Ge中に電子が見つかる確率が高くなったコンパクトなGeSi量子ドット群のフォトルミネッセンス

Photoluminescence of compact GeSi quantum dot groups with increased probability of finding an electron in Ge.

• A F Zinovieva
• V A Zinovyev
• A V Nenashev
• S A Teys
• A V Dvurechenskii
• O M Borodavchenko
• V D Zhivulko
• A V Mudryi

抄録

大型(200-250nm)GeSiディスク状量子ドット(ナノディスク)と、ナノディスクの歪み場で成長した小型(30nm)量子ドット群の4層スタックの組み合わせを代表とするGe/Si複合構造のフォトルミネッセンス(PL)を調べた。垂直に配向した量子ドット群のパラメータを変化させることで、PL強度の多重増加を実現した。実験結果は、エネルギースペクトル,電子及び正孔の波動関数の計算に基づいて解析された。その結果、量子ドットをコンパクトなグループに配置することで、Δ谷に効果的な電子の局在が得られ、SiスペーサーとGeバリアに電子が見つかる確率がほぼ等しくなることがわかった。その結果、研究対象としている構造における放射再結合の主要なチャンネルは、空間的に直接的な光遷移に対応していることがわかった。

The photoluminescence (PL) of the combined Ge/Si structures representing a combination of large (200-250 nm) GeSi disk-like quantum dots (nanodisks) and four-layered stacks of compact groups of smaller (30 nm) quantum dots grown in the strain field of nanodisks was studied. The multiple increase in the PL intensity was achieved by the variation of parameters of vertically aligned quantum dot groups. The experimental results were analyzed on the basis of calculations of energy spectra, electron and hole wave functions. It was found that the quantum dot arrangement in compact groups provides the effective electron localization in Δ-valleys with an almost equal probability of finding an electron in the Si spacer and Ge barrier. As a result, the main channels of radiative recombination in the structures under study correspond to spatially direct optical transitions.