Излучательная рекомбинация и туннелирование носителей заряда в гетероструктурах SiGe/Si с двойными квантовыми ямами

В эпитаксиальных структурах SiGe/Si(001) с двумя неэквивалентными SiGe квантовыми ямами, разделенными тонким Si-барьером, исследованы спектральные и временные характеристики межзонной фотолюминесценции, соответствующей излучательной рекомбинации экситонов в квантовых ямах. Для серии структур с двумя SiGe-квантовыми ямами различной толщины определены зависимости характерного времени туннелирования носителей заряда (дырок) из узкой квантовой ямы, характеризуемой большей энергией рекомбинации экситона, в широкую квантовую яму от толщины Si-барьера. Показано, что время туннелирования дырок между слоями Si 0.85 Ge 0.15 толщиной 3 и 9 нм монотонно спадает от ~500 нс до < 5 нс при уменьшении толщины Si-барьера от 16 до 8 нм. При промежуточных толщинах Si-барьера обнаружено нарастание сигнала фотолюминесценции широкой квантовой ямы с характерным временем, совпадающим по порядку величины с временем спада люминесценции узкой квантовой ямы, что подтверждает наблюдение эффекта туннелирования дырок из узкой квантовой ямы в широкую. Обнаружена существенная зависимость времени туннелирования дырок от содержания Ge в слоях SiGe при фиксированной толщине Si-барьера между квантовыми ямами, что связывается с увеличением эффективной высоты Si-барьера.