Особенности температурного гашения рекомбинационного излучения в полупроводниковых квантовых точках с примесными комплексами

Актуальность и цели. Полупроводниковые квантовые точки, благодаря своим уникальным оптическим свойствам, являются перспективным материалом для создания приборов оптоэлектроники. В то же время параметры приборов существенным образом меняются в широком диапазоне температур, что требует знания температурной зависимости как зонной структуры, так и энергии примесных уровней в квантовых точках. При этом электрон-фононное взаимодействие выступает в качестве важнейшего механизма температурного сдвига энергетических уровней. Цель работы заключается в теоретическом исследовании влияния электрон-фононного взаимодействия на температурную зависимость излучательной рекомбинации в примесном комплексе $(A^++e)$ в полупроводниковой квазинульмерной структуре. Материалы и методы. Теоретическое рассмотрение влияния температуры на энергетические уровни в полупроводниковой квантовой точке проводилось статистическим методом в предположении, что основной вклад в температурную зависимость дает электрон-фононное взаимодействие. Дисперсионное уравнение, определяющее энергию связи дырки в примесном комплексе $(A^++e)$ в сферически симметричной квантовой точке, получено в рамках адиабатического приближения в модели потенциала нулевого радиуса. Расчет спектральной интенсивности рекомбинационного излучения в квазинульмерной структуре с примесными комплексами $(A^++e)$ выполнен в дипольном приближении с учетом дисперсии радиуса квантовых точек. Кривые температурной зависимости построены для случая квантовых точек на основе InSb. Результаты. Рассчитана температурная зависимость энергии связи в комплексе $(A^++e)$ для различных значений радиуса квантовой точки. Показано, что c ростом температуры энергия связи дырки уменьшается, что связано с температурным «расплыванием» волновой функции квазистационарного $A^+$-состояния в условиях электрон-фононного и дырочно-фононного взаимодействия. Найдено, что с уменьшением радиуса квантовой точки энергия связи $A^+$-состояния увеличивается за счет роста энергии основного состояния адиабатического потенциала электрона. Рассчитана зависимость спектральной интенсивности рекомбинационного излучения от энергии перехода для различных значений температуры. Найдено, что с ростом температуры происходит сдвиг пороговой энергии перехода в коротковолновую область спектра и имеет место температурное гашение рекомбинационного излучения. Это связано с уменьшением интеграла перекрытия волновых функций начального и конечного состояний электрона из-за роста энергии перехода. Выводы. Влияние электрон-фононного взаимодействия на рекомбинационные процессы в примесном комплексе $(A^++e)$ в сферически симметричной квантовой точке проявляется в температурном гашении спектральной интенсивности рекомбинационного излучения. Эффект выхода на «плато», по-видимому, является общим для разных механизмов фотолюминесценции.