Спектроскопия отражения высококачественных гетероструктур с квантовыми ямами / Шапочкин П.Ю., Григорьев Ф.С., Храмцов Е.С., Елисеев С.А., Ловцюс В.А., Ефимов Ю.П., Игнатьев И.В.

Гетероструктуры, выращенные с помощью молекулярно-пучковой эпитаксии, сочетают низкуюконцентрацию примесей с точным контролем толщины выращиваемых слоев. Для количественногоанализа качества гетероструктур необходим надежный метод измерения их оптических свойств.Оптическое исследование, такое как спектроскопия отражения, может определить дефекты не меньшедлины волны света. Свет, тем не менее, может возбудить экситон с волновой функцией размером порядкаборовского диаметра (30 нм в GaAs). Экситоны, всвою очередь, могут детектировать дефекты намасштабе их волновой функции. Посколькутребуется лишь фотон, чтобы возбудить такойэкситонный зонд, экситонная спектроскопияявляется простым, но мощным, методомхарактеризации наноструктур [1].Точный численный расчет экситонныхсостояний [2] позволяет обрабатыватьэкспериментально полученные спектры отражения,извлекая из них параметры гетероструктуры, и дажеверифицировать форму потенциала [3]. Этооткрывает новые экспериментальные возможности,например, позволяет прослеживать параметрыэкситонных состояний во внешнем магнитном поле [4].В нашем докладе мы представим результаты исследования высококачественных гетероструктур сквантовыми ямами методом спектроскопии отражения. Показан спектр отражения одной изструктур с квантовыми ямами шириной 20 и 14 нм. Малое уширение наблюдаемых особенностейдемонстрирует высокое качество исследуемых образцов. В докладе мы покажем, как радиационная частьуширения определяется волновой функцией экситона. Помимо уширения спектры отражения содержатинформацию о толщинах слоев гетероструктуры. Они определяют относительный набег фаз световыхволн, интерферирующих в гетероструктуре, что проявляется в форме экситонных резонансов в спектреотражения.В докладе будут представлены также результаты исследований экситонных состояний в широкихквантовых ямах. В таких ямах светоэкситонное взаимодействие смешивает близко расположенныеразмерно-квантованные состояния экситонов [5]. Этот эффект хорошо наблюдается экспериментально ибыл смоделирован нами с помощью численного расчета. Детальное исследование квантовых ям ширинойвплоть до 250 нм стало возможно в настоящее время благодаря высокому качеству исследуемых образцов.Тем не менее, такие исследования остаются ресурсоемкими как по вычислительным мощностям, так и позатрачиваемому на обработку экспериментальных данных времени.