ї розсіяння на дефектах; крива на акцепторном рівні позначає квадрат хвильової функції марганцю; закруглені стрілки вздовж зони провідності позначають релаксацію електронів до дна зони провідності.
Результати та обговорення
На малюнку 5 показані спектри ГФЛ, отримані від двох гетероструктур (0.11/14.4), (0.11/2.5) і зразків DLT і FM1. Аналіз цих спектрів показує, що спектр зразка з найменшою товщиною GaAs (0.11/2.5) схожий на спектр об'ємного феромагнітного зразка FM1 з концентрацією Mn x ~ 4.5%. З іншого боку, спектр зразка з найбільшою товщиною шарів GaAs (0.11/14.4), більше схожий на спектр легованого GaAs: Mn з концентрацією Mn всього 3.1017 см-3. Особливістю спектра зразка з найбільшою товщиною GaAs (0.11/14.4) є також те, що в ньому, як і в легованому зразку, але на відміну від зразка (0.11/2.5) спостерігається додаткова смуга Eg +?. Обговоримо спочатку природу спектру, що представляє собою сходинку з різким спадом на високо енергетичність краю, який відзначений на малюнку значком 0 ". Раніше в роботі [12] було показано, що такий спектр ГФЛ в зразках, легованих Mn обумовлений рекомбінацією гарячих, фотовозбужденнних електронів з дірками, пов'язаними на нейтральному акцепторе Mn. Як вже зазначалося вище, початкова точка спектру ГФЛ, позначена як '0 'відповідає рекомбінації електронів з точки народження на рівень одиночного акцептора, а спектр, спостережуваний нижче по енергії, відповідає рекомбінації електронів, які зазнали енергетичну релаксацію (див. рис. 3). Очевидно, що початок спектру ГФЛ (точка '0 ') відстоїть від лазерної лінії на величину енергії де, де де визначається простим співвідношенням:
(5)
де EA - енергія іонізації акцептора, а - кінетична енергія фотозбудженого дірки в підзоні важких дірок. У сильно легованих зразках взаємодія сусідніх акцепторів призводить до формування примесной зони. Як відомо, така взаємодія настає, коли відстань між сусідніми акцепторами стає порівнянним з їх Боровським радіусом. Боровський радіус акцептора Mn а ~ 1nm, тому формування примесной зони відбувається відповідно з умовою (6)
(6)
В
Рис. 5 Спектри ГФЛ, отримані від зразків (а) об'ємну низькотемпературний GaAs: Mn (DLT) і гетероструктур (0.11/14.4); (b) магніторазбавленний напівпровідник (FM1) і гетероструктур (0.11/2.5); енергія збудження 1.96 еВ; залежність знята при температурі 5 К. Стрілка позначена як В«laserВ» показує енергію збудження. Стрілка позначена В«0В» показує енергію рекомбінації електронів з точки народження. Фотолюмінесценція, обумовлена ​​рекомбінацією з рівнів подвійного донора марганцю на рівень дірок в спін-орбітально відщепленні підзоні, позначена стрілкою В«Eg + ДВ»
при концентрації n ~ 1021 см-3, що відповідає процентному вмісту марганцю 1 - 2%. Співвідношення (5) з урахуванням розщеплення рівня в домішкову зону записується таким чином:
(7)
де Д - ширина примесной зони. Саме, формування примесной зони і пояснює зрушення в високочастотну область почала спектру ГФЛ (точка '0 ') у зразку з найменшою шириною шарів GaAs. p align="justify"> Порівнюючи спектри сверхрешетки з найменшою відстанню між д - шарами (2.5нм) і об'ємного зразка FM1 (рис. 5 (б)) видно, що вони мають схожу структуру. У той час як спектр СР з найбільшою товщиною шару GaAs (14.4нм) схожий на спектр, отриманий від зразка DLT (рис. 5 (а)). p align="justify"> Грунтуючись на тому, що число д - шарів у всіх сверхрешетках однаково (40) і фоновий рівень марганцю в областях GaAs не залежатиме від товщини розділяє шару, природно припустити, що структура спектрів сверхрешеток з різними товщинами шарів GaAs буде однакова. Однак, в силу того що реальний розподіл марганцю відрізняється від ідеального (див. рис.1 (а)), тобто 80% марганцю в першому монослое і 20% в сусідніх монослоях це припущення не підтвердилося, що видно з малюнка 5. p align="justify"> Високо енергетичним хвіст люмінесценції у всіх зразках пояснюється випромінювальної рекомбінацією гарячих електронів з точки народження на рівні одиночних Mn або в домішкову зону утворену Mn, що пояснено схемою переходів на малюнку 6 (а). Обговоримо особливості спектрів ГФЛ в наших гетероструктурах і їх залежність від відстані між д - шарами. Перш за все звертає на себе увагу той факт, що інтенсивність спектру ГФЛ зменшується при зменшенні енергії рекомбінуючих електронів. Цей спад інтенсивності можна пояснити важливою роллю безвипромінювальної рекомбінації у формуванні спектру ГФЛ. Наявність дефектів обумовлює Безвипромінювальні переходи електронів на рівні дефектів при їх релаксації до дну зони, в результаті чого число, рекомбінуючих на рівні акцепторів, носіїв, що дають внесок у люмінесценцію, зменшується від...
