Details

Объект исследования – структуры с квантовыми точками твердого раствора GeSi/Si с разной концентрацией акцепторной примеси бора. Цель работы – экспериментальное и теоретическое исследование спектров равновесного и фотоиндуцированного поглощения структур с квантовыми точками на основе твердого раствора GeSi. Полупроводниковые квантовые точки на основе твердого раствора GeSi являются перспективной платформой для создания на их основе оптоэлектронных приборов, совместимых с существующей кремниевой технологией. В работе исследованы спектры фотоиндуцированного поглощения света в структурах с квантовыми точками, имеющими разный уровень легирования. Положение пиков в экспериментальных спектрах поглощения в средней инфракрасной области спектра согласуется с расчетом внутризонных переходов дырок в модели сплюснутой линзы. В терагерцовой области спектра поглощение связано с переходами дырок с основного состояния на первое возбужденное. Анализ спектров показал отсутствие сдвигов пиков поглощения при изменении числа дырок в точках, что подтверждает обобщенную теорему о наблюдении одночастичных оптических переходов в многочастичной системе. Результаты исследования открывают перспективы применения квантовых точек GeSi/Si в оптоэлектронных устройствах, включающих медицинские сканеры, системы ночного видения и системы безопасности, работающие в инфракрасном и терагерцовом диапазонах.

The object of the study is structures with quantum dots of the GeSi/Si solid solution with different concentrations of the acceptor impurity boron. The aim of the work is experimental and theoretical studies of the spectra of equilibrium and photoinduced absorption of the GeSi solid solution quantum dots. Semiconductor quantum dots based on GeSi solid solution are a promising platform for creating optoelectronic devices, compatible with the existing silicon technology. The photoinduced light absorption spectra in structures with quantum dots of different doping levels have been investigated in this work. Experimental absorption peaks in the mid-infrared region of the spectrum agree with the calculation of intrazone hole transitions in the flattened lens model. Light absorption in the terahertz region of the spectrum is associated with transitions of holes from the ground state to the first excited state. The analysis of spectra showed the absence of shifts of absorption peaks at changing the number of holes in the quantum dot, which confirms the generalized Kohn theorem about observation of single-particle optical transitions in a multiparticle system. The results of the study open prospects for the application of GeSi/Si quantum dots in optoelectronic devices, including medical scanners, night vision systems and security systems operating in the infrared and terahertz ranges.