Современная электроника №1/2025

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 19 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2025 нити оси Х. Для квантовой ямы энер- гетические уровни электрона зависе- ли от суммы двух импульсов (P x + P y ), направленных по осям Х и Y. Допол- нительный член в этом выражении коренным образом изменяет процесс переноса носителей заряда, что обу- словливает значительные различия в основных свойствах квантовых прово- лок и плёнок. Особый интерес представляет слу- чай коротких квантовых нитей, дли- на которых меньше свободного пробе- га электронов. При последовательном соединении таких нитей электрон, вылетевший из одной такой нити, попадает в другую без столкновений. Подробно механизмы переноса заря- дов в квантовых нитях рассмотрены в работе [15]. Теоретические возможности улуч- шения свойств лазеров при использо- вании гетероструктур QWR исследо- вались многими научными группами ещё в начале 1990-х [16]. Благодаря более резкому спектру усиления, поляризационной анизо- тропии и расширенным параметрам генерации гетерогенные структуры на основе квантовых проволок (QWR) должны были стать следующим эта- пом развития транзисторных мини- атюрных лазеров с малыми порого- выми токами. Однако практическая реализация таких лазеров затянулась на многие годы. Считается, что первые образцы квантовой проволоки на основе GaAs с помощью молекулярно-лучевой эпи- таксии были изготовлены в 1982 году американскими физиками из Bell Laboratories [17]. Сечение полученной в результате квантовой проволоки, составлявшее 200×200 Å, а также неоднородности поверхности не позволяли в полной мере получить преимущества, пред- сказанные теорией для идеального варианта квантовой проволоки [18]. Прежде всего, это было связано с тем, что технологии изготовления квантовых проволок для лазеров ока- зались намного сложнее, чем техноло- гии изготовления квантовых плёнок для QW-лазеров. Общепризнанными заслугами группы Алфёрова в этот период считаются рабо- тыв области эпитаксиального роста сое- динений групп III–V и II–VI [19–21]. В эти годы во многих лаборатори- ях мира продолжались интенсивные разработки технологий изготовления гетероструктур для лазеров на основе квантовых проволок. Например, в работе [22] были про­ анализированы основные технологии, используемые в 1990-х гг. для произ- водства гетерогенных структур на базе квантовых проволок. Наиболее попу- лярные в 1990-х методы изготовления гетероструктур на основе Q-wire пока- заны на рис. 7. Чередующиеся послойные сверх- решётки (Titled Superlattices – TSL) (рис. 7-1) представляют собой струк- туру, в которой два разных матери- ала выращиваются до определён- ной толщины в чередующихся слоях. В основном используются для созда- ния деформации в эпитаксиальном слое, расположенном сверху сверх- решётки [23]. Структура, полученная с помощью хорошо известного метода «литогра- фии и травления» (Lithography and Etching – LE), показана на рис. 7-2. Этот метод обычно имеет два базо- вых варианта: с использованием элек- тронно-лучевой литографии (EBL) или с последующим сухим травлением и повторным медленным ростом, сводя- щим к минимуму возможные повреж- дения. Селективный рост на V-образных подложках (Selective Growth on V-shaped Sub – SGVS) (рис. 7-3) реализу- ется в классическом варианте следую- щим образом. Сначала на стандартной кремниевой подложке формируются V-образные канавки с помощью сухого травления с последующим влажным травлением. В результате на подложке из Si получают канавки с шагом и глу- биной около десятков нанометров. Затем методом химического осаж- дения металлоорганических соеди- нений из паровой фазы (MOCVD) в первую очередь напыляется тонкая плёнка будущей квантовой прово- локи (GaAs) толщиной в несколько нанометров. После чего поверх этой плёнки создаётся слой, заполняющий канавки из второго компонента гете- роструктуры, например GaSb. Таким образом, с помощью вертикальных пикообразных микрокристаллов GaSb шириной около 50 нм нарезаются на кремниевой подложке не контактиру- ющие между собой V-образные кван- товые проволоки (V-Grooved Quantum Wire) [24]. Одним из наиболее интересных моментов в этом направлении, на который следует обратить внимание, была новая модернизированная тех- Рис. 7. Наиболее популярные в 1990-х методы изготовления гетероструктур на основе Q-wire показаны на рис. 6: 1) чередующиеся послойные сверхрешётки; 2) литография и травление; 3) селективный рост на V-образных подложках; 4) рост бинарных сверхрешёток; 5) самоорганизация; 6) наращивание на сколотых краях Q-проволоки Подложка Подложка Подложка Подложка Пирамидальные структуры Подложка V-образной формы Рост (2) (1) (4) (3) (6) (5) Переросток Q-островки Маска из диоксида кремния Q-проволоки Второй слой [110] Первый слой [001] Q-проволоки или Q-плёнки Двойные сверхрешётки Q-проволоки Огранка