[PDF]    http://dx.doi.org/10.3952/lithjphys.44606

Open access article / Atviros prieigos straipsnis

Lith. J. Phys. 44, 451–455 (2004)


HOLE RELAXATION IN LOW-TEMPERATURE-GROWN GaAs
R. Adomavičiusa, K. Bertulisa, A. Krotkusa, R. Butkusb, and V. Sirutkaitisb
aSemiconductor Physics Institute and Joint Optoelectronics Centre, A. Goštauto 11, LT-01108 Vilnius, Lithuania
E-mail: ramunas@opel2.pfi.lt
bVilnius University Laser Research Centre, Saulėtekio 10, LT-10223 Vilnius, Lithuania

Received 31 October 2004

Hole density relaxation in low-temperature molecular-beam-epitaxy grown GaAs layers was investigated by using 800 nm wavelength, 100 fs duration laser pulses for the photoexcitation and 9 μm wavelength, 150 fs duration mid-infrared pulses for the induced absorption sampling in the layers. Free-hole absorption at this probe wavelength is by an order of magnitude stronger than the free-electron absorption. Hole lifetimes were found to be enhanced by the doping with beryllium and by the thermal annealing of the samples.
Keywords: LTG GaAs, pump-and-probe, electron and hole trapping
PACS: 78.47.+p, 71.55.Eq


SKYLIŲ RELAKSACIJA ŽEMOJE TEMPERATŪROJE AUGINTAME GALIO ARSENIDE
R. Adomavičiusa, K. Bertulisa, A. Krotkusa, R. Butkusb, V. Sirutkaitisb
aPuslaidininkių fizikos institutas ir Jungtinis optoelektronikos centras, Vilnius, Lietuva
bVilniaus universiteto Lazerinių tyrimų centras, Vilnius, Lietuva

Potencialių taikymų gausa nulėmė intensyvius žemoje temperatūroje auginto GaAs (ŽT GaAs) tyrimus. Viena svarbiausių šios medžiagos savybių – ultrasparti nepusiausvirųjų krūvininkų relaksacija – buvo tirta įvairiais metodais: matuotos fotoliuminescencijos, fotolaidumo, optinio atspindžio ir skaidrio, pralaidumo terahercinei spinduliuotei kinetikos. Buvo nuodugniai ištirtas elektronų pagavimo reiškinys ŽT GaAs. Šiuo metu neblogai žinomos elektronų pagavimo trukmės ir jų priklausomybė nuo ŽT GaAs sluoksnių auginimo salygų, tačiau, kuriant didelio pasikartojimo dažnio prietaisus, taip pat labai svarbios yra skylių pagavimo bei krūvininkų rekombinacijos trukmės. Pirmą kartą išmatuota skylių relaksacija ŽT GaAs. Tiriamasis sluoksnis žadintas 800 nm bangos ilgio spinduliuotės 100 fs trukmės impulsais. Sugerties pokytis rastas zonduojant 9 μm bangos ilgio spinduliuotės 150 fs trukmės impulsais. Šio bangos ilgio spinduliuotei laisvakrūvės sugerties koeficientas skylėms yra maždaug eile didesnis nei elektronams. Ištirta priemaišų įterpimo į sluoksnius ir atkaitinimo įtaka skylių pagavimo trukmėms. Paaiškėjo, kad įterpus berilio priemaišas, trumpinančias elektronų pagavimo trukmes, sulėtėja skylių pagavimas.


References / Nuorodos


[1] F.W. Smith, A.R. Calawa, C.L. Chen, M.J. Manfra, and L.J. Mahoney, New MBE buffer used to eliminate backgating in GaAs MESFETs, IEEE Electron Device Lett. 9, 77–79 (1988),
http://dx.doi.org/10.1109/55.2046
[2] F.W. Smith, H.Q. Lee, V. Diadiuk, M.A. Holis, A.R. Calawa, S. Gupta, M. Frankel, D.R. Dykaar, G.A. Mourou, and T.Y. Tsiang, Picosecond GaAs-based photoconductive optoelectronic detectors, Appl. Phys. Lett. 54, 890–892 (1989),
http://dx.doi.org/10.1063/1.100800
[3] J.F. Roux, J.L. Coutaz, and A. Krotkus, Time-resolved reflectivity characterization of polycrystalline low-temperature-grown GaAs, Appl. Phys. Lett. 74, 2462–2464 (1999),
http://dx.doi.org/10.1063/1.123881
[4] U. Siegner, R. Fluck, G. Zhang, and U. Keller, Ultrafast high-intensity nonlinear absorption dynamics in low-temperature grown gallium arsenide, Appl. Phys. Lett. 69, 2566–2568 (1996),
http://dx.doi.org/10.1063/1.117701
[5] A. Krotkus, R. Viselga, K. Bertulis, V. Jasutis, S. Marcinkevicius, and U. Olin, Subpicosecond carrier lifetimes in GaAs grown by molecular beam epitaxy at low substrate temperature, Appl. Phys Lett. 66, 1939–1941 (1995),
http://dx.doi.org/10.1063/1.113283
[6] S.S. Prabhu, S.E. Ralph, M.R. Melloch, and E.S. Harmon, Carrier dynamics of low-temperature-grown GaAs observed via THz spectroscopy, Appl. Phys. Lett. 70, 2419–2421 (1997),
http://dx.doi.org/10.1063/1.118890
[7] P. Grenier and J.F. Whitaker, Subband gap carrier dynamics in low-temperature-grown GaAs, Appl. Phys. Lett. 70, 1998–2000 (1997),
http://dx.doi.org/10.1063/1.118802
[8] F. Ganikhanov, K.C. Burr, and C.L. Tang, Ultrafast dynamics of holes in GaAs probed by two-color femtosecond spectroscopy, Appl. Phys. Lett. 73, 64–66 (1998),
http://dx.doi.org/10.1063/1.121724
[9] J.S. Blakemore, Semiconducting and other major properties of gallium arsenide, J. Appl. Phys. 53, R123–R181 (1982),
http://dx.doi.org/10.1063/1.331665
[10] A. Krotkus, K. Bertulis, M. Kaminska, K. Korona, A. Wolos, J. Siegert, S. Marcinkevicius, J.-F. Roux, and J.-L. Coutaz, Be-doped low-temperature-grown GaAs material for optoelectronic switches, IEEE Proc. Optoelectronics 149(3), 111–115 (2002),
http://dx.doi.org/10.1049/ip-opt:20020435
[11] X. Liu, A. Prasad, J. Nishio, E.R. Weber, Z. Liliental-Weber, and W. Waliukiewicz, Native point defects in low-temperature-grown GaAs, Appl. Phys. Lett. 67, 279–281 (1995),
http://dx.doi.org/10.1063/1.114782
[12] J.-F. Roux, J.-L. Coutaz, J. Siegert, A. Gaarder, S. Marcinkevicius, A. Wolos, M. Kaminska, R. Adomavicius, K. Bertulis, and A. Krotkus, Electron and hole dynamics in Be-doped low-temperature molecular-beam-epitaxy grown GaAs, J. Appl. Phys. (accepted for publication)