Современная электроника №1/2025

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 20 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2025 нология эпитаксиального роста упо- рядоченных массивов КРЭ-стуктур на фасетированных поверхностях, доско- нально описанная в докторской дис- сертации Николая Леденцова [25]. Периодически фасетированные поверхности (ПФП) в теории кван- товых точек представляют собой тип кристаллической поверхности, на которой возникают упорядочен- ные структуры, состоящие из микро- скопических «фасок». Эти структуры образуются в результате спонтанно- го процесса, возникающего, когда пло- ская поверхность кристалла с высокой удельной поверхностной энергией трансформируется в более стабильную конфигурацию с меньшей общей сво- бодной энергией. При осаждении молекул целевого вещества на фасетированную подлож- ку рост может происходить в самих «канавках» или на окаймляющих их гребнях, что определяет геометрию и распределение формирующихся КРЭ- нанокристаллов. Структуры, полученные в результате роста бинарных сверхрешёток (Binary Superlattices Growth), соответствуют рис. 7-4. Процесс начинается с синте- за суперкристаллов, которые затем карбонизируются для формирования пористых структур. Эти каркасы затем пропитываются желаемыми прекурсо- рами с помощью влажной пропитки с последующим гидролизом и термиче- ским отжигом, создавая таким образом взаимосвязанные сверхрешётки [26]. Квантовые проволоки, полученные с помощью технологии «самооргани- зации» (Self-Organization SO), схемати- чески показаны на рис. 7-5. Вопросы теории и практического применения самоорганизующихся систем на основе квантовых прово- лок подробно рассмотрены в работе Николая Леденцова [27]. Спонтанное упорядочение нано- структур, возникающее в процессе включения полупроводников с узкой запретной зоной в матрицу полупро- водника с широкой зоной, создаёт слой с локализующим потенциалом для носителей тока. Периодические структуры таких включений образо- вывают сверхрешётки, состоящие из квантовых проволок или точек. Упоря- доченные наноструктуры могут возни- кать в замкнутых системах, например, при отжиге образцов. С другой сторо- ны, спонтанные упорядоченные нано- структуры образуются в открытых системах в процессе роста кристаллов. Структура, полученная методом CEO (Cleaved Edge Overgrowth), схематиче- ски показана на рис. 7-6. Метод CEO заключается в том, что с помощью спе- циального оборудования гравируются грани кристалла, параллельные атом- ным решёткам в соответствии со строго определёнными кристаллографически- ми индексамиМиллера. Затем на этих поверхностях, используемых как под- ложка, наращиваются слои необходи- мого полупроводника. Процесс может повторяться многократно, что позволя- ет создавать послойные сложные струк- туры КРЭ-нанокристаллов, например, на основе структур A3B5 (GaAs/AlGaAs) с использованием в основномметодов молекулярно-лучевой эпитаксии. Сотрудники лаборатории Алфёрова доказали, что в процессе роста InAs на гранях (100) кристалла GaAs формиро- вание нескольких квантовых прово- лок высотой в один монослой вдоль направления (001) происходит сразу после осаждения первого монослоя InAs на сингулярную поверхность. Характерный период равен пример- но 30 нм. Увеличение средней толщи- ны InAs до 1,5 ML приводит к менее выраженной гофрировке поверхности, а характерный период увеличивается до 50–60 нм. Проволочные структуры на вицинальных поверхностях возни- кают независимо от средней толщи- ны InAs (в области от 1 до 1,5 ML) [27]. Метод CEO оказался очень эффектив- ным с точки зрения получения высо- кокачественных КРА-гетероструктур с параметрами, которые можно контро- лировать, используя в качестве подлож- ки необходимые грани нанокристал- лов, соответствующие определённому индексу Миллера [28]. Модернизирован- ные варианты этого метода использу- ются также в настоящее время. В одной из последних работ, опу- бликованных в 2024 году, рассмотрена конструкция лазера с вертикальной генерацией на основе упорядоченного массива квантовых проволок на базе InGaAs/InP, выращенных на одной под- ложке методом селективной эпитак- сии (рис. 8) [29]. Размер массива QWR составил 200×200 мкм. Стимулированное излучение такого лазера в диапазо- не 940 нм было получено при поро- ге генерации около 28 мкДж/см 2 при температуре 128К. Результаты этой и других подобных работ показывают, что большие массивы квантовых гете- ропроволок с несколькими длинами волн можно одновременно размещать на одной подложке. В настоящее время благодаря вер- тикальной схеме излучения, низким пороговым токам, миниатюрным раз- мерам и перестраиваемому диапазону лазеры с гетерогенными структурами на базе квантовых проволок рассма- триваются как одно из наиболее пер- спективных устройств, предназна- ченных для оптической и квантовой связи следующего поколения. За эти годы были разработаны новые технологии и методы, позво- лившие заметно улучшить параме- тры лазеров на квантовых проволо- ках. Так, в последнее время всё больше используются комбинированные варианты, включающие, например, выращивание квантовых проволок на подложках методом импульсного лазерного осаждения с последующей естественной самоорганизацией [30]. В следующем разделе будут рассмо- трены гетерогенные лазеры на осно- ве квантовых точек, разработанные Жоресом Алфёровым. Литература 1. Dupuis R.D., Dapkus P.D., Holonyak Nick, Jr., Rezek E.A., Chin R. Room- Рис. 8. Гетероструктура лазера с вертикальной генерацией на основе упорядоченного массива квантовых проволок InGaAs/InP, выращенных на одной подложке Шаг 1 Ядро InP Оболочка InP InGaAs – квантовая яма Шаг 2 Шаг 3