Емкостная спектроскопия электронных состояний в гетероструктурах с квантовыми ямами и квантовыми точками

Бурный прогресс информационных технологий в значительной мере определяется достижениями в физике и технологии полупроводниковых гетероструктур !'2. Применение полупроводниковых гетероструктур с квантоворазмерными слоями позволило создать широкий спектр новых приборов оптои наноэлектроники, таких как полупроводниковые лазерные диоды с квантовыми ямами и квантовыми точками в качестве активной областитранзисторы с высокой подвижностью электронов на основе двумерного электронного газа, локализованного на гетерограницерезонансно-туннельные диодыфотоприемники и светоизлучающие приборы на основе межзонных и межподзонных переходов в квантоворазмерных слоях. Параметры этих приборов в значительной степени определяются энергетическим спектром и волновыми функциями уровней размерного квантования, распределением электронной плотности по толщине гетероструктуры, разрывами зон на гетерограницах, а также темпами эмиссии и захвата носителей заряда на уровни размерного квантования. Таким образом, возникает необходимость в интенсивном изучении фундаментальных физических свойств полупроводниковых гетероструктур с квантовыми ямами и квантовыми точками и разработке новых методов их исследования.

Метод вольт-емкостного профилирования широко используется для определения распределения концентрации свободных носителей заряда в полупроводниковых материалах 4'5,10. Было обнаружено, что присутствие в однородно легированной полупроводниковой структуре гетерограницы12'13,14,15'16 или квантовой ямы 1718 приводит к искажению профиля распределения свободных носителей из-за перераспределения носителей между объемом и локализованными квантовыми состояниями и последующего электростатического взаимодействия между ними. В дифференциальной емкости диода Шоттки или р-п-перехода на основе такой гетероструктуры появляется составляющая, которая определяется изменением заряда на этих квантовых состояниях при изменении напряжения смещения. Исследование емкости, связанной с локализованными квантовыми состояниями, позволяет определить основные фундаментальные физические свойства квантоворазмерных слоев. Для анализа вольт-емкостных характеристик диодов Шоттки, содержащих слои пониженной размерности, использовались различные приближенные методы, основанные на аналитическом решении уравнения.

12 17 18 21 26.

Пуассона ' ' ' '. Однако за границами данного рассмотрения оставались изменения формы волновых функций квантоворазмерных состояний под действием электрического поля, что дает существенный вклад в емкость при исследовании одиночных гетерограниц, широких квантовых ям и слоев с 5-легированием. Кроме того, как правило, рассматривалось заполнение носителями заряда только основного состояния в квантоворазмерном слое. т 32,33,34.

Ьыло показано, что для учета заполнения нескольких подзон в квантоворазмерном слое необходимо проведение самосогласованного решения уравнений Пуассона и Шредингера. Однако применение данного подхода было затруднено ввиду отсутствия эффективных методов численного решения этой системы уравнений. Кроме того, к моменту начала данной работы отсутствовали методы емкостной спектроскопии для исследования электронной структуры и динамики носителей в полупроводниковых гетероструктурах с квантовыми точками (КТ). Настоящая диссертационная работа в значительной степени восполняет этот пробел.

Целью работы является исследование фундаментальных свойств локализованных квантовых состояний в полупроводниковых гетероструктурах с квантовыми ямами и квантовыми точками методами емкостной спектроскопии.

Объекты и методы исследования. Объектом исследования были полупроводниковые гетероструктуры с квантовыми ямами (на основе систем 1пОаА8/1пА1А8 и ваАз/АЮаАз) и гетероструктуры с квантовыми точками (на основе систем 1пАз/ОаАз и низкотемпературного ОаАз), выращенные методом молекулярно пучковой эпитаксии (МПЭ). В ходе выполнения диссертационной работы были разработаны методы емкостной спектроскопии для исследования фундаментальных свойств квантоворазмерных слоев.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Разработана модель для численного анализа вольт-емкостных характеристик полупроводниковых гетероструктур с квантовыми ямами на основе самосогласованного решения уравнений Пуассона и Шредингера, которая позволяет определять геометрическое положение квантоворазмерных слоев и их толщину, электронную структуру и распределение электронной плотности по толщине в квантовых ямах, а также разрывы зон на гетерограницах.

2. Разработана модель для численного анализа вольт-емкостных характеристик полупроводниковых гетероструктур с квантовыми точками, которая позволяет определять электронную структуру массива квантовых точек.

3. Проведено исследование механизмов эмиссии носителей заряда из самоорганизованных квантовых точек ЬтАб в матрицу ОаАэ под действием электрического и магнитных полей и оптического возбуждения.

4. При Т < 100 К обнаружен эффект фотофизического «выжигания дыры» в неоднородно уширенном спектре поглощения массива самоорганизованных КТ ГпАз/ОаАБ, где самоорганизованные КТ используются в качестве оптически и электрически управляемых ловушек носителей заряда.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

1. Разработан метод анализа вольт-емкостных характеристик полупроводниковых гетероструктур с квантовыми ямами для определения разрывов зон на гетерограницах, электронной структуры и волновых функций состояний в квантовых ямах.

2. Разработан комплекс методов емкостной спектроскопии полупроводниковых гетероструктур с квантовыми точками для определения энергетического спектра состояний массива квантовых точек и исследования механизмов эмиссии носителей заряда из квантовых точек.

3. Обнаружен эффект фотофизического «выжигания дыры» в неоднородно уширенном спектре поглощения массива самоорганизованных КТ ТпАз/ваАз, где самоорганизованные КТ используются в качестве оптически и электрически управляемых ловушек носителей заряда, который указывает на возможность использования таких структур в качестве нового типа элемента памяти высокой плотности, где наличие или отсутствие дыры в спектре поглощения системы КТ может быть использовано для бинарного представления данных. Кроме того, данная система может быть использована в качестве нелинейного оптического устройства.

Все полученные автором научные результаты, вынесенные на защиту являются новыми.

В результате проведенного исследования развито новое научное направление в физике полупроводников — емкостная спектроскопия полупроводниковых гетероструктур с квантоворазмерными слоями.

Научные положения, выносимые на защиту. Положение 1. Численное моделирование экспериментальных квазистатических вольт-емкостных характеристик полупроводниковых гетероструктур с квантовыми ямами на основе самосогласованного решения дифференциальных уравнений Пуассона и Шредингера позволяет определять геометрическое положение квантоворазмерных слоев и их толщину, электронную структуру и волновые функции состояний в квантовых ямах, распределение электронной плотности по толщине структуры и разрывы зон на гетерограницах. Необходимым условием при измерении вольт-емкостных характеристик полупроводниковых гетероструктур является минимизация в полном импедансе структуры вкладов от дефектов с глубокими уровнями и активных потерь, которые не учитываются при модельных расчетах. Это достигается выбором температуры и частоты измерительного сигнала.

Положение 2. Численное моделирование экспериментальных квазистатических вольт-емкостных характеристик полупроводниковых гетероструктур, содержащих один или несколько слоев квантовых точек, на основе решения уравнения Пуассона в предположении, что плоскость квантовых точек представляет набор одиночных изолированных центров с неоднородно уширенной плотностью электронных состояний из-за разброса квантовых точек по составу и размеру, позволяет определять геометрическое положение слоя квантовых точек и энергетический спектр состояний массива квантовых точек.

Положение 3. Полуширина эффективного профиля распределения концентрации свободных носителей в квантовой яме определяется тепловым уширением края Фермиевского распределения и не связана с полушириной волновой функции электронов в квантовой яме.

Положение 4. В электрическом поле эмиссия носителей заряда из самоорганизованных квантовых точек 1пАб в матрицу ваАз осуществляется путем термически активированного туннелирования. Наличие стадии туннелирования в процессе эмиссии приводит к тому, что темп эмиссии электронов из квантовых точек на несколько порядков превышает темп эмиссии дырок, поскольку эффективная масса электронов значительно ниже, чем у дырок.

Положение 5. Внешнее магнитное поле (до ЮТ) приводит к уменьшению темпа эмиссии электронов из ¡-пАб квантовых точек в ваАэ матрицу из-за эффективного понижения электронного уровня в квантовых точках, вызванного формированием уровней Ландау в зоне проводимости ОаАэ. Этот эффект не зависит от ориентации магнитного поля относительно плоскости квантовых точек, что является проявлением нуль-мерной природы квантовых точек.

Положение 6. В области температур ниже 80 К полупроводниковые гетероструктуры с самоорганизованными 1пАб квантовыми точками в СаАэ матрице проявляют эффект «выжигания дыр» в неоднородно уширенном спектре поглощения ансамбля квантовых точек. Резонансное оптическое возбуждение в области основных оптических переходов в 1пАэ квантовых точках приводит к накоплению в них дырок, которые блокируют поглощение света. Этот нелинейный оптический эффект имеет немонотонную зависимость от электрического поля в области объемного заряда структуры, содержащей квантовые точки. В слабых электрических полях эффект «выжигания дыр» не наблюдается, т.к. темп туннельной эмиссии электронов ниже темпа рекомбинации фотовозбужденных носителей в квантовых точках. В сильных электрических полях данный эффект не наблюдается из-за увеличения темпа туннельной эмиссии фотовозбужденных дырок из квантовых точек.

Положение 7. Наноразмерные кластеры мышьяка (с характерным размером менее 10 нм), сформированные в результате высокотемпературного отжига в матрице низкотемпературного арсенида галлия (температура роста ниже 300иС), ведут себя как амфотерные глубокие центры, которые захватывают электроны в п-матрице, заряжаясь отрицательно, и дырки в р-матрице, заряжаясь положительно.

Результаты исследований, выполненных в диссертационной работе, представляют фундаментальный интерес и могут быть использованы при разработке новых приборов оптоэлектроники, а также при фундаментальных исследованиях других гетероструктур с квантовыми ямами и квантовыми точками. Результаты исследований могут быть использованы в различных организациях Российской Академии наук (ФТИ им. А. Ф. Иоффе, Санкт-ПетербургФИАН им. П. Н. Лебедева, МоскваИФТТ, ЧерноголовкаИФП, НовосибирскИнститут физики микроструктур, Нижний НовгородИнститут общей физики, МоскваИРЭ, Москва), в ГОИ им. С. И. Вавилова, Санкт-Петербург, в Санкт-Петербургском Государственном Политехническом университете и др.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на:

• 2,3,4,5,6,8 Российских конференциях по физике полупроводников (Зеленогорск, 1997; Москва, 1998; Новосибирск, 1999; Нижний Новгород, 2001; 2003 Санкт-Петербург- 2007 Екатеринбург);

• 3−11 Международных симпозиумах «Наноструктуры: Физика и Технология» (Санкт-Петербург, 1995, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001,2002, 2003,2004);

• 23−27 Международных конференциях по физике полупроводников (Берлин, Германия, 1996; Иерусалим, Израиль, 1998; Осака, Япония, 2000; Эдинбург, Великобритания, 2002; Флагстафф, США, 2004);

• международной осенней конференции Общества исследования материалов (MRS) (Бостон, США, 2001);

• 3 международной конференции по Физике низко-размерных структур (Дубна, 1995);

• 9 и 11 международных конференциях по Сверхрешеткам, микроструктурам и микроприборам (Льеж, Бельгия, 1996; Хургада, Египет, 1998) — и.

• 23 международном симпозиуме по Полупроводниковым соединениям (Санкт-Петербург, 1996);

• 40 международной конференции по Электронным материалам (Шарлоттсвиль, США, 1998);

• конференции по Физике твердого тела и материалам (Эксетер, Великобритания, 1997);

• 12 конференции по Электронным свойствам двумерных систем (ЕР2Э8−12) (Токио, Япония, 1997);

• международных конференциях по Физике полупроводниковых квантовых точек (СЮ2000 — Мюнхен, Германия, 2000; СЮ2002 — Токио, Япония 2002);

• 3 симпозиуме по Нестехиометрическим соединениям АШ-ВУ (Эрланген, Германия, 2001);

• совещаниях по Нанофотонике (Нижний Новгород 2002, 2003, 2004);

• 11 международной конференции по Модулированным Полупроводниковым Структурам (М88−11 — Нара, Япония 2003);

• 13 международной конференции по Динамике Неравновесных Носителей в Полупроводниках (Модена, Италия 2003).

Результаты работы, как в целом, так и отдельные ее части докладывались также на физических семинарах в ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН, в Техническом университете г. Берлин, Германия, университете г. Ноттингем, Великобритания, институте Прикладных Наук г. Лион, Франция.

Публикации. По теме диссертации имеется 59 публикаций в научных журналах и трудах российских и международных конференций.

Основные результаты могут быть сформулированы следующим образом:

1. Разработана модель для численного расчета квазистатических вольт-емкостных характеристик полупроводниковых гетероструктур с квантовыми ямами. Эта модель основана на самосогласованном решении одномерных уравнений Шредингера и Пуассона методом конечных разностей и не имеет ограничения на количество слоев в гетероструктуре.

2. Показано, что для минимизации искажений емкости Ст полупроводниковых гетероструктур необходимо выбирать такие условия измерения (температура и частота измерительного сигнала), когда в полном импедансе структуры величина Ст на порядок превышает приведенную проводимость От1со, которая определяется вкладом от дефектов с глубокими уровнями и активных потерь, не учитываемых при модельных расчетах вольт-емкостных характеристик.

3. На примере диодов Шоттки на основе полупроводниковых гетероструктур с одиночными и повторяющимися квантовыми ямами с использованием систем 1пОаАз/1пА1А8 и ОаАз/АЮаАБ показано, что численное моделирование экспериментальных квазистатических вольт-емкостных характеристик этих структур на основе самосогласованного решения дифференциальных уравнений Пуассона и Шредингера позволяет определять геометрическое положение квантоворазмерных слоев и их толщину, электронную структуру и волновые функции состояний в квантовых ямах, распределение электронной плотности по толщине структуры и разрывы зон на гетерограницах.

4. Анализ вольт-емкостных характеристик диодов Шоттки на основе полупроводниковых гетероструктур с одиночными квантовыми ямами на основе систем Ino.47Gao.53As/Ino.52Alo.48As и Ino.40Gao.60As/Ino.52Alo.48As показано, что модельные расчеты позволяет с точностью до 20 мэВ определять величину разрыва зон на гетерогранице. Данный метод позволяет определять величину разрыва зон проводимости в структурах с упруго напряженными слоями, которые не могут иметь большую толщину из-за релаксации механических напряжений с образованием дислокаций и дефектов.

5. Установлено, что распределение концентрации свободных носителей заряда, полученное из вольт-емкостной характеристики гетероструктуры с квантовой ямой в приближении обедненного слоя, не описывает распределение плотности заряда в квантоворазмерном слое. При этом полуширина эффективного профиля распределения концентрации свободных носителей в квантовой яме сильно зависит от температуры и определяется тепловым уширением края Фермиевского распределения.

6. Разработана модель для численного расчета квазистатических вольт-емкостных характеристик полупроводниковых гетероструктур, содержащих слой с квантовыми точками. Показано, что плоскость самоорганизованных КТ может быть рассмотрена как набор невзаимодействующих центров. Из-за разброса самоорганизованных КТ по размеру и составу плотность состояний в плоскости КТ может быть представлена в виде нормального распределения. Установлено, что среднее квадратическое отклонение плотности электронных состояний массива КТ, определенное из анализа вольт-емкостных характеристик гетероструктур с КТ, согласуется с шириной линии фотолюминесценции из КТ.

7. Обнаружено, что при понижении температуры происходит «вымораживание» носителей заряда на электронных уровнях в КТ ГпАз/СаАэ, связанное с тем, что темп эмиссии носителей заряда из КТ становится значительно меньше угловой частоты измерительного сигнала со. Этот эффект связан с отсутствием транспорта в плоскости КТ и является проявлением нуль-мерной природы состояний в КТ и поэтому не наблюдается в структурах с квантовыми ямами, которые характеризуются высокой проводимостью в плоскости квантовой ямы.

8. Показано, что в электрическом поле эмиссия носителей заряда из самоорганизованных квантовых точек 1пАз в матрицу ваАз осуществляется путем термически активированного туннелирования. Наличие стадии туннелирования в процессе эмиссии приводит к тому, что темп эмиссии электронов из квантовых точек на несколько порядков превышает темп эмиссии дырок, поскольку эффективная масса электронов значительно ниже, чем дырок.

9. Показано, что при измерении спектров полной проводимости на структурах с КТ амплитуда пика на температурной зависимости С (Т)/со зависит от величины плотности энергетических состояний Ыцс1С в КТ в точке пересечения с квазиуровнем Ферми ЕР. Поскольку точка пересечения квазиуровня Ферми ЕР с плотностью состояний в плоскости КТ зависит от величины обратного смещения на барьере Шоттки, то, изменяя напряжение смещения, можно определять форму плотности энергетических состояний в КТ.

10. Показано, что приложение магнитного поля до 10 Т приводит к уменьшению темпа эмиссии электронов из КТ [пАз/ОаАз из-за эффективного заглубления электронного уровня в КТ, вызванного формированием уровней Ландау в зоне проводимости ваАз. Этот эффект не зависит от ориентации магнитного поля относительно плоскости КТ, что связано с нуль-мерной природой квантовых состояний в КТ.

11. При Т < 100 К обнаружен эффект фотофизического «выжигания дыры» в неоднородно уширенном спектре поглощения массива самоорганизованных КТ 1пАзЛлаАз, где самоорганизованные КТ используются в качестве оптически и электрически управляемых ловушек носителей заряда. Показано, что эффект «выжигания дыры» связан с аккумуляцией дырок в КТ. При этом в спектре поглощения КТ появляется дополнительный пик, связанный с образованием положительно заряженного триона (Х^).

12. С помощью моделирования вольт-емкостных характеристик, основанного на численном решении уравнения Пуассона, показано, что наноразмерные кластеры мышьяка, сформированные в результате высокотемпературного отжига в матрице ЬТ-ОаАз, ведут себя как амфотерные глубокие центры, которые захватывают электроны в п-матрице, заряжаясь отрицательно, и дырки в р-матрице, заряжаясь положительно.

Таким образом, в ходе проведенного исследования был разработан комплекс методов емкостной спектроскопии для исследования фундаментальных свойств квантоворазмерных состояний в полупроводниковых гетероструктурах с квантовыми ямами и квантовыми точками.

Благодарности.

В заключение считаю своим приятным долгом поблагодарить за дружескую поддержку и помощь своих коллег, сотрудников лаборатории «Диагностики материалов и структур твердотельной электроники» и других лабораторий Центра Физики Наногетероструктур Физико-Технического института им. А. Ф. Иоффе.

Выражаю искреннюю признательность д.ф.-м.н. проф. С. Г. Конникову, член-корр. РАН проф. Н. Н. Леденцову и д.ф.-м.н. В. В. Чалдышеву, которые инициировали работы по применению емкостных методов для исследования низкоразмерных гетероструктур с квантовыми ямами и квантовыми точками.

Отдельную благодарность хочу выразить д.ф.-м.н. проф. A.A. Гуткину за постоянно ощутимый интерес к работе и неоценимую помощь.

Я также благодарен д.ф.-м.н. проф. П. С. Копьеву, член-корр. РАН проф. В. М. Устинову, д.ф.-м.н. проф. А. Е. Жукову, к.ф.-м.н. H.A. Берту, к.ф.-м.н. А. Ю. Егорову, к.ф.-м.н. М. В. Максимову, к.ф.-м.н. А. Ф. Цацульникову, д.ф.-м.н. В. К. Калевичу, Р. В. Золотаревой, О. И. Симчук и многим другим сотрудникам ФТИ.

Список публикаций, включенных в диссертацию.

1. P.N.Brounkov, S.G.Konnikov, T. Benyattou, G. Guillot // Capacitance-voltage characterization of subband levels in quantum wells. Abstracts of Invited Lectures and Contributed Papers of The 3rd International Symposium on Nanostructures: Physics and Technology, June 26−30, St-Petersburg, Russia, p.94−96 (1995).

2. P.N.Brounkov, S.G.Konnikov, T. Benyattou, G. Guillot // Characterization of subband levels in quantum well using capacitance-voltage technique. Abstracts of 2nd Intern. Confer. on Physics of Low-Dimensional Structures, Dubna, Russia, p.65 (1995). Опубликовано в P.N.Brounkov, S.G.Konnikov, T. Benyattou, G. Guillot // Characterization of subband levels in quantum well using capacitance-voltage technique. Phys. Low-Dim. Struct. 10/11, p. 197−207 (1995).

3. P.N.Brounkov, T. Benyattou, G. Guillot, S.A.Clark // Admittance spectroscopy of InAlAs/InGaAs single-quantum-well structure with high concentration of electron traps in InAlAs layers. J.Appl.Phys., 77, p.240−243 (1995).

4. П. Н. Брунков, С. Г. Конников, В. М. Устинов, А. Е. Жуков, А. Ю. Егоров, М. В. Максимов, Н. Н. Леденцов, П. С. Копьев // Емкостная спектроскопия электронных уровней в квантовых точках InAs в матрице GaAs ФТП, 30, с.924−933, (1996).

5. П. Н. Брунков, С. Г. Конников, В. М. Устинов, А. Е Жуков, А. Ю. Егоров, М. В. Максимов, Н. Н. Леденцов, П. С. Копьев «Емкостная спектроскопия электронных уровней в квантовых точках InAs в матрице GaAs Материалы II Российской конференции по физике полупроводников, Зеленогорск, 26 февраля -1 марта, Т.1, стр. 81 (1996).

6. P.N.Brounkov, Т. Benyattou, G. Guillot // Simulations of the capacitance-voltage characteristics of a single-quantum-well structure based on the self-consistent solution of the Schrodinger and Poisson equations. J.Appl.Phys., 80, p. 864−871 (1996).

7. P.N. Brounkov, A.A. Suvorova, M.V. Maximov, A.F. Tsatsul’nikov, A.E. Zhukov, A.Yu.Egorov, A.R. Kovsh, S.G. Konnikov, T. Ihn, S.T. Stoddart, L. Eaves, P.C. Main // Electron escape from self-assembled InAs/GaAs quantum dot stacks, Physica B: Physics Of Condensed Matter 249−251(1−4) pp. 267−270 (1998).

8. P.N.Brounkov, A. Polimeni, S.T.Stoddart, M. Henini, L. Eaves, P.C.Main, A.R.Kovsh, Yu.G.Musikhin, S.G.Konnikov // Electronic structure of self-assembled InAs quantum dots in GaAs matrix. Appl.Phys.Lett. 73(8), p.1092−1094 (1998).

9. П. Н. Брунков, A.A. Суворова, H.A. Берт, A.P. Ковш, A.E. Жуков, А. Ю. Егоров, B.M. Устинов, А. Ф. Цацульников, Н. Н. Леденцов, П. С. Копьев, С. Г. Конников, Л. Иве, П. С. Майн // Вольтъемкостное профилирование барьеров Шоттки Аи / и-GaAs, содержащих слой самоорганизованных квантовых точек InAs. ФТП, 32(10), с. 12 291 234, (1998).

10.П. Н. Брунков, В. В. Чалдышев, Н. А. Берт, А. А. Суворова, С. Г. Конников, А. В. Черниговский, В. В. Преображенский, М. А. Путято, Б. Р. Семягин // Аккумуляция электронов в слоях GaAs, выращенных при низкой температуре и содержащих кластеры мышьяка. ФТП, 32(10) с.1170−1174, (1998).

11.Р. N. Brounkov, V. V. Chaldyshev, A. A. Suvorova, N. A. Bert, S. G. Konnikov, А. V. Chernigovskii, V. V. Preobrazhenskii, М. A. Putyato, and.

B. R. Semyagin .// Bistability of charge accumulated in low-temperature-grown GaAs. Appl.Phys.Lett. 73(19), p.2796−2798 (1998).

12.M.V. Maximov, N.N. Ledentsov, A.F. Tsatsul’nikov, V.M. Ustinov, A.V. Sakharov, B.V. Volovik, I.L. Krestnikov, Zhao Zhen, P.N.Brounkov, S.G.Konnikov, P. S. Kop’ev, M.V. Belousov, V. Turk, D. Bimberg «Optical studies of modulation doped InAs/GaAs quantum dots» Microelectronic Engineering 43−44 p.71 -77 (1998).

13.M. Henini, P. N. Brounkov, A. Polimeni, S. T. Stoddart, P. C. Main, L. Eaves, A. R. Kovsh, Yu. G. Musikhin and S. G. Konnikov- «Electron and hole levels of InAs quantum dots in GaAs matrix», Superlattices & Microstructures 25(½), p. 105−111 (1999).

14.P. N. Brunkov, A. R. Kovsh, V. M. Ustinov, Yu. G. Musikhin, N. N. Ledentsov, S. G. Konnikov, A. Polimeni, A. Patane, P. C. Main, L. Eaves, C. M. A. Kapteyn, «Emission of electrons from the ground and first excited states of self-organized InAs/GaAs quantum dot structures», Journal of Electronic Materials 28(5), p.486−491 (1999).

15.C. M. A. Kapteyn, M. Lion, R. Heitz, D. Bimberg, P. N. Brunkov, B. V. Volovik, S. G. Konnikov, A. R. Kovsh, and V. M. Ustinov, 'Hole and electron emission from InAs quantum dots'. Appl.Phys.Lett. 76(12), p. 15 731 575 (2000).

16. A. Patane, A. Polimeni, L. Eaves, P. C. Main, M. Henini, Yu. Y. Dubrovskii, A. E. Belyaev, P.N. Brounkov, E.E. Ydovin, Yu. N. Khanin, and G. Hill 'Resonant tunnelling and photoluminescence spectroscopy in quantum wells containing self-assembled quantum dots' J. Appl. Phys. 88(4), p.2005;2012 (2000).

17. A. Patane, A. Polimeni, L. Eaves, P. C. Main, M. Henini, A. E. Belyaev, Yu. V. Dubrovskii, P. N. Brounkov, E. E. Vdovin, Yu. N. Khanin, G. Hill Modulation of the luminescence spectra of InAs self-assembled quantum dots by resonant tunneling through a quantum well, Phys.Rev.B 62(20), pp. 13 595−13 598 (2000).

18.П. Н. Брунков, В. В. Чалдышев, A.B. Черниговский, А. А, Суворова, Н. А. Берт, С. Г. Конников, B.B. Преображенский, М. А. Путято, Б. Р. Семягин // Аккумуляция основных носителей заряда в слоях GaAs, содержащих кластеры мышьяка. ФТП, 34(9) с. 1109−1113, (2000).

19.С. М. A. Kapteyn, М. Lion, R. Heitz, D. Bimberg, P. Brunkov, B. Volovik, S. G. Konnikov, A. R. Kovsh, V. M. Ustinov «Time-Resolved Capacitance Spectroscopy of Hole and Electron Levels in InAs/GaAs Quantum Dots» Physica Status Solidi (b) V. 224(1), pp.57- 60 (2001).

20.Yu V Dubrovskii, E E Vdovin, A Patane, P N Brounkov, I A Larkin, L Eaves, P С Main, D К Maude, J-C Portal, D Yu Ivanov, Yu N Khanin, V V Sirotkin, A Levin, M Henini and G Hill «Probing the electronic properties of disordered two-dimensional systems by means of resonant tunnelling» Nanotechnology V.12(4), pp. 491−495 (2001).

21.P. N. Brunkov, A. Patane, A. Levin, L. Eaves, and P. C. Main, Yu. G. Musikhin, В. V. Volovik, A. E. Zhukov, V. M. Ustinov, and S. G. Konnikov «Photocurrent and capacitance spectroscopy of Schottky barrier structures incorporating InAs/GaAs quantum dots» Phys.Rev.B 65(8), 85 326 (2002).

22.П. Н. Брунков, A. Levin, Ю. Г. Мусихин, A.E. Жуков, В. М. Устинов, С. Г. Конников, Т. Warming, F. Guffarth, C.M.A. Kapteyn, R. Heitz, D. Bimberg, A. Patane, L. Eaves, P.C.Main, M. Henini, G. Hill «Исследование спектрального гашения в спектрах поглощения самоорганизованных квантовых точек InGaAs/GaAs» Известия Академии Наук (сер. физическая), 67(2), с. 198−200 (2003).

23.P.N.Brounkov, N.N.Faleev, A.A.Suvorova, S.G.Konnikov, V.M.Ustinov, A.E.Zhukov, A.Yu.Egorov, V.M.Maximov, A.F.Tsatsul'nikov, N.N.Ledentsov, P. S. Kop’ev // Capacitance spectroscopy of electron energy levels in self-organized InAs/GaAs quantum dots. Abstracts of Invited Lectures and Contributed Papers of The 4th International Symposium on Nanostructures: Physics and technology, June 26−30, St-Petersburg, Russia, p.263−266 (1996).

24.P.N. Brounkov, N.N.Faleev, Yu.G.Musikhin, A.A.Suvorova, S.G.Konnikov, A.F.Tsatsul'nikov, V.M.Maximov, A.Yu.Egorov, A.E.Zhukov, V.M.Ustinov, N.N.Ledentsov, P. S. Kop’ev, Zh.I.Alferov,.

D.Bimberg // Characterization of electron and hole energy levels in self-organized InAs/GaAs quantum dots. Abstracts of 9th Intern. Conf on Super lattices, Microstructures and Microdevices, Liege, Belgium (1996).

25. P.N. Brounkov, N.N.Faleev, Yu.G.Musikhin, A.A.Suvorova, S.G.Konnikov, A.F.Tsatsul'nikov, V.M.Maximov, A.Yu.Egorov, A.E.Zhukov, V.M.Ustinov, P. S.Kop'ev // Capacitance-voltage characterization of electron and hole energy levels in InAs/GaAs quantum dots grown by MBE. in The Physics of Semiconductors (23rd ICPS) ed.M.Scheffler and R. Zimmerman V.2 p. 1361−1364 (World Scientific, Singapore, 1996).

26.P. N. Brounkov, A. A. Suvorova, M. V. Maximov, A. F. Tsatsul’nikov, A.

E. Zhukov, A. Yu. Egorov, A. R. Kovsh, S. G. Konnikov, T. Ihn, S. T. Stoddart, L. Eaves and P. C. Main-" Freezing of electrons in InAs/GaAs VECQDs at low temperatures", Proceedings of The 5th International.

Symposium on Nanostructures: Physics and Technology, June, 1997, St-Petersburg, Russia, (Ioffe Institute, St-Petersburg, 1997), 236−239 (1997).

27.P.N. Brounkov, N.N.Faleev, Yu.G.Musikhin, A.A.Suvorova, A.F.Tsatsul'nikov, V.M.Maximov, A.Yu.Egorov, A.E.Zhukov, V.M.Ustinov, P. S.Kop'ev, S.G. Konnikov // New method for quantitative characterization of ordered QD arrays, in Compound Semiconductors 1996 (Institute of Physics Conference Series 155) ed. by M S Shur and R A Suris Proceedings of the Twenty-Third International Symposium on Compound Semiconductors held in St Petersburg, Russia, 23−27 September 1996 (IOP, Bristol 1997) pp.841−846.

28.V.V. Chaldyshev, P.N. Brounkov, A.A. Suvorova, S.G. Konnikov, V.V. Preobrazhenskii, M.A. Putyato and B.R. Semyagin // Capacitance Spectroscopy of Thin GaAs Layers Grown by Molecular Beam Epitaxy at Low Temperatures in Gettering and Defect Engineering in Semiconductor Technology: GADEST '97 Eds. C. Claeys, J. Vanhellemont, H. Richter and M. Kittler Solid State Phenomena Vols. 57−58, pp.495−500 (Trans Tech Publications, North-Holland 1997).

29.P.N. Brounkov, A.A. Suvorova, A.E.Zhukov, A.Yu.Egorov, A.R. Kovsh, V.M.Ustinov, S.G. Konnikov, S.T.Stoddart, L. Eaves, and P.C.Main // Admittance spectroscopy of Schottky barrier structures with self-assembled InAs/GaAs quantum dots. Proceedings of the 6th International Symposium on Nanostructures: Physics and Technology, June 22−26, 1998, St-Petersburg, Russia, (Ioffe Institute, St-Petersburg, 1998) pp.424−427.

30.П. Н. Брунков, А. А. Суворова, В. М. Устинов, A. E Жуков, А. Ю. Егоров, М. В. Максимов, А. Р. Ковш, А. Ф. Цацульников, С. Г. Конников, Т. Ihn, S. Т. Stoddart, L. Eaves, and Р. С. Main, «Механим эмиссии электронов из квантовых точек InAs/GaAs», Материалы III Российской конференции по физике полупроводников, Москва, 1−5 декабря, стр. 142 (1997).

31.Р. N. Brounkov, Т. Ihn, S. Т. Stoddart, L. Eaves, Р. С. Main, A. A. Suvorova, А. Е. Zhukov, A. Yu. Egorov, A. R. Kovsh, S. G. Konnikov, «Magnetocapacitance of Schottky barrier structures with self-assembled InAs/GaAs quantum dots», Abstracts of Condensed Matter and Materials Physics Conference, Exeter, UK, 17−19 December, p. 13 6, (1997).

32.P.N. Brounkov, A.A. Suvorova, A.R. Kovsh, V. M. Ustinov, S. G. Konnikov, L. Eaves, P. C. Main 'Investigation of dynamic properties of self-assembled InAs/GaAs quantum dots' in Technical Program and Abstracts of the 40th Electronic Materials Conference p.61, (1998).

33.P.N. Brunkov, A.R. Kovsh, V.M.Ustinov, Yu.G. Musikhin, S.G. Konnikov, M. Henini, A. Polimeni, S.T.Stoddart, P.C.Main, L. Eaves- «Electron capture and emission dynamics in self-assembled InAs/GaAs quantum dot structures», Proc. 24th International Conference on the Physics of Semiconductors (24th ICPS), Jerusalem, Israel, August 1998. in The Physics of Semiconductors ed. D. Gershoni (World Scientific, Singapore, 1999).

34.P.N. Brunkov, A.R. Kovsh, A.Yu. Egorov, A.E. Zhukov, V.M.Ustinov, S.G. Konnikov, L. Eaves, P.C.Main -" Electronic structure of self-assembled InAs quantum dots in a GaAs matrix", Proc. 24th International Conference on the Physics of Semiconductors (24th ICPS), Jerusalem, Israel, August 1998. in The Physics of Semiconductors ed. D. Gershoni (World Scientific, Singapore, 1999).

35.P. N. Brunkov, A. Patane, A. Levin, A. Polimeni, L. Eaves, P. C. Main, Yu. G. Musikhin, A. R. Kovsh, V. M. Ustinov, and S. G. Konnikov. 'Electronic structure of stacked self-organized InAs/GaAs quantum dots'. Proceedings of 7th International Symposium on Nanostructures: Physics and Technology, June 14−18, 1999, St-Petersburg, Russia, (Ioffe Institute, St-Petersburg, 1999) pp.232−235.

36.П. Н. Брунков, А. А. Суворова, Ю. Г. Мусихин, А. Р. Ковш, В. М. Устинов, С. Г. Конников, A. Levin, A. Patane, A. Polimeni, P.C.Main, L. Eaves 'Исследование электронной структуры вертикально-связанных квантовых точек InAs/GaAs' Материалы IV Российской конференции по физике полупроводников, Новосибирск, 25−29 октября (1999) стр. 212.

37.A. Patane, A. Polimeni, Yu. V. Dubrovskii, P. N. Brounkov, A. E. Belyaev, R. K. Marshall, L. Eaves, P. C. Main, M. Henini, G. Hill «How is resonant tunnelling affected by self-assembled quantum dots?» in Compound Semiconductors 1996 (Institute of Physics Conference Series 166) ed. by К Ploog, G Weimann, G Traenkle Proceedings of the 26th International Symposium on Compound Semiconductors held in Berlin, Germany, 23−26 August 1999 (IOP, Bristol 2000) pp.131−134.

38.P. N. Brunkov, V. V. Chaldyshev, A. V. Chernigovskii, A. A. Suvorova, N. A. Bert, S. G. Konnikov, V. V. Preobrazhenskii, M. A. Putyato, B. R. Semyagin «Carrier accumulation due to insertion of nanoscale As clusters into nand p-type GaAs» Proceedings of 8th International Symposium on Nanostructures: Physics and Technology, June 19−23, 2000, St-Petersburg, Russia, (Ioffe Institute, St-Petersburg, 2000) pp.291−294.

39.С. M. A. Kapteyn, M. Lion, R. Heitz, D. Bimberg, P. N. Brunkov, В. V. Volovik, S. G. Konnikov, A. R. Kovsh, V. M. Ustinov «Comparison of hole and electron emission from InAs quantum dots» Proceedings of 8th International Symposium on Nanostructures: Physics and Technology,.

June 19−23, 2000, St-Petersburg, Russia, (Ioffe Institute, St-Petersburg, 2000) pp.375−378.

40.P.N. Brunkov, A. Patane, A. Levin, L. Eaves, P.C.Main, Yu.G.Musikhin, B.V.Volovik, A.E.Zhukov, V.M.Ustinov, S.G. Konnikov «Modulation of the optical absorption in self-organized InAs/GaAs quantum dots». Proceedings of 9th International Symposium on Nanostructures: Physics and Technology, June 18−22, 2001, St-Petersburg, Russia, (Ioffe Institute, St-Petersburg, 2001) pp.320−323.

41.Yu. V. Dubrovskii, A. Patane, P. N. Brounkov, E. E. Vdovin, I.A. Larkin, L. Eaves, P. C. Main, D.K.Maude, J.-C. Portal, D.Yu. Ivanov, Yu.N. Khanin, V. V Sirotkin, A. Levin, M. Henini, G. Hill «Magneto-tunneling spectroscopy of localised and extended states in a quantum well containing quantum dots» Proceedings of 9th International Symposium on Nanostructures: Physics and Technology, June 18−22, 2001, St-Petersburg, Russia, (Ioffe Institute, St-Petersburg, 2001) pp.206−209.

42.П. Н. Брунков, A. Patane, A. Levin, Ю. Г. Мусихин, A.E. Жуков, В. М. Устинов, С. Г. Конников, P.C.Main, L. Eaves, «Модуляция оптического поглощения в слое квантовых точек InAs/GaAs». Материалы V Российской конференции по физике полупроводников, Н.-Новгород, 10−14 сентября (2001) стр. 212.

43.V. V. Chaldyshev, Р. N. Brunkov, А. V. Chernigovskii, A. Moiseenko, N. A. Bert, S. G. Konnikov, V. V. Preobrazhenskii, М. A. Putyato, В. R. Semyagin «Capacitance spectroscopy of n-i-n and p-i-p GaAs sandwich structures with nanoscale As clusters in the i-layers» Abstract Book of The 3rd Symposium on nonstoichiometric IIIV compounds 8th-10th October 2001 Erlangen (Germany) p.54.

44.V.V. Chaldyshev, P.N. Brunkov, A. V. Chernigovskii, A. Moiseenko, N. A Bert, S. G. Konnikov, V. V. Preobrazhenskii, M. A. Putyato, and B. R. Semyagin, Capacitance Spectroscopy of n-i-n and p-i-p GaAs Sandwich Structures with Nanoscale As Clusters in the i-Layers. 2001 MRS Fall Meeting, Boston (USA) November 26−30, 2001.

45.С. M. A. Kapteyn, M. Lion, R. Heitz, D. Bimberg, P. Brunkov, B. Volovik, S. G. Konnikov, A. R. Kovsh, V. M. Ustinov 'Carrier escape and level structure of InAs/GaAs quantum dots' in The Proceedings of The 25th International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS25), September 17−22, 2000, Osaka, Japan, pp. 1045−1046 eds. N. Miura, T. Ando, Springer 2001.

46.P. N. Brunkov, A. Patane, A. Levin, L. Eaves, P. C. Main, Yu. G. Musikhin,.

B. V. Volovik, A. E. Zhukov, V. M. Ustinov, and S .G. Konnikov «Escape of carriers photoexcited in self-organized InAs/GaAs quantum dots». Proceedings of 10th International Symposium on Nanostructures: Physics and Technology, June 17−21, 2002, St-Petersburg, Russia, (Ioffe Institute, St-Petersburg, 2002) pp.275−278.

47.П. Н. Брунков, A. Levin, Ю. Г. Мусихин, A.E. Жуков, В. М. Устинов,.

C.Г.Конников, Т. Warming, F. Guffarth, C.M.A. Kapteyn, R. Heitz, D. Bimberg, A. Patane, L. Eaves, P.C.Main, M. Henini, G. Hill «Исследование спектрального гашения в спектрах поглощения самоорганизованных квантовых точек InGaAs/GaAs» Материалы совещания по Нанофотонике, Н.-Новогород, 11−14 Марта 2002, с. 212 (опубликовано в П. Н. Брунков, A. Levin, Ю. Г. Мусихин, А. Е. Жуков, В. М. Устинов, С. Г. Конников, Т. Warming, F. Guffarth, C.M.A. Kapteyn, R. Heitz, D. Bimberg, A. Patane, L. Eaves, P.C.Main, M. Henini, G. Hill «Исследование спектрального гашения в спектрах поглощения самоорганизованных квантовых точек InGaAs/GaAs» Известия Академии Наук (сер. физическая) 67(2), стр. 198−200 (2003)).

48.N. Brunkov, A. Patane, A. Levin, L. Eaves, Р. С. Main, Yu. G. Musikhin, В. V. Volovik, A. E. Zhukov, V. M. Ustinov, and S .G. Konnikov «Escape of carriers photoexcited in self-organized InAs/GaAs quantum dots». Proceedings of 10th International Symposium on Nanostructures: Physics and Technology, June 17−21, 2002, St-Petersburg, Russia, (Ioffe Institute, St-Petersburg, 2002) pp.275−278.

49.P.N. Brunkov, Yu.G. Musikhin, A.E. Zhukov, Y. M. Ustinov, S. G. Konnikov, T. Warming, F. Guffarth, C. Kapteyn, R. Heitz, D. Bimberg A. Patane, M. Henini, L. Eaves, P.C.Main, G. Hill «Modulation of the optical absorption of self-organized (InGa)As/GaAs quantum dots Proceedings of the 26th International Conference on the Physics of Semiconductors (26th ICPS), Edinburgh, 29 July -2 August 2002, Edinburgh, UK. IOP Conference Series, 171, Edited by: A.R. Long and J.H. Davies, (2003), H150.

50.П. Н. Брунков, С. Г. Конников, Т. Warming, F. Guffarth, C.M.A. Kapteyn, R. Heitz, D. Bimberg, Модификация поглощения самоорганизованных квантовых точек InAs/GaAs в узком спектральном диапазоне., Материалы совещания по Нанофотонике Н.-Новогород, 17−20 Марта 2003, с.355−358. (опубликовано в Т Warming, П. Н. Брунков, А. Е. Жуков, В. М. Устинов, С. Г. Конников, F. Guffarth, C.M.A. Kapteyn, R. Heitz, D. Bimberg, «Модификация поглощения самоорганизованных квантовых точек InAs/GaAs в узком спектральном диапазоне» Известия Академии Наук (сер. физическая) 68(1), стр.48−50 (2004)).

51.V.K. Kalevich, М. Ikezawa, А.Е. Zhukov, V.M. Ustinov, P.N. Brunkov, Y. Masumoto, Optical spin polarization in negatively charged InAs selfassembled quantum dots under applied electric field., The Book of Abstracts of The 2nd International International Conference on Semiconductor Quantum Dots (QD2002), Tokyo, Japan, 30 September 303 October 2002. (опубликовано в V.K. Kalevich, M. Ikezawa, T. Okuno, A.Yu.Shiryaev, A.E. Zhukov, V.M. Ustinov, P.N.Brunkov, Y. Masumoto, Optical spin polarization in negatively charged InAs self-assembled quantum dots under applied electric field., Physica Status Solidi (b) 238, p.250−253 (2003).

52.T. Warming, F. Guffarth, R. Heitz, D. Bimberg, P. Brunkov, V.M. Ustinov, Accumulated spectral hole burning for self-organized quantum dots., 77ze 13th International Conference on Nonequilibrium Carrier Dynamics in Semiconductors (HCIS-13) Modena — Italy, July 28 — August 1, 2003. (опубликовано в Т. Warming, F. Guffarth, R. Heitz, C. Kapteyn, P. Brunkov, V. M. Ustinov, D. Bimberg «Wavelength selective charge accumulation in self-organized InAs/GaAs quantum dots» Semicond. Sci. Technol. 19, S51-S53 (2004)).

53.G.K Rasulova, M.V.Golubkov, P.N.Brunkov, A.E.Zhukov, V.M.Ustinov, Yu. Musikhin, S.G.Konnikov, Self-sustained oscillations in weakly-coupled GaAs/AlGaAs superlattices., The 13th International Conference on Nonequilibrium Carrier Dynamics in Semiconductors (HCIS-13) Modena — Italy, July 28 — August 1, 2003. (опубликовано в G.K. Rasulova, M. V. Golubkov, A. V. Leonov, P. N. Brunkov, A. E. Zhukov, V. M. Ustinov, S. O. Usov, S. G. Konnikov «Self-sustained oscillations in weakly coupled GaAs/AlGaAs superlattices» Semicond. Sci. Technol. 19, S77-S79 (2004)).

54.V. Kalevich, M. Ikezawa, T. Okuno, A. Shiryaev, K. Kavokin, P. Brunkov, E. Zhukov, V. Ustinov, Y. Masumoto, Optical spin polarization of holes in negatively charged InAs/GaAs self-assembled quantum dots., The 11th.

International Conference on Modulated Semiconductor Structures (MSS11), Nara, Japan (July, 2003). (опубликовано в V.K. Kalevich, M. Ikezawa, T. Okuno, K.V. Kavokin, A.Yu. Shiryaev, P.N.Brunkov, A.E. Zhukov, V.M.Ustinov, and Y. Masumoto «Optical spin polarization of holes in negatively charged InAs/GaAs self-assembled quantum Dots» Physica E 21, p. 1018−1021 (2004)).

55.R. Heitz, T. Warming, F. Guffarth, P. Brunkov, V. Ustinov, D. Bimberg, Accumulated spectral hole burning for self-organized quantum dots., The 11th International Conference on Modulated Semiconductor Structures (MSS11), Nara, Japan (July 2003). (опубликовано в R. Heitz, T. Warming, F. Guffarth, C. Kapteyn, P. Brunkov, V. M. Ustinov and D. Bimberg «Spectral hole burning in self-organized quantum dots» Physica E 21, p.215−218 (2004)).

56.T. Warming, P. N. Brunkov, F. Guffarth, C. Kapteyn, R. Heitz, D. Bimberg, Yu. G. Musikhin, A. E. Zhukov, V. M. Ustinov and S. G. Konnikov Spectral hole burning in the absorption spectrum of self-organized InAs/GaAs quantum dots., Proceedings of 11th International Symposium on Nanostructures: Physics and Technology, June 23−28, 2003, St-Petersburg, Russia, (Ioffe Institute, St-Petersburg, 2003) pp.356 357.

57.П. H. Брунков, Т. Warming, A. E. Жуков, В. M. Устинов, С. Г. Конников, F. Guffarth, С. Kapteyn, R. Heitz, D. Bimberg «Выжигание спектральной дыры в спектре поглощения самоорганизованных квантовых точек InAs/GaAs «. Материалы VIРоссийской конференции по физике полупроводников, С.-Петербург, 26−31 октября (2003).

58. Р. N. Brunkov, Е. V. Monakhov, A. Yu. Kuznetsov, A. A. Gutkin, А. V. Bobyl, Yu. G. Musikhin, A. E. Zhukov, V. M. Ustinov, and S. G. Konnikov.

Capacitance spectroscopy study of InAs quantum dots and dislocations in p-GaAs matrix" Proc. of the 27th International Conf. on Phys. of Semicond. AIP Conference Proceedings — June 30, 2005 — Volume 772, Issue l, pp. 789−790.

59.V. K. Kalevich, I. A. Merkulov, A. Yu. Shiryaev, K. V. Kavokin, M. Ikezawa, T. Okuno, P. N. Brunkov, A. E. Zhukov, V. M. Ustinov, and Y. Masumoto, Optical spin polarization and exchange interaction in doubly charged InAs self-assembled quantum dots, Phys. Rev. B 72, 45 325 (2005).

Заключение

.

В ходе выполнения диссертационной работы с помощью емкостной спектроскопии проведены исследования широкого круга полупроводниковых гетероструктур с квантоворазмерными слоями. Исследования объединены единым подходом, основанном на анализе емкостных характеристик полупроводниковых гетероструктур с квантовыми ямами и квантовыми точками.