CdTe/ZnTe自组装量子点的光致发光光谱研究

摘要

我们呈现两种不同，3个单层和12单层（M1），CDTE自组装量子点（SAQD）样品的光致发光（PL）测量。在ZnTe阻挡层上，光谱记录在20 k-300k的温度范围内的光谱。PL Spectra显示两个主要发射带。高能量PL发射ZnTe LO like phonon- (= 204.2（3毫升），= 207.3. （12毫升））辅助解释。主导低能量带呈现到CDTE量子点的地面状态的直接脱消。

1.介绍

最近在研究半导体材料层的性质，在其晶格参数之间的错配，已经观察到了极大的兴趣。在这种层中产生形成自组装量子点的形成的有利条件[1]．宽带隙CdTe/ZnTe体系由于其在短波光电子器件中的潜在应用而倍受关注，但大晶格失配()使得高质量的CdTe/ZnTe结构难以生长[2]．

在迄今为止报告的大多数实验中，研究了大小的尺寸大于激子Bohr半径的圆点[3.-5.]．例如，II-VI CDSE QD的典型大小，其中激子BoHR半径等于3nm，范围略大于此值[3.直径为15 nm [4.]．在这些情况下，Exciton波函数泄漏预计不会在合并内的QD尺寸分布显着变化。因此，对于大的QD，观察到Exciton-Lo声子耦合的大小依赖性。

文献中对类似系统的PL、光致发光激发(PLE)和共振PL光谱进行了详细的测量[1那5.]．为了研究CDTE / Znte SAQD激发中的载流子激发过程，用于ZnTe间隙的能量以识别CdTe QD中的主要载体激发机制[5.]．

在我们早期的论文中，我们使用了远红外光谱学[6.]拉曼侧视检查[7.[谐振拉曼光谱[8.[调查CDTE / ZNTE SAQD的结构和声子属性。通过将该研究扩展到致发光光谱，我们预计可以获得电子结构并获得这些样品的光学性质的完整图像。

2.样本和特征

通过对GaAs底物上的分子束外延生长研究的样品。Cdte缓冲层，4 厚，沉积在基材上。经过0.6 沉积厚的ZnTe层，3或12个单层（M1）CdTe以形成量子点的随机分布。点层覆盖0.1 Znte封装层，其是图中的示意图1．CdTe晶格参数的高失配(6.482）和Znte（6.104 )激发CdTe分子聚集并形成量子点。有关样本增长的进一步详情，请参阅[1]．值得注意的是，所选的样本集使我们能够研究具有不同横向尺寸的量子点（QD）。即，CDTE QD非常小，并且如通过透射电子显微镜和磁光发光测量估计，它们的横向尺寸在3mL样品中直径为2-4nm的顺序。在第二个样品（12mL）中，没有CDTE岛;也就是说，存在由合金材料包围的CDTE区域的层。这项工作侧重于强调这两种情况的不同性质。

分别用ar线(514.5 nm、501.7 nm、496.5 nm、488 nm)和kr线(647.5 nm)激发光致发光光谱(PL)，用Jobin Yvon U模型测量-1000单色器，具有传统的光版系统。所有AR激光线在ZnTe屏障层上激发激子。

3.结果与讨论

利用PL光谱对其电子带结构进行了表征。PL光谱依赖于能量激发。在氩激光激发的情况下，PL谱显示两个主要发射峰。典型的PL谱如图所示2和3.．分开注册的频带，不需要额外的分析来遵循对应于这些带的最大发射的能量的温度依赖性。所有测量结果都呈现在图中4.．

我们强调测量间隔结束时温度的峰值位置。如果是3ml;我们有2。26 eV (）和1.84 ev（) K, and 2.346 eV (）和2.17 EV（)K。的变化能源约为85米，更改约为330 mev。高级的圆形偏移-能量峰值随着温度的增加是相同的偏移顺序，即人们期望来自Znte带隙的温度诱导的收缩。即使在室温下也会注册该峰值。低偏移的速度-能量峰值随着温度的增加远大于一个人们期望来自CDTE带隙的温度诱导的收缩的变化。在12毫升的情况下;我们有2.307 ev（）和2.11 EV（) K, and 2.337 eV (）和2.13 ev（)K。的变化能源大约是30米，变化大约是20米。红色的-两个带的偏移随着温度升高的低于值，所以可以从ZnTe和Cdte带隙的温度诱导的缩收所期望的值。

乐队能量与温度几乎线性变化，如图所示4.．高能峰,，与Znte屏障的带隙有关[9.]．低-频带,，与CDTE量子点中的重组有关[5.]．MP谐振过程在温度低于200k时登记。对于高发射能量的量子点来说，这一过程占主导地位，也就是说，可能具有较小的尺寸[5.]．

量子点中局域态的能量由量子点的PL发射特性在实验中记录，可以很好地用有效量子点描述-具有抛物线能带的质量近似（EMA）。电子转换的计算在EMA中完成[10.]．CDTE和ZNTE，有效质量和传导和价偏移的参数从文献转移[11.]．如果我们假设一个粒子是球形对称的，即CdTe单球被ZnTe包围，在3ml与实验相符的情况下，量子点直径的计算值为3nm价值。

在两层Znte之间添加大量CDTE时，预计会找到更大的QD。结果是能量会降低。对于12毫升样本，不符合这一期望;见图4.．为了解释12毫升案例的实验结果，我们使用模型核心/壳型纳米结构，其中QD是梯度组成。半径的CDTE核心被同心球形层包围作文(与从中心的层距离成比例），最后从半径到达经过．我们假设量子点中的电子和空穴处于球形阶跃能量阱中。周围Cd的浓度逐渐减少（）， 一步步。我们认为，有效的群众和传导和价值抵消成比例地改变．这些中间层的存在，作为分级组成的模型，影响迅速的电子，孔和激子光谱。用于测量芯的直径为1.55nm，外球的直径为6.48nm。

在3毫升的情况下，有低能量峰的红色偏移（）随着温度的增加，该温度远远大于换档，所以可以从CDTE带隙的温度诱导的收缩所期望。在我们看来，即使在3毫升的情况下，由于相互积分，也存在QD化学成分和QD尺寸分布的波动。因此，我们处理相应潜力的不同深度的QDS的集合。在点集合中的载体中的热诱导再分布导致光致发光能量的能量移位。反对在12mL Cdte样品中，由于层的相对均匀的厚度，所有的过渡都保存所有转变。

当样品兴奋时 nm Kr-laser line, PL takes place only in the buffer layer of CdTe which is clearly seen in Figures4.和5.．PL排放峰值及其强度的温度依赖性与为CDTE散装晶体注册的依赖性相同。

原理上，注册MP谐振过程(见图)2和3..)可以用下式描述:;和E.是事件光子能量和电子过渡能量[9.]， is the phonon energy, and K is the MP order.

中压排放未登记于K。MP emission processes are registered at temperature belowK(对于2.41eV激光能量，）.这个方程意味着当散射光子的能量接近能量时，拉曼线变得强烈增强。这是由图中顶部的箭头示意性地呈现4.．

4.结论

本文研究了CDTE / Znte自组装量子点（SAQDS）生长的CDTE / ZnTe自组装的结构和光学性质。光致发光光谱由两个主要发射峰组成：连接到有关CdTe QD电子孔重组的屏障带隙和低能量带的高能量带。该系统中存在两种放松机制：直接放松到CDTE量子点Exciton接地状态和光学声子辅助卸释。似乎在ZnTe屏障层中嵌入时的CDTE量子点是非常有效的载体接收器。通过逐渐构图模拟的异质结构造型，巨大的基本过渡能量影响。本观察可能有助于改善对光学和微观结构性质的理解自组装量子点。记录的多声子发射过程依赖于温度。当散射光子的能量接近能量时，相应的脑桥线增强。

致谢

波兰科学院与塞尔维亚科院科学院科学协议协议支持这项工作。塞尔维亚的工作得到了塞尔维亚理学部（项目141028）的支持。

参考文献

1. S. Mackowski，“Cdte / Znte量子点 - 生长和光学性质”薄的实体薄膜，卷。412，没有。1-2，pp。96-106，2002。视图:出版商网站|谷歌学术
2. S. Mackowski，G. Karczewski，T.Wojtowicz等，“CDTE / Znte Supertrices中的岛屿相关的结构和光学证据”应用物理快报，卷。78，没有。24，PP。3884-3886,2001。视图:出版商网站|谷歌学术
3. C. S. Kim，M. Kim，S. Lee等，“2D前体和交叉在ZnSe上自组装Cdse量子点演变中的据证明，”物理评论快报，卷。85，没有。5，pp。1124-1127,2000。视图:出版商网站|谷歌学术
4. H. Kirmse, R. Schneider, M. Rabe, W. Neumann, F. Henneberger，“自组装CdSe/ZnSe量子点的透射电子显微镜研究”，应用物理快报，卷。72，没有。11，PP。1329-1331,1998。视图:出版商网站|谷歌学术
5. T. A. Nguyen, S. Mackowski, H. E. Jackson等，“2-6个自组装量子点的共振光谱:激发态和激子-纵向光学声子耦合”，物理评论B第70卷，没有。文章编号125306,8页，2004年。视图:出版商网站|谷歌学术
6. N. Romcevic，M.Romcevic，R.Kostic等，“CDTE / ZnTe自组装量子点的远红外光谱，”合金与化合物杂志，卷。481，没有。1-2，pp。6-9,2009。视图:出版商网站|谷歌学术
7. N.Romcevic，M.Romcevic，R.Kostic等，“CDTE / Znte自组装量子点的共振拉曼光谱”，物理学报，卷。116，没有。1，pp。88-90,2009。视图:谷歌学术
8. N. Romčević， M. Romčević， R. Kostić， D. Stojanović， G. Karczewski，和R. Galazka，“CdTe/ZnTe自组装量子点的拉曼光谱”，微电子学杂志，卷。40，不。4-5，第830-831,2009。视图:出版商网站|谷歌学术
9. 张淑丽，沈明勇，袁胜新，“多声子拉曼散射共振与两种激子的耦合”，中国科学(d类)，2011，(10):1143 - 1143${（\text{CDTE.}）}_2{（\text{Znte.}）}_{4.}/\text{Znte.}$短期 - 超晶格多量子阱，“物理评论B(第47卷第40期)19，页12937-12940,1993。视图:出版商网站|谷歌学术
10. M. Tkach, V. Holovatsky, O. Voitsekhivska, M. Mikhalyova，“CdS/B-球形纳米杂质系统的激子-光子相互作用”，physica状态solidi b，卷。203，没有。2，pp。373-386，1997。视图:出版商网站|谷歌学术
11. T. A. Nguyen，2-6自组装量子点的电子结构和光学性质研究， 小姐。论文，辛辛那提大学，俄亥俄州辛辛那提，美国，2006年。

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