlAs в донорных/спейсерных слоях 142
3.3.4. Эффективная ширина КЯ 144
3.4. Проблема предельного легирования 1-РНЕМТ структур 146
3.4.1. Концентрационная зависимость подвижности в 1-РНЕМТ с сильным легированием 146
3.4.2. Эксперимент. Предельное легирование 1-РНЕМТ квантовых ям 150
3.4.3 Исследование низкотемпературного магнетотранспорта 157
Выводы по главе 3 160
Глава 4. Физика и технология РНЕМТ варизонных квантовых ям с односторонним и двусторонним легированием 162
4.1. Особенности электронных состояний и транспортных свойств 2-РНЕМТ однородных квантовых ям с двусторонним дельта-легированием 162
4.2. Физика и технология РНЕМТ варизонных квантовых ям с односторонним и двусторонним дельта-легированием через спейсер 176
4.2.1. Состояние проблемы варизонных слоев в квантоворазмерных структурах 176
4.2.2. Моделирование зонной структуры РНЕМТ квантовых ям с однородным и варизонным InyGai.yAs каналом 180
4.2.3. Технология роста варизонных слоев с большим композиционным градиентом 183
4.2.4. Структурная характеризация образцов 186
4.2.5. Электронные транспортные свойства варизонных РНЕМТ КЯ с односторонним и двусторонним 8-легированием 189
4.3. Фотолюминесценция РНЕМТ гетероструктур с варизонной КЯ 192
Глава 5. Электронные состояния и транспорт в комбинированно-легированных HFET структурах с каналом InyGai.yAs и дельта-легированием в переходных барьерах GaAs 196
5.1. Проблема увеличения проводимости в квантовых HFET структурах с легированным 196
5.2. Увеличение пробивного напряжения в HFET транзисторах 198
5.3. Физическая модель концентрационной зависимости подвижности электронов в комбинированно-легированных КЯ в случае многоподзонной проводимости 200
5.4. Экспериментальные образцы 209
5.5. Электронные транспортные свойства 210
5.6. Спектроскопия фотолюминесценции структур с HFET составными квантовыми ямами 215
5.7. Использование варизонного барьера AlGaAs в транзисторных гетероструктурах 216
Глава 6. Электронные состояния и транспорт в составных КЯ InAlAs/InGaAs/InAlAs на подложках InP, содержащих комбинации нановставок InAs и GaAs 219
6.1. Электронные свойства однородных изоморфных и псевдоморфных КЯ InyGai-yAs 219
6.2. Влияние встроенного электрического поля на электронные состояния и процессы рассеяния элетронов в изоморфных КЯ с инвертированным легированием 228
6.3. Эпитаксия и электронные свойства квантовых ям с композитным каналом, содержащим бинарные функциональные нановставки InAs и GaAs 236
6.3.1. Моделирование электронных свойств составных КЯ, содержащих бинарные нановставки InAs и GaAs 237
6.3.2. Разработка и экспериментальное исследование СКЯ с одиночными нановставками InAs 246
6.3.3. Разработка и экспериментальное исследование СКЯ с двойными нановставками InAs и переходными нанослоями GaAs 251
6.4. Управление эффективной массой электронов в СКЯ с нановставками InAs и GaAs 255
6.5. Влияние функциональных нановставок InAs и GaAs на электронный транспорт в сильном электрическом поле 258
6.6. Оптические свойства составных КЯ, содержащих нановставки InAs и GaAs 267
Выводы по главе 6 272
Заключение 273
Основные результаты и выводы 274
Список цитированных источников 279
