"Физика и техника полупроводников"
Вышедшие номера
Излучательная рекомбинация и ударная ионизация в полупроводниковых наноструктурах (О б з о р)
Михайлова М.П. 1, Иванов Э.В. 1, Данилов Л.В. 1, Калинина К.В.1, Яковлев Ю.П.1, Копьев П.С.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: mayamikh@mail.ru, Ed@mail.ioffe.ru, danleon84@mail.ioffe.ru, karina_kalinina@inbox.ru, yakovlev@iropto.ioffe.ru, Ps@kopjev.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 24 августа 2020 г.
В окончательной редакции: 26 августа 2020 г.
Принята к печати: 26 августа 2020 г.
Выставление онлайн: 11 сентября 2020 г.

Обсуждаются процессы излучательной рекомбинации и ударной ионизации в светоизлучающих структурах на основе объемных полупроводников, гетероструктур с высокими потенциальными барьерами, наноструктур с глубокими квантовыми ямами и нанокристаллов с квантовыми точками. Показано, что увеличение квантовой эффективности и повышение оптической мощности люминесценции во всех исследованных структурах обусловлены общим физическим механизмом --- созданием в процессе ударной ионизации дополнительных электронно-дырочных пар горячими носителями заряда, разогретыми на большом скачке потенциала на гетерогранице при токовой накачке, или за счет умножения носителей в процессе мультиэкситонной генерации в нанокристаллах при освещении высокоэнергетическими фотонами. Ключевые слова: излучательная рекомбинация, ударная ионизация, гетероструктуры, квантовые ямы, квантовые точки.
  1. В.Н. Абакумов, В.И. Перель, И.Н. Яссиевич. Безызлучательная рекомбинация в полупроводниках (СПб., Изд-во ПИЯФ им. Б.П. Константинова РАН, 1997)
  2. Г.Г. Зегря, В.А. Харченко. ЖЭТФ, 101, 327 (1992)
  3. B.A. Wilson. IEEE J. Quant. Electron., 24 (8) 1763 (1988)
  4. A.P. Dmitriev, M.P. Mikhailova, I.N. Yassievich. Phys. Status Solidi (b), 140, 9 (1987)
  5. M.P. Mikhailova, A.N. Titkov. Semicond. Sci. Technol., 9, R-109 (1994)
  6. S.V. Ivanov, P.S. Kopev. In: Optoelectronic Properties of Semiconductors and Superlattices, V. 3. Antimonide-Related Stained-Layer Heterostructures, ed. by M.O. Manasreh (Amsterdam, Gordon and Breach Science Publishers, 1997) chap. 4, p. 109
  7. A.J. Nozik. In: Next Generation Photovoltaics. High efficiency through full spectrum utilization. Series in Optics and Optoelectronics, ed. by A. Marto and A. Loigue (Bristol and Phyladelphia, IOP Publishing, 2004) chap. 9. p. 196
  8. F. Capasso. "Avalanche Photodiodes" in: Semiconductors and Semimetals, Light-wave communication technology, v. 22, ed. by W.T. Tsang (Holmdel, N. Y., AT\&T Bell Lab., 1982) Pt D. Photodetectors. [ Техника оптической связи, пер. с англ. под ред. М.А. Тришенкова (М., Мир, 1998)].
  9. М.П. Михайлова, К.Д. Моисеев, Ю.П. Яковлев. ФТП, 53 (3), 291 (2019)
  10. A.V. Rodina, A.Yu. Alekseev, Al.L. Efros, M. Rosen, B.K. Meyer. Phys. Rev. B, 65, 125302 (2002)
  11. А.В. Герт, М.О. Нестоклон, А.А. Прокофьев, И.Н. Яссиевич. ФТП, 51 (10), 1325 (2017)
  12. M.P. Mikhailova, L.V. Danilov, K.V. Kalinina, E.V. Ivanov, N.D. Stoyanov, G.G. Zegrya, Yu.P. Yakovlev, A. Hospodkova, J. Pangrac, M. Zikova and E. Hulicius. In: The Wonder of Nanotechnology: Quantum Optoelectronic Devices and Applications, ed. by M. Razeghi, L. Esaki and K. von Klitzing (Bellingham, WA, USA, SPIE Press, 2013) chap. 5, p. 105
  13. Г.Г. Зегря, А.Д. Андреев. ЖЭТФ, 109 (2), 615 (1996)
  14. A. Haug. J. Phys. C: Solid State Phys., 16, 4159 (1983)
  15. Л.В. Келдыш. ЖЭТФ, 3 (9), 714 (1959)
  16. D.J. Robbins. Phys. Status Solidi (b), 97, 387 (1980)
  17. P.A. Wolff. Phys. Rev., 95, 1415 (1954)
  18. G.A. Baraff. Phys. Rev., 133, A26 (1964)
  19. А.П. Дмитриев. Автореф. канд. дис. (Л., ФТИ, 1982)
  20. М.П. Михайлова. Автореф. док. дис. (Л., ФТИ, 1984)
  21. А.П. Дмитриев, М.П. Михайлова, И.Н. Яссиевич. В сб.: Фотопреобразователи и фотоприемники (М., Наука, 1983) c. 7
  22. A.P. Dmitriev, M.P. Mikhailova, I.N. Yassievich. Phys. Status Solidi (b), 113, 125 (1982)
  23. M.P. Mikhailova, I.A. Andreev. In: Mid-Infrared Optoelectronics, Springer Series in Optical Sciences, ed. by A. Krier (London, Springer Verlag, 2006) pt III, p. 547
  24. F. Capasso, W.T. Tsang, A.L. Hutchinson, G.F. Williams. Appl. Phys. Lett., 40, 38 (1982)
  25. М.П. Михайлова, А.А. Рогачев, И.Н. Яссиевич. ФТП, 10, 1480 (1976)
  26. Н.В. Зотова, И.Н. Яссиевич. ФТП, 11, 1882 (1977)
  27. И.А. Андреев, М.П. Михайлова, А.Н. Семенов, С.В. Слободчиков, Н.М. Стусь, Г.М. Филаретова. ФТП, 3, 545 (1984)
  28. М.З. Жингарев, В.И. Корольков, М.П. Михайлова, И.Н. Яссиевич. Письма ЖТФ, 4, 862 (1979)
  29. М.З. Жингарев, В.И. Корольков, М.П. Михайлова. Письма ЖТФ, 6 (6), 376 (1980)
  30. O. Hilderbrand, W. Kuebart, M. Pilkuhn. Appl. Phys. Lett., 37, 801 (1980)
  31. C. V\`erie, F. Raymond, F. Besson, Duy Nguyen. J. Cryst. Growth, 59, 342 (1982)
  32. C.H. Green, H. Ehrenreich. Appl. Phys. Lett., 77, 3018 (2001)
  33. W. Shockley, H.J. Queisser. J. Appl. Phys., 32, 510 (1961)
  34. Zh.I. Alferov, V.D. Rumyantsev. Trends in the development of solar photovoltaics. In: Next generation photovoltaics, ed. by A. Marti, A. Luque (IOP Publishing Limited, 2004) сhap. 2, p. 19
  35. P.T. Landsberg, H. Nussbaumer, and G. Willeke. J. Appl. Phys., 74, 1451 (1993)
  36. J. Tauc, A. Abraham. Czech. J. Phys., 9, 95 (1959)
  37. E. Antonvcik, J. Tauc. In: Semiconductors and Semimetals, ed. by R.L. Willardson and A.C. Beer, V. 2 (Academic Press, N. Y., 1966) p. 245.
  38. Я. Тауц. Фото- и термоэлектрические явления в полупроводниках (пер. с чеш. М.П. Михайловой, под ред. Б.Т. Коломийца (М., Изд-во иност. лит., 1962)
  39. М.П. Михайлова, Д.Н. Наследов, С.В. Слободчиков. ФТТ, 1, 123 (1967)
  40. А.А. Гуткин, Э.М. Магеррамов, Д.Н. Наследов, М.П. Михайлова. ФТТ, 8, 2044 (1966)
  41. А.В. Волков, В.В. Галаванов, О.В. Косогов, С.Е. Кумеков, ФТТ, 7 (1), 95 (1973)
  42. С.Е. Кумеков, И.Н. Яссиевич. ФТП, 7, 1081 (1973)
  43. В.А. Авраменко, М.В. Стриха. ФТП, 22 (6), 1117 (1988)
  44. I. Vurgaftman, J.R. Meyer, L.R. Ram-Mohan. J. Appl. Phys., 89, 5815 (2001)
  45. M. Wolf, R. Brendel, J.H. Werner, H.J. Quisser. J. Appl. Phys., 83 (8), 4213 (1998)
  46. Ж.И. Алфёров. УФН, 172, 1068 (2002)
  47. В.М. Устинов. ФТП, 38 (8), 963 (2004)
  48. N.N. Ledentsov, M. Grundmann, N. Kirstaedter, J. Christen, R. Heitz, J. Bohrer, F. Heinrichsdorff, D. Bimberg, S.S. Ruvimov, P. Werner, U. Richter, U. Gosele, J. Heydenreich, V.M. Ustinov, A.Yu. Egorov, M.V. Maximov, P.S. Kop'ev, Zh.I. Alferov. Proc. 22nd Int. Conf. on Phys. Semicond. (Vancouver, Canada, 15-19 August 1994) v. 3, p. 1855
  49. Ж.И. Алфёров, Н.Ю. Гордеев, С.В. Зайцев, П.С. Копьев, И.В. Кочнев, В.В. Хомин, И.Л. Крестников, Н.Н. Леденцов, А.В. Лунев, М.В. Максимов, С.С. Рувимов, А.В. Сахаров, А.Ф. Цацульников, Ю.М. Шерняков, Д. Бимберг. ФТП, 30, 357 (1996)
  50. V.A. Shchukin, N.N. Ledentsov, P.S. Kop'ev, D. Bimberg. Phys. Rev. Lett., 75, 2968 (1995)
  51. Ж.И. Алфёров, Н.А. Берт, А.Ю. Егоров, А.Е. Жуков, П.С. Копьев, А.О. Косогов, И.Л. Крестников, Н.Н. Леденцов, А.В. Лунев, М.В. Максимов, А.В. Сахаров, В.М. Устинов, А.Ф. Цацульников, Ю.М. Шерняков, Д. Бимберг. ФТП, 30, 351 (1996)
  52. V.M. Andreev. Solar cells for TPV concentrator. In: Next generation photovoltaics, ed. by A. Marti, A. Luque (IOP Publishing Limited, 2004) сhap. 11, p. 246
  53. Ж.И. Алфёров, В.М. Андреев, М.В. Каган, И.И. Протасов, В.Г. Трофим. ФТП, 4, 2378 (1970)
  54. U. Bockelmann, G. Bastard. Phys. Rev. B, 42, p. 8947 (1990)
  55. R.D. Schaller, M.A. Petruska, V.I. Klimov. Appl. Phys. Lett., 87, 253102 (2005)
  56. M.C. Hanna, A.J. Nozik. J. Appl. Phys., 100, 074510 (2006)
  57. Al.L. Efros. Auger process in nanosize semiconductor crystals. In: Semiconductor Nanocrystals: from Basic Principles to Applications, ed. by Al.L. Efros, D.J. Lockwood, T.L. Tsybeskov (N. Y., Kluwer Academic, 2003) сhap. 2, p. 52
  58. D. Timmerman, I. Izeddin, P. Stallinga, I.N. Yassievich, T. Gregorkievicz. Nature Photonics, 2, 105 (2008)
  59. A. Shabaev, Al.L. Efros, A.L. Efros. Nano Lett., 2013, 5454 (2013)
  60. Г.Г. Зегря, М.П. Михайлова, Т.Н. Данилова, А.Н. Именков, К.Д. Моисеев, В.В. Шерстнев, Ю.П. Яковлев. ФТП, 33 (3), 351 (1999)
  61. M. Califano, A. Zunger, A. Franceschetti. Appl. Phys. Lett., 84 (13), 2409 (2004).
  62. R.D. Schaller, V.I. Klimov. Phys. Rev. Lett., 92 (18), 186601-1 (2004)
  63. R.D. Schaller, M. Sykora, J.M. Pietryga, V.I. Klimov. Nano Lett., 6 (3), 424-9 (2006)
  64. O.M. Sreseli, O.S. El'tsina, L.V. Belyakov, D.N. Goryachev. Appl. Phys. Lett., 95 (3), 031914 (2009)
  65. V.I. Klimov, S.A. Ivanov, J. Nanda, M. Achermann, I. Bezel, J.A. McGurie, and A. Piryatinski. Nature, 447, 441 (2007)
  66. Я.А. Пархоменко, Э.В. Иванов, К.Д. Моисеев. ФТП, 47 (11), 1536 (2013)
  67. В.В. Романов, Э.В. Иванов, К.Д. Моисеев. ФТП, 48 (7), 938 (2014)
  68. К.В. Калинина, М.П. Михайлова, Б.Е. Журтанов, Н.Д. Стоянов, Ю.П. Яковлев. ФТП, 47 (1), 75 (2013)
  69. Н.Л. Баженов, Б.Е. Журтанов, К.Д. Мынбаев, А.П. Астахова, А.Н. Именков, М.П. Михайлова, В.А. Смирнов, Н.Д. Стоянов, Ю.П. Яковлев. Письма ЖТФ, 33 (23), 1 (2007)
  70. H. Kroemer, G. Griffits. IEEE Electron. Dev. Lett., 4, 20 (1983)
  71. А.Н. Баранов, Б.Е. Джуртанов, А.Н. Именков, А.А. Рогачев, Ю.М. Шерняков, Ю.П. Яковлев. ФТП, 20, 2217 (1986)
  72. Yu. Yakovlev, K. Moiseev, M. Mikhailova, A. Monakhov, A. Astakhova, V. Sherstnev. Proc. SPIE, In-plane Semiconductor Lasers IV, ed. by L.J. Mawst, R.U. Martinelli (24-25 January, 2000, San Jose, California, USA) v. 3947, p. 144
  73. S.V. Ivanov, K.D. Moiseev, A.M. Monakhov, I.V. Sedova, V.A. Solov'ev, M.P. Mikhailova, Ya.V. Terentyev, B.A. Meltzer, A.A. Toropov, Yu.P. Yakovlev and P.S. Kop'ev. In: Proc. 8th Int. Symp. "Nanostructures: Physics and Technology" (St. Petersburg, Russia, Ioffe Institure, 2000)
  74. S.V. Ivanov, V.A. Kaygorodov, S.V. Sorokin, B.Ya. Meltser, V.A. Solov'ev, Ya.V. Terent'ev, O.G. Lyublinskaya, K.D. Moiseev, E.A. Grebenshchikova, M.P. Mikhailova, A.A. Toropov, Yu.P. Yakovlev, P.S. Kop'ev, Zh.I. Alferov. Appl. Phys. Lett., 82, 3782 (2003)
  75. Б.Л. Гельмонт, З.Н. Соколова, В.Б. Халфин. ФТП, 18 (10), 1803 (1984)
  76. Н.Д. Стоянов, Б.Е. Журтанов, А.П. Астахова, А.Н. Именков, Ю.П. Яковлев. ФТП, 37 (8), 996 (2003)
  77. Т.Н. Данилова, Б.Е. Журтанов, А.Н. Именков, Ю.П. Яковлев. ФТП, 39 (11), 1281 (2005)
  78. H. Kroemer. Physica E, 20, 196 (2004)
  79. D. Barate, R. Teissier, Y. Wang, A.N. Baranov. Appl. Phys. Lett., 87, 051103 (2005)
  80. J. Faist, F. Capasso, C. Sirtori, D.L. Sivco, A.L. Hutchinson, S.N.G. Chu, A.Y. Cho. Appl. Phys. Lett., 65 (1), 94 (1994)
  81. M. Mikhailova, N. Stoyanov, I. Andreev, B. Zhurtanov, S. Kizhaev, E. Kunitsyna, Kh. Salikhov, Yu. Yakovlev. Proc. SPIE, 6585, 658526 (2007)
  82. M.P. Mikhailova, E.V. Ivanov, L.V. Danilov, K.V. Kalinina, N.D. Stoyanov, G.G. Zegrya, Yu.P. Yakovlev, E. Hulicius, A. Hospodkova, J. Pangrac, M. Zikova. J. Appl. Phys., 112 (2), 023108 (2012)
  83. А.А. Петухов, Б.Е. Журтанов, К.В. Калинина, Н.Д. Стоянов, Х.М. Салихов, М.П. Михайлова, Ю.П. Яковлев. ФТП, 47, 1270 (2013).
  84. A. Hospodkova, M. Zikova, J. Pangrac, M.P. Mikhailova, K.V. Kalinina, G.G. Zegrya, E. Ivanov, E. Hulicius, J. Oswald. Extended Abstracts 15th Eur. Workshop on MOVPE (Aachen, Germany, 2013 June 2-5) v. 27, p. 135
  85. Г.Г. Зегря, А.С. Полковников. ЖЭТФ, 113, 1491 (1998)
  86. Л.В. Данилов, Г.Г. Зегря. ФТП, 42 (5), 566 (2008)
  87. М.П. Михайлова, И.А. Андреев, Э.В. Иванов, Г.Г. Коновалов, Е.А. Гребенщикова, Ю.П. Яковлев, E. Hulicius, A. Hospodkova, Y. Pangrac. ФТП, 47 (8), 1037 (2013)
  88. D. Kindl, J. Touskova, E. Hulicius, J. Pangrac, T. Simecek, V. Jurka, P. Hubik, J.J. Mares, J. Kristofik. J. Appl. Phys., 95, 1811 (2004)
  89. M.P. Mikhailova, E.V. Ivanov, L.V. Danilov, A.A. Petukhov, K.V. Kalinina, S.I. Slobozhanyuk, G.G. Zegrya, N.D. Stoyanov, Yu.P. Yakovlev, A. Hospodkova, J. Pangrac, J. Oswald, M. Zikova, E. Hulicius. 16th Eur. Workshop on MOVPE (Program and Abstracts, 7-10 June, 2015, Lund University, Sweden) p. 225
  90. M.P. Mikhailova, E.V. Ivanov, L.V. Danilov, A.A. Petukhov, K.V. Kalinina, S.I. Slobozhanyuk, G.G. Zegrya, N.D. Stoyanov, Yu.P. Yakovlev, A. Hospodkova, J. Pangrac, J. Oswald, M. Zikova, E. Hulicius. J. Appl. Phys., 115 (22), 223102 (2014)
  91. M. Mikhailova, E. Ivanov, L. Danilov, A. Petukhov, K. Kalinina, N. Stoyanov, Yu. Yakovlev, A. Hospodkova, J. Pangrac, J. Oswald, M. Zikova, E. Hulicius. Proc. SPIE, 9450, 94500J (2015)
  92. M.P. Mikhailova, E.V. Ivanov, L.V. Danilov, K.V. Kalinina, A. Hospodkova, J. Pangrac, M. Zikova, E. Hulicius. Abstracts 4th Ann. Conf. of COST Action MP1204 and Int. Conf. on Semicond. MIR-IR and THz Materials and Optics (Lisbon, Portugal, 21-24 March 2016) p. 52
  93. B. Dawson, R.J. Moor. J. Phys. (Paris), C5, 528 (1987)
  94. M.P. Mikhailova, K.D. Moiseev, Yu.P. Yakovlev. Semicond. Sci. Technol., 19, R909 (2004)
  95. М.П. Михайлова, Э.В. Иванов, Л.В. Данилов, Р.В. Левин, И.А. Андреев, Е.В. Куницына, Ю.П. Яковлев. ФТП, 53 (1), 50 (2019)
  96. M.P. Mikhailova, E.V. Ivanov, L.V. Danilov, K.V. Kalinina, A.A. Pivovarova, Yu.P. Yakovlev, P.S. Kop'ev. J. Appl. Phys., 126 (23), 235703 (2019)
  97. N.N. Ledentsov, J. Bohrer, F. Heinrichsdorff, M. Grundmann, D. Bimberg, S.V. Ivanov, B.A. Meltzer, S.V. Shaposhnikov, I.N. Yassievich, N.N. Faleev, P.S. Kop'ev, Zh.I. Alferov. Phys. Rev. B, 32 (19), 14058 (1995)
  98. К.Д. Моисеев, Б.Я. Мельцер, В.А. Соловьев, С.В. Иванов, М.П. Михайлова, Ю.П. Яковлев, П.С. Копьев. Письма ЖТФ, 24 (12), 50 (1998)
  99. Туннельные явления в твердых телах, под. ред. Э. Бурштейна и С. Лундквиста (М., Мир, 1973) [Пер. с англ.: Tunneling Phenomena in Solids, ed. by E. Burstein and S. Lundqvist (Plenum Press, N. Y., 1969)]
  100. Zh.I. Alferov, D.Z. Garbuzov, P.S. Kop'ev, E.L. Portnoi. Proc. 10th Int. Conf. on Phys. Semicond. (Massachusetts, Cambridge, 1970) p. 478.

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.