[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)