GaAsBi dariniai itin sparčiai optoelektronikai, išauginti esant skirtingiems Bi srautams

Anotacija

GaAsBi yra patraukli puslaidininkinė medžiaga in­fraraudonųjų spindulių optoelektronikos įtaisams kurti dėl juostų inžinerijos galimybių, o keičiant Bi kiekį galima efektyviai susiaurinti draustinės juostos tarpą. Nors ši savybė daro GaAsBi perspektyvia medžiaga terahercų (THz) spinduliuotės šaltiniams, telekomunikacijų lazeriams ir mažo triukšmo fotodetektoriams, iki šiol sukurtų GaAsBi pagrindu pagamintų įtaisų našumas išlieka nedidelis, o tai rodo geresnės medžiagos kokybės poreikį. Šiame darbe tęsiami ankstesni tyrimai, daugiausia dėmesio skiriant Bi srauto įtakai molekulinių pluoštų epitaksijos augimo metu. Dariniai buvo charakterizuoti naudojant rentgeno spindulių difrakcijos, fotoliuminescencijos ir optinio žadinimo–THz zondavimo metodus. Bismuto koncentracija bandiniuose buvo keičiama nuo 4,5 iki 8,5 %, siekiant nustatyti optimalias sluoksnių auginimo sąlygas ir įvertinti Bi įterpimo įtaką medžiagos kokybei.
Optinio žadinimo–THz zondavimo matavimai parodė, kad egzistuoja du krūvininkų relaksacijos sandai: greitasis (dešimtys ps) ir lėtesnis (0,5–0,95 ns). Manoma, kad greitasis sandas susijęs su padidėjusiu rekombinacijos centrų skaičiumi, o lėtasis – su galimu fliuktuacinio potencialo formavimusi.
Parodyta, kad daugkartiniai auginimai, orientuoti į ~6 % Bi kiekį darinyje ir maždaug 1,2 µm artimojo in­fraraudonojo spinduliavimo veikimo bangos ilgį, leidžia užauginti darinius, turinčius stabilią struktūrą ir norimas optines savybes bei trumpus, ps trukmės, gyvavimo laikus.