Температурные зависимости проводимости и спектров фотопроводимости двойных квантовых ям HgTe/CdHgTe

Аннотация

В работе проводились исследования транспортных и оптических свойств гетероструктур HgTe/CdHgTe с двойными квантовыми ямами с различным типом зонного спектра. В спектрах фотопроводимости были обнаружены особенности, связанные как с межзонными, так и с примесн0-зонными переходами. Обнаружен эффект остаточной фотопроводимости в таких структурах, который позволил проследить трансформацию примесных линий в спектрах фотопроводимости при изменении положения уровня Ферми, что, в свою очередь, позволило утверждать, что наблюдаемые линии связаны с двузарядным акцептором, а не с двумя однозарядными состояниями.

Полученные результаты

• Выполнены исследования электрофизических свойств гетероструктур HgTe/CdHgTe с двойными квантовыми ямами с различными типами зонного спектра в диапазоне температур T = 5–300 К. Определены значения концентраций и подвижностей носителей заряда. В образцах с нормальной зонной структурой обнаружен хорошо выраженный эффект остаточной фотопроводимости, позволяющий за счет подсветки видимым светом последовательно менять тип проводимости от дырочного к электронному.
• Методом фурье-спектроскопии исследованы спектры фотопроводимости в гетероструктурах HgTe/CdHgTe с двойными квантовыми ямами HgTe/CdHgTe в диапазоне температур T = 4,4–60 К. Для ряда образцов в спектрах в области энергий 55–75 мэВ наблюдалась хорошо выраженная граница межзонного поглощения, положение которой сдвигалось в сторону больших энергий при увеличении температуры. Это однозначно указывает на нормальную зонную структуру этих образцов. Сопоставление с теоретическими расчетами позволило уточнить ростовые параметры указанных образцов.
• В образцах с нормальной зонной структурой в спектрах фотопроводимости обнаружены субщелевые полосы на на 8–16 мэВ и 19–25 мэВ. Используя эффект остаточной фотопроводимости, была прослежена трансформация спектров ФП при прохождении положения уровня Ферми от края валентной зоны до зоны проводимости через запрещенную зону. Анализ изменения интенсивности наблюдаемых полос, а также сравнение их положения с данными из других работ, позволили утверждать, что данные полосы поглощения связаны с ионизацией именно двухзарядного акцептора, а не отдельных различных однозарядных состояний.
• В образце с инвертированной зонной структурой с малой шириной запрещенной зоны (E_g ≈ 6 мэВ) в спектрах фотопроводимости на фоне межзонного поглощения обнаружены «примесные» полосы, спектральное положение которых (10–17 мэВ и 21–35 мэВ) заметно отличается от таковых в образце с нормальной зонной структурой. Исследования спектров фотопроводимости при разной температуре выявили различный характер изменения интенсивностей этих полос с ростом температуры. Наблюдаемые полосы связываются с переходами на уровни двухзарядного акцептора, которые в данном образце являются резонансными.

Публикации по результатам работы

• Nikolaev I. D., Uaman Svetikova T. A., Rumyantsev V. V. et al., Probing States of a Double Acceptor in CdHgTe Heterostructures via Optical Gating // JETP Letters 111, 575-581 (2020).