Фотоиндуцированное перераспределение заряда и его влияние на экситонные состояния в гетероструктурах Zn(Cd)Se/ZnMgSSe/GaAs с квантовыми ямами

Методами сканирующей зондовой микроскопии и оптической спектроскопии в диапазоне температур 5–300 K исследовано фотоиндуцированное перераспределение заряда в гетероструктурах с квантовыми ямами Zn(Cd)Se/ZnMgSSe/GaAs при различных режимах оптического возбуждения. Возбуждение образцов излучением с энергией кванта, превышающей ширину запрещенной зоны Zn(Cd)Se, приводит к накоплению электронов в квантовых ямах, регистрируемому с помощью сканирующей микроскопии сопротивления растекания тока. При умеренных плотностях возбуждения (до 25 W/cm$^2$) и температурах 80–100 K плотность квазидвумерного электронного газа, формирующегося в квантовых ямах, на несколько порядков превышает плотность электрон-дырочных пар, генерируемых возбуждающим излучением. Избыточная концентрация электронов в квантовой яме приводит к уширению экситонных резонансов и увеличению относительной интенсивности линии излучения связанного на доноре экситона, а также определяет рост квантового выхода люминесценции по мере увеличения интенсивности возбуждения. Дополнительная подсветка с энергией кванта, меньшей ширины запрещенной зоны Zn(Cd)Se, уменьшает концентрацию избыточных электронов в квантовых ямах. Данное влияние подсветки наблюдается при температуре порядка 100 K и практически полностью подавляется при 5 K. Совокупность полученных результатов объясняется в рамках представлений об образовании потенциального барьера для электронов на интерфейсе ZnMgSSe/GaAs и особенностями рекомбинационных процессов в электрон-дырочной системе, содержащей примесные центры с разными зарядовыми состояниями.