Светоизлучающие туннельные наноструктуры на основе квантовых точек в матрице кремния и арсенида галлия

Исследованы светоизлучающие гетероструктуры InGaAs/GaAs и Ge/Si, активная область которых состояла из системы разноразмерных нанообъектов: слоев квантовых точек, квантовых ям и туннельного барьера. Обмен носителями, предшествующий их излучательной рекомбинации, рассмотрен с позиций туннельного взаимодействия нанообъектов. Для системы квантовая яма-слой квантовых точек InGaAs установлен экситонный механизм туннелирования. В таких структурах с барьером тоньше 6 нм обнаружен аномально быстрый перенос носителей (экситонов) из квантовой ямы. Рассмотрена роль надбарьерного резонанса состояний, обеспечивающего “мгновенную” инжекцию в квантовые точки. В структурах Ge/Si получены квантовые точки Ge, имеющие высоту, сравнимую с размытостью интерфейса Ge/Si. Интенсивная люминесценция на длине волны 1.55 мкм в таких структурах объясняется не только высокой плотностью массива островков. В основе модели лежат: (i) повышение силы осциллятора экситона за счет туннельного проникновения электронов в ядро квантовой точки для низких температур ($T<$ 60 K); (ii) перераспределение электронных состояний в подзонах $\Delta_2$–$\Delta_4$ при повышении температуры до комнатной. На исследованных структурах обоих типов изготовлены светоизлучающие диоды. Проверены варианты конфигурации активной области. Показано, что селективная накачка инжектора и туннельный перенос “холодных” носителей (экситонов) эффективнее, чем их прямой захват в наноэмиттер.