Variación y no homogeneidad de la fotoluminiscencia en puntos cuánticos de InAs embebidos en pozos cuánticos de InGaAs

Abstract

RESUMEN: Se investigaron las estructuras con puntos cuánticos de InAs embebidos en un pozo cuántico de InGaAs/GaAs crecidos a cinco diferentes temperaturas de: 470, 490 ,510 ,525 y 535ºC mediante epitaxia por haces moleculares, por el modo de crecimiento Stranski-Krastanov. Se investigó la fotoluminiscencia en dependencia de la temperatura y la potencia de excitación de las mediciones y no homogeneidad de fotoluminiscencia. En las estructuras con puntos cuánticos de InAs, la no homogeneidad de la intensidad de fotoluminiscencia es atribuida a dos diferentes mecanismos físicos. El primer mecanismo que tiene lugar en los puntos cuánticos no produce el corrimiento en el espectro de fotoluminiscencia únicamente la disminución de la intensidad de fotoluminiscencia y puede relacionarse a la distribución no homogénea a la densidad superficial de los puntos cuánticos distribuidos sobre la oblea; y a la densidad de los centros de recombinación no radiativos compitiendo con transiciones radiactivas que tienen lugar en los puntos cuánticos crecidos a 470 y 490ºC. El segundo mecanismo responsable de la variación de la intensidad de fotoluminiscencia integrada, si está acompañado por el corrimiento del espectro de fotoluminiscencia y es atribuido a la variación del tamaño de los puntos cuánticos sobre las estructuras. Se encontró que existen tres razones responsables de la variación de fotoluminiscencia dentro las estructuras estudiadas: a) alta concentración de centros de recombinación no radiativos en la capa de recubrimiento In0.15Ga0.85As a bajas temperaturas de crecimiento de los puntos cuánticos (470oC), b) la densidad y dispersión del tamaño de los puntos cuánticos para las estructuras con puntos cuánticos crecidos a 490 y 510oC, c) una alta 15 concentración de centros de recombinación no radiativos en la capa barrera de GaAs con puntos cuánticos crecidos a altas temperaturas (535oC). ABSTRACT: The samples of InAs quantum dots embedded in InGaAs/GaAs QWs were created at different temperatures of QD growth from the range of 470ºC up to 535ºC by self-assembled Stransky-Krashtanov growth mode using the MBE technique. The photoluminescence dependence on temperature and excitation power of measurements and the non homogeneity of photoluminescence along the wafers in QD structures have been studded. The PL non homogeneity is characterized by 2 reasons: i) the PL intensity variation without the change of PL peak positions in structures with QDs obtained at 470 and 490 C is related to the variation of QD or nonradiative center concentrations along the wafer, and ii) the PL intensity variation with the change of PL peak positions in structures with QD obtained at 510, 525 and 535 oC is related to the variation of QD sizes along the wafer, This effect is due to more deep localized energy levels in QD in the center of wafer in comparison with the energy levels in QD at the periphery. The study of PL intensity variation in QD obtained at 470, 490, 510, 525 and 535oC has shown that 3 reasons exist: a) the high concentration of nonradiative recombination centers in capping layer In0.15Ga1-0.15As for QD obtained at low temperature of 470oC, b) the dispersion of the density and the size of QD obtained at 490, 510 and 525oC, c) the high concentration of nonradiative recombination centers in the barrier layer GaAs for QD obtained at 535oC.