Details

Объект исследования — нитевидные нанокристаллы (ННК) на основе арсенида индия (InAs) и его твердого раствора с фосфором (InAsP), а также гетероструктуры типа "ядро/оболочка" InAsP/CaF₂. Цель работы — изучение влияния внедрения фосфора и пассивации поверхности на оптические свойства ННК InAs, включая их фотолюминесцентные спектры в ближнем инфракрасном диапазоне. Методы и материалы: для синтеза ННК использовался метод молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) на кремниевых подложках. Исследовались образцы чистого InAs, твердого раствора InAsP с различной концентрацией фосфора (до 49%), а также структуры с пассивацией поверхности слоем CaF₂. Спектры фотолюминесценции (ФЛ) регистрировались с помощью Фурье-спектрометра Bruker Vertex 80v в диапазоне температур от 5 K до комнатной. Результаты: 1. Установлено, что внедрение фосфора в ННК InAs приводит к увеличению ширины запрещенной зоны с 435 мэВ (чистый InAs) до 844 мэВ (InAsP с 49% P) при 5 K, что сопровождается смещением пика ФЛ в коротковолновую область. 2. Пассивация поверхности CaF₂ улучшает оптические характеристики ННК за счет подавления безызлучательной рекомбинации и формирования дополнительных пиков ФЛ, связанных с неоднородностью оболочки. 3. Наблюдаемый голубой сдвиг пика ФЛ при увеличении мощности накачки объясняется эффектом Бурштейна-Мосса.

Subject of investigation — The research focuses on indium arsenide (InAs)-based nanowires (NWs), solid solutions of InAs with phosphorus (InAsP), and heterostructures of the "core/shell" type InAsP/CaF₂. Objective — The aim of this work is to investigate the influence of phosphorus incorporation and surface passivation on the optical properties of InAs nanowires, particularly their photoluminescence (PL) spectra in the near-infrared region. Methods and Materials — Nanowires were synthesized using molecular beam epitaxy (MBE) on silicon substrates. The samples included pure InAs, InAsP solid solutions with varying phosphorus concentrations (up to 49%), and structures with a surface passivation layer of CaF₂. Photoluminescence spectra were recorded using a Bruker Vertex 80v Fourier-transform infrared spectrometer across a temperature range from 5 K to room temperature. Results: 1. It was established that the incorporation of phosphorus into InAs WNCs leads to an increase in the bandgap from 435 meV (pure InAs) to 844 meV (InAsP with 49% P) at 5 K, which is accompanied by a shift of the PL peak to the shortwavelength region. 2. CaF₂ surface passivation improves the optical characteristics of WNCs by suppressing non-radiative recombination and forming additional PL peaks associated with the heterogeneity of the shell. 3. The observed blue shift of the PL peak with increasing pump power is explained by the Burstein-Moss effect.