» ì Å ° Ë Ñ ¹ Å° q õ m Í ° Ë Ñ m õ u § T Ó Þ X ¢ GaAs/In 0.1 Ga 0.9 As/GaAs º8 ý ¤V R Ë ì Å

(1)

» ì Å ° Ë Ñ ¹ Å° q õ m Í ° Ë Ñ m õ u § T Ó Þ X ¢ GaAs/In 0.1 Ga 0.9 As/GaAs º8 ý ¤V R Ë ì Å

L

| ç ¡¬ £ · 9 - > Ú ^∗

% ò

z @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , â í ß 712-749

,

>

* å

@

/½ ¨@ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , â í ß 712-714 (2003¸ 7 Z 4 9{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

GaAs/In

0.1

Ga

0.9

As/GaAs ½ ¨ ¸\ " f In

^0.1

Ga

0.9

As ¿ ºa \ É r : £ ¤$ í ` ¦ ³ ð F g · ú (SPV) x 9 F g ì

ø Í (PR) ì rF gZ O Ü ¼ Ð ½ ¨ % i . ³ ð F g · ú É r In

0.1

Ga

0.9

As 8 £ x_ ¿ ºa 7 £ x < Ê\ -& ñ /

B

N © (EHP)_ F g < Æ& h µ 1 ÏÒ q tÖ ¦ s 7 £ x Ð K 7 £ x % i . F gì ø Í x 9 d

³

V

ph

/dE

³

Û ¼& 7 à Ô ÐÂ Ò' , In

0.1

Ga

0.9

As/GaAs > \ " f Ò q t$ í ) a l © ` ¦ Franz-Keldysh oscillations(FKOs) Z O ` ¦ 6 x # ½ ¨

% i . ¿ º Û ¼& 7 à Ô! 3 Ü ¼ ÐÂ Ò' ¸Ø ¦ ) a õ H Ä » ô Ç ° ú כ` ¦ ? /% 3 . l © ° ú כ É r ¿ ºa 7 £ x < Ê\

y è % i H X <, s H ¿ ºa 7 £ x < Ê\ ? /Â Ò\ ¶ ú { 9 ) a In

0.1

Ga

0.9

As_ Â Òì r& h ¢ - a o\ _ ô Ç

õ Ð « Ñ ) a .

PACS numbers: 70

Keywords: ³ ð F g · ú , F gì ø Í , In

0.1

Ga

0.9

As

I. " e Â ] Ø

{ 9

ì ø Í& h Ü ¼ Ð, è _ Ó ü t o & h : £ ¤$ í É r ª | 9 _ l ó ø Í õ

$ í © ÷ & H \ x 8 £ x_ & ñ $ í \ ß ¼> ý aÄ º ) a .

In x Ga 1 −x As H In_ ¸$ í ` ¦ & h ] X y ¸] X # Â Ò& ñ

½ +

Ë_ GaAs 0 A\ é ß í H Z O ß ¼ ½ ¨ ¸ < Ê É r ª Ä ºÓ ü t(quantum wells; QWs) ½ ¨ ¸_ Y Us $ s ¸× ¼(laser diodes; LDs),

&

h ü @ F g Ø ¦ l (infrared photodetector), Ã » ¸+ þ A ¦

s 1 l x ¸ à Ô ½ t Û ¼' (psudomorphic high electron mo- bility transistor; HEMT) 1 p x_ [1, 2] F g · l & h è \ ¦ ]

j r : £ ¤$ í ` ¦ ´ òõ & h Ü ¼ Ð ¨ 8 ½ + É Ã º e . t ë ß s 7

á

x] X ½ + Ër ¿ º Ó ü t| 9 _ > : £ ¤$ í É r ¦ 9÷ &# Q ô Ç . _

¸ô Ç@ / Ð $ í © : £ ¤$ í ` ¦ Ð# ï r , ª | 9 _ è ] j

\

½ Ós ÷ & xt ë ß , Õ ªü < ì ø Í@ / Ð o (vacancy) < Ê

É

r # QF M l (dislocation) 1 p x_ < Ês µ 1 ÏÒ q tô Ç â Ä º $ í

© : £ ¤$ í ` ¦ $ K H כ ¹ è Ð 6 x ) a [3–6]. ¢ ¸ô Ç + þ A

`

¦ { 9 Ü ¼v H e > $ í © 8 £ x ¿ ºa (critical layer thickness;

CLT) [7] ¸ ¦ 9 @ / © s ) a . e > $ í © 8 £ x ¿ ºa s ©

`

¦ $ í © ½ + É â Ä º s 7 á x] X ½ + Ë > \ " f Â Òì r& h ¢ - a o\ _ ô

Ç > : £ ¤$ í × æ l © [8, 9] ¸ ' a| s ) a . _ ¸ t

· ú §> µ 1 ÏÒ q t ) a l © É r Ô ¦í HÓ ü t` ¦ ' t · ú § É r r « Ñ_

∗

E-mail: [email protected]

F

gì ø Í (photoreflectance; PR) Û ¼& 7 à Ô! 3 \ " f y © ô Ç Franz- Keldysh oscillations(FKOs) ´ òõ \ ¦ ' a8 £ ¤½ + É Ã º e Ü ¼ 9, ª

½ ¨ ¸\ " f l © _ % ò ¾ ÓÜ ¼ Ð s ñ & h Ò o s 1

l x(red shift) H ª ´ n u Stark ´ òõ (quantum confined Stark effect)\ ¦ [10] Ä »µ 1 Ïr ~ ´ Ã º e .

: r ½ ¨\ " f H In 0.1 Ga 0.9 As 8 £ x_ ¿ ºa \ ¦ y y 700, 1500 x 9 3000 ˚ A Ü ¼ Ð # $ í © ô Ç GaAs/In _0.1 Ga 0.9 As/

GaAs ½ ¨ ¸[ þ t` ¦ ³ ð F g · ú x 9 F gì ø Í (photoreflectance;

PR) Ð ½ ¨ % i . © : r \ " f 8 £ ¤& ñ ô Ç F gì ø Í ü < ³ ð F g

· ú 8 £ ¤& ñ Ü ¼ ÐÂ Ò' 3 p ì r ³ ð F g · ú (third deriva- tive surface photovoltage; d ³ V ph /dE ³ ) Û ¼& 7 à Ô \ ¦ s 6 x

# s 7 á x > \ " f µ 1 ÏÒ q tô Ç l © ` ¦ ¸ % i .

II. ÷ m Ç ] M ö

: r ½ ¨\ " f H ì ø Í] X $ í GaAs 0 A\ F K5 Å q Ä »l l

© 7 £ x Ã ÌZ O (metal organic chemical vapour deposition;

MOCVD) Ü ¼ Ð $ 3000 ˚ A_ GaAs ¢ - aØ æ8 £ x(buffer layer)` ¦ $ í © r v ¦, ¸$ í s 10 % In _0.1 Ga _0.9 As\ ¦ ¿ ºa

\

¦ y y 700, 1500, 3000 ˚ A Ü ¼ Ð Ø Ô> # $ í © r Ê ê, Õ

ª 0 A\ Ö s8 £ x(cap layer) Ü ¼ Ð 1500 ˚ A_ GaAs\ ¦ $ í © r

GaAs/In 0.1 Ga 0.9 As/GaAs ½ ¨ ¸_ r « Ñ% i . : rë H \ " f H

-174-

(2)

Õ

ªa Ë > 1. In 0.1 Ga 0.9 As 8 £ x_ ¿ ºa \ É r ³ ð F g · ú Û

¼& 7 à Ô (S1; 700 ˚ A, S2; 1500 ˚ A, S3; 3000 ˚ A).

r

« Ñ_ ¿ ºa í H Ü ¼ Ð y y S1, S2, S3 ³ ðl ô Ç . ³ ð F g

· ú 8 £ ¤& ñ Ü ¼ Ð H chopped light geometry [11] ~ ½ ÓZ O ` ¦ 6

x # / B N © I \ " f 8 £ ¤& ñ % i Ü ¼ 9, F gì ø Í H ³ ð F g

· ú õ 1 l x{ 9 ô Ç 8 £ ¤& ñ © q ü < # l c (excitation beam)Ü ¼ Ð 6328 ˚ A_ He-Ne Y Us $ \ ¦ 6 x # © : r \ " f r ' % i

.

III. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý

Õ

ªa Ë > 1 É r GaAs/In 0.1 Ga 0.9 As/GaAs ½ ¨ ¸\ ¦ { 9 & ñ ô Ç 200 W_ F g [ jl ü < 25 Hz_ ¸ Å Ò Ã º Ð ¦& ñ # 300 K \ " f 8 £ ¤& ñ ô Ç ³ ð F g · ú Û ¼& 7 à Ô \ ¦ · p כ s .

Õ

ªa Ë >_ E 0 (In 0.1 Ga 0.9 As) ü < E 0 (GaAs)_ ñ H p ì r ³ ð

F g · ú (dV ph /dE) Ü ¼ ÐÂ Ò' ½ ¨ % i H X <, Õ ª ° ú כ É r y y 1.283 x 9 1.425 eV% i . E ⁰ (In 0.1 Ga 0.9 As) ñ H Pan 1 p x s

] jî ß ô Ç [12] d Ü ¼ Ð ½ ¨ô Ç õ ü < ¸ ú { 9 u % i . Õ ª a Ë

>` ¦ Ð S1\ " f S3 Ð ° ú Ã º2 ¤ ³ ð F g · ú Û ¼& 7 à Ô! 3 _

^ & h [ jl 7 £ x % i ` ¦ ÷ rë ß m , 1.25 ∼ 1.35 eV \ " f © @ /& h ñ_ [ jl 7 £ x H d` ¦ ^ ¦ Ã º e . s

Qô Ç & ³ © É r Å Ò Ð r « Ñ_ ¿ ºa x 9 Õ ª\ É r F g < Æ& h µ 1 Ï Ò q

t\ ' a > H X < [13], H o # Q µ 1 ÏÒ q tÖ ¦ \ _ ô Ç ³ ð F g

· ú

(V _ph ) É r 6 £ § õ ° ú É r d [14]Ü ¼ Ð,

Õ

ªa Ë > 2. In _x Ga ₁ _−x As 8 £ x_ ¿ ºa \ É r F gì ø Í Û ¼& 7 à Ô .

V ph ∞Φ(λ) · α(λ) · F (λ) (1) ç

ß | Ä Ìy ³ ð & ³½ + É Ã º e . # l " f, Φ(λ) H F g [ jl , α(λ) H f

¨ Ã º, Õ ªo ¦ F (λ) H ì ø Í ¸^ r « Ñ t H S X í ß U ´s L, f

¨ Ã º > Ã º α, ] X @ / : r ¸ T , Fermi \ -t E f 1 p x \ _ > r

H < ÊÃ ºs . ³ ð F g · ú É r d (1)\ " f Ð1 p w s , y y _

< ÊÃ º\ @ /K _ > r& h s t ë ß , : £ ¤ y ì ø Í ¸^ r « Ñ ? /Â Ò

Ð f ¨ Ã º÷ & H F g µ 1 Ï_ ª \ Ò q t$ í ÷ & H -& ñ /

B

N © (electron-hole pairs; EHP)_ x 9 ¸ Å Ò ) a % ò ¾ Ó` ¦ p

2 ; . # l " f, Ö s8 £ x Ü ¼ Ð 6 x ) a GaAs\ ¦ È Òõ ô Ç { 9 & ñ ô

Ç F g µ 1 Ï É r ? /Â Ò_ ¿ ºa É r In 0.1 Ga 0.9 As \ x 8 £ x

\

% ò ¾ Ó` ¦ Å Ò> ÷ & H X <, © @ /& h Ü ¼ Ð ¿ º î r In 0.1 Ga 0.9 As 8

£

x \ @ /K " f µ 1 ÏÒ q t ) a -& ñ / B N © _ F g < Æ& h µ 1 ÏÒ q tÖ ¦ s Z } l

M :ë H \ 7 £ x > ) a . Õ ªo ¦, 1.39 eV H % \ " f ‘C’

x

ß ¼ H E 0 (GaAs) ñ\ q K S1\ " f S3 Ð ° ú Ã º Ð

f ` ¦ ^ ¦ Ã º e . s H GaAs ¢ - aØ æ8 £ x Ä »{ 9 ) a Ô ¦í HÓ ü t Ð

"

f In ^0.1 Ga 0.9 As 8 £ x_ ¿ ºa 7 £ x < Ê\ In ^0.1 Ga 0.9 As 8

£

x_ ñ H © @ /& h Ü ¼ Ð 7 £ x H ì ø Í ¢ - aØ æ8 £ x_ ñ

y è÷ &# Q s Qô Ç â ¾ Ós ¦, ¢ ¸ô Ç × æ \ / å L

| ¨

c F gì ø Í ñ\ " f Ì º§ Â > z ` ¦ ^ ¦ Ã º e . s Q ô

Ç + þ A& h ü @ $ í s (extrinsic transition) H 7 £ x

H F g [ jl \ @ /K F g < Æ& h í S \ é ß (optical capture cross section)_ F gÒ q t$ í H o # Q_ í o Ð K : £ ¤& ñ F g [ jl \

@

/K " f í o â ¾ Ó` ¦ ¸ ú Ð# ï r . ¢ ¸ô Ç E ₀ (GaAs) ü < \

(3)

Õ

ªa Ë > 3. FKO t Ã º n\ É r (4/3π)(E n − E g ) ^3/2 _ ° ú כ.

-t s 28 meV & ñ ¸ Ð $ í © r Ä »{ 9 ) a ï ß # Ô ¦ í

HÓ ü t(residual impurity) ò ø Í è(carbon)\ l ) a ñ

Ð « Ñ ) a [15,16].

Õ

ªa Ë > 2 H GaAs/In 0.1 Ga 0.9 As/GaAs ½ ¨ ¸_ F gì ø Í Û ¼

&

7 à Ô \ ¦ · p כ s . Õ ªa Ë >\ " f 1.42 eV H % \ " f ¿ º

>

h_ E 0 (GaAs) ñ ì r o ÷ &# Q ' a8 £ ¤ ÷ &% 3 H X <, y y l ó

ø Í ' a ¢ - aØ æ8 £ x \ " f : r ñ כ Ü ¼ Ð « Ñ÷ & 9, Õ ªa Ë > 1\

"

f% ! 3 ‘C’ ñ F gì ø Í Û ¼& 7 à Ô! 3 © \ " f ± ú Ðî r x ß

¼ + þ AI Ð S3\ " f H In 0.1 Ga 0.9 As 8 £ x_ ¿ ºa

´

òõ (thickness effect) Ð K V , > ì r íô Ç ñ Ð

> ÷ & ¦, E ⁰ (In 0.1 Ga 0.9 As) \ -t s © \ " f 1 l x Å Òl

\

¦ ' a8 £ ¤½ + É Ã º e . S1\ " f S3 Ð ° ú Ã º2 ¤ ñ_ 1 l x Å Ò l

a % v É r ç ß \ " f ¦, S3 r « Ñ\ " f H 8¹ ¡ ¤ Ì º

§ Â

ô Ç 1 l x Å Òl \ ¦ ^ ¦ Ã º e . ¸ H r « Ñ + þ A` ¦ { 9 Ü

¼v t · ú § H e > $ í © 8 £ x ¿ ºa s © \ " f $ í © ÷ &% 3 t ë ß , GaAs_ ¢ - aØ æ8 £ x õ Ö s8 £ x s In 0.1 Ga _0.9 As $ í © 8 £ x \ ² D G Â Ò& h Ü

¼ Ð + þ A` ¦ Å Ò# Q s Qô Ç â ¾ Ós è ß כ Ü ¼ Ð « Ñ ) a

. F g _ \ -t E 0 (In _0.1 Ga _0.9 As) { ç ß \ -t Ð

H % ò % i (E > E ₀ ) \ " f 1 l x É r 6 £ § õ ° ú É r & h H& h + þ A I

(asymptotic form)_ d Ü ¼ Ð è q Ã º e [17,18].

∆R/R ∼ cos

"

4 3

E − E g

~ Ω

3/2 #

(2)

#

l " f, ~Ω H [ O 1 l x : £ ¤$ í \ -t Ð" f (~Ω) ³ = e ² η ² F _int ²

8µ (3)

Õ

ªa Ë > 4. In x Ga 1 −x As 8 £ x_ ¿ ºa \ É r d ³ V ph /dE ³ Û

¼& 7 à Ô .

s

¦, e H _ | ¾ Ó(electric charge), d H e > & h

"

é

¶(dimensionality of critical point), F _int H > l © s

9 µ H ¨ 8 í ß | 9 | ¾ Ó(reduced effective mass)` ¦ · p .

d

(2) ÐÂ Ò' FKOs_ & ñ & h _ ° ú כ É r 6 £ § Ü ¼ Ð Å Ò# Q .

nπ = 4 3

E n − E g

~Ω

^3/2

+ φ (4)

#

l " f n É r FKOs & ñ & h _ t Ã º, φ H e _ _ 0 A © כ ¹

è(arbitrary phase factor)s 9 E ⁿ É r n P : 1 l x & ñ & h _ \ -t s . (E n − E g ) ^3/2 @ / n Õ ªA á Ô ÐÂ Ò' l Ö ¦ l

H l © F _int \ q Y Vô Ç .

Õ

ªa Ë > 3\ " f H d (4)\ ¦ ½ ÓÜ ¼ Ð # , n\ @ /ô Ç (4/3π)(E n − E g ) ^3/2 Õ ªA á Ô\ ¦ ? /% 3 . Õ ªa Ë >` ¦ Ð S1 r « Ñ\ " f © H l Ö ¦ l \ ¦ ° ú ¦, S2ü < S3 r « Ñ\ " f

H / å L y y è < Ê` ¦ ^ ¦ Ã º e .

Õ

ªa Ë > 4\ " f H d ³ V _ph /dE ³ Û ¼& 7 à Ô \ ¦ ? /% 3 . F g

<

Æ& h f ¨ Ã º_ ½ Ó` ¦ ¦ 9 # ¸Ø ¦ ) a d (1)\ " f ³ ð F g

· ú

É r íl F g µ 1 Ï_ [ jl { 9 & ñ ^ & h F g

<

Æ& h [ jl H F g < Æ& h f ¨ Ã ºü < ì ø Í H ¿ º ° ú כ_ ½ + ËÜ ¼ Ð ³ ð & ³

½ +

É Ã º e ¦, 1 l x r \ 1 l x{ 9 ô Ç \ -t % ò % i \ @ /K " f q Y V& h

' a > \ ¦ ° ú H . { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð F gì ø Í Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ ì ø Í _ 3 p ì r < ÊÃ º + þ AI (third derivative functional form;

TDFF) [17,18] Ð H X <, F g < Æ& h f ¨ Ã º\ _ ô Ç ³ ð F

g · ú õ _ ' a > \ ¦ d ³ V ph /dE ³ Ü ¼ Ð ? /% 3 . Õ ªa Ë >` ¦

(4)

Õ

ªa Ë > 5. In 0.1 Ga 0.9 As ¿ ºa \ É r l © _ o.

Ð F gì ø Í Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ · p Õ ªa Ë > 2\ " f è ß כ %

!

3 ¿ ºa 7 £ x < Ê\ E 0 (In 0.1 Ga 0.9 As) { ç ß \ -t s

Õ

ªa Ë > 3_ F gì ø Í ü < d (4)\ ¦ 6 x # d ³ V _ph /dE ³ Û ¼

&

7 à Ô \ " f n\ @ /ô Ç (4/3π)(E n − E g ) ^3/2 l Ö ¦ l ° ú כÜ ¼ Ð Â

F

gì ø Í ÐÂ Ò' % 3 É r õ H Ä » ô Ç â ¾ Ó` ¦ Ð# Å Ò ¦ e

.

IV. + s Ç Â ] Ø

F

ÐÂ Ò' 6 £ § õ ° ú É r : r` ¦ % 3 ` ¦ Ã º e % 3 . ³ ð F g

· ú

É r \ x 8 £ x_ ¿ ºa 7 £ x < Ê\ 7 £ x % i . F gì ø Í

Û ¼& 7 à Ô! 3 Ü ¼ ÐÂ Ò' In 0.1 Ga 0.9 As \ x 8 £ x ¿ ºa \ É r

l © ` ¦ ½ ¨ % i . ¿ ºa 7 £ x ½ + ÉÃ º2 ¤ In 0.1 Ga _0.9 As8 £ x _ Â Òì r& h s ¢ - a \ _ K ? /Â Ò l © s y è % i . ¢ ¸ô Ç d ³ V ph /dE ³ Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ FKOs Z O ` ¦ 6 x # l © ` ¦

½

¨ % i H X <, Õ ª ° ú כ É r F gì ø Í ÐÂ Ò' ½ ¨ô Ç ° ú כõ Ä » ô Ç õ

\ ¦ Ð# Å Ò% 3 .

P c

p 8 ý ò k >

Y c

p w Ã U Ø ô

[1] N. Bachrach-Ashkenishy, L. Kronik, Y. Shapira, Y.

Rosenwaks, M. C. Hanna, M. Leivovich and Prakhya Ram, Appl. Phys. Lett. 68, 879 (1996).

[2] B. Q. Sun, Z. D. Lu, S. Jiang, J. Q. Wu, Z. Y. Xu, Y. Q. Wang, J. N. Wang and W. K. Ge, Appl. Phys.

Lett. 73, 2657 (1998).

[3] N. G. Anderson, J. M. Lo and R. M. Klobas, Appl.

Phys. Lett. 49. 758 (1986).

[4] . K. Seo, M. Heliblum, C. M. Knoedler, W. P. Hong and P. Battacharya, Appl. Phys. Lett. 53, 1946 (1988).

[5] J. C. P. Chang, J. Chen, J. M. Foormande H. H.

Wieder and K. L. Kavanaph, Appl. Phys. Lett. 60, 1129 (1992).

[6] K. Nakajima, J. Cryst. Growth 113, 477 (1991).

[7] I. J. Fritz, Appl. Phys. Lett. 51, 1080 919870.

[8] C. Mailhiot and D. L. smith, J. Vac. Sci. Technol.

A5, 2060 (1987).

[9] B. M. Arora, Sandip Ghosh, Shouvik Datta, Shailen- dra Kumar, Material Science in Semiconductor Pro- cessing 4, 489 (2001).

[10] J. I. Lzpura, J. J. Sanchez, J. L. Sanchez-Rojas, E.

Munoz, Microelectronics Journal 30, 439 (1999).

[11] S. Kumar, T. Ganguli, P. Bhacharya and U. N. Roy, Appl. Phys. Lett. 72, 3020 (1988).

[12] S. H. Pan, H. Shen, Z. Hang, F. H. Pollak, Weihua, Q. Xu, A. P. Masut, C. Lacelle and D. Morris, Phys.

Rev. B38, 3375 (1988).

[13] S. M. Sze, Semiconductor Devices Physics and Tech- nology (Murray Hill, New York, 1985).

[14] D. L. Lile, Surf. Sci. 34, 337 (1973).

[15] Ashen, D. J., Dean, P. J., Mullin, J. B., White. A.

M., J. Phys. Chem. Solids 36, 1041 (1975).

[17] D. E. Aspnes, Phys. Rev. B10, 4228 (1974).

[18] D. E. Aspnes, Surf. Sci. 37, 418 (1973).

(5)

Study on Characteristics of GaAs/In _0.1 Ga _0.9 As/GaAs Structures by Surface Photovoltage and Photoreflectance

Sang-Soo Choi and In-Ho Bae ^∗

Department of physics, Yeungnam University, Kyongsan 712-749

Young Nam Shin

Department of physics Daegu University, Kyongsan 712-714 (Received 9 July 2003)

We have investigated characteristics on thickness of In

0.1

Ga

0.9

As in GaAs/In

x

Ga

1−x

As/GaAs structures by using surface photovoltage (SPV) and photoreflectance (PR) spectroscopies. The SPV increased because the optical generations of electron-hole pair (EHP) were increased. From d

³

V

ph

/dE

³

and PR spectra, the electric field created by lattice-mismatch between In

0.1

Ga

0.9

As and GaAs was calculated by means of Franz-Keldysh oscillations (FKOs). The values from d

³

V

ph

/dE

³

spectra are similar to those obtained from PR. The electric fields are decreased with increasing thickness of In

0.1

Ga

0.9

As. This trend is due to the partially relaxation of In

0.1

Ga

0.9

As between GaAs buffer and cap layers.

PACS numbers: 70

Keywords: Surface photovoltage, Photoreflectance, In

0.1

Ga

0.9

As

∗

E-mail: [email protected]

» ì Å ° Ë Ñ ¹ Å° q õ m Í ° Ë Ñ  m õ u § T  Ó Þ X ¢ GaAs/In 0.1 Ga 0.9 As/GaAs   º8 ý  ¤V R Ë  ì Å 



» ì Å ° Ë Ñ ¹ Å°  q õ m Í ° Ë Ñ  m  õ u § T   Ó Þ X ¢ GaAs/In 0.1 Ga 0.9 As/GaAs   º8 ý  ¤V R Ë  ì Å 

L

| ç ¡¬ £ · 9  - >  Ú ∗

% ò

z  @ / < Æ § Ó ü t o  < Æõ ,  â í ß  712-749

,

>

* å   

@

/½ ¨@ / < Æ § Ó ü t o  < Æõ ,  â í ß  712-714 (2003¸  7 Z 4 9{ 9  ~ Ã Î6 £ §)

GaAs/In

Ga

As/GaAs ½ ¨ ¸\ " f In

Ga

As ¿ ºa \    É r : £ ¤$ í `  ¦ ³ ð  F g  · ú (SPV) x 9 F g ì

ø Í (PR) ì  rF gZ O Ü ¼ Ð   ½ ¨ % i  . ³ ð  F g  · ú  É r In

Ga

As 8 £ x_  ¿ ºa  7 £ x  < Ê\        -& ñ /

B

N  © (EHP)_  F g < Æ& h µ 1 ÏÒ q tÖ  ¦ s  7 £ x  Ð   K  7 £ x  % i  . F gì ø Í  x 9 d

V

/dE

Û ¼& 7 à Ô  ÐÂ Ò' , In

Ga

As/GaAs >   \ " f Ò q t$ í  ) a   l  © `  ¦ Franz-Keldysh oscillations(FKOs) Z O `  ¦  6 x #  ½ ¨

% i  . ¿ º Û ¼& 7 à Ô! 3 Ü ¼ ÐÂ Ò'   ¸Ø  ¦ ) a   õ   H Ä » ô  Ç ° ú כ`  ¦  ? /% 3  .   l  ©  ° ú כ É r ¿ ºa  7 £ x  < Ê\ 



  y   è % i   H X <, s   H ¿ ºa  7 £ x  < Ê\     ? /Â Ò\  ¶ ú { 9  ) a In

Ga

As_  Â Òì  r& h ¢ - a o\  _ ô  Ç

 

õ  Ð  « Ñ  ) a .

PACS numbers: 70

Keywords: ³ ð  F g  · ú , F gì ø Í , In

Ga

As

I. " e Â ] Ø

{ 9

ì ø Í& h Ü ¼ Ð,  è _  Ó ü t o & h : £ ¤$ í  É r  ª | 9 _  l ó ø Í õ

 $ í  © ÷ &  H \ x 8 £ x_    & ñ $ í \     ß ¼>  ý aÄ º  ) a .

In x Ga 1 −x As  H In_   ¸$ í `  ¦ & h ] X y   ¸] X  #      Â Ò& ñ

½ +

Ë_  GaAs 0 A\  é ß í  H Z O ß ¼ ½ ¨ ¸ < Ê É r  ª  Ä ºÓ ü t(quantum wells; QWs) ½ ¨ ¸_  Y Us $  s  ¸× ¼(laser diodes; LDs),

&

h ü @  F g  Ø  ¦ l (infrared photodetector), Ã » ¸+ þ A  ¦ 



 s 1 l x  ¸ à Ô ½ t Û ¼' (psudomorphic high electron mo- bility transistor; HEMT) 1 p x_  [1, 2] F g ·  l & h  è \  ¦ ]

j  r  : £ ¤$ í `  ¦ ´ òõ & h Ü ¼ Ð   ¨ 8 ½ + É Ã º e   . t ë ß  s  7

á

x] X ½ + Ër  ¿ º Ó ü t| 9 _  >   : £ ¤$ í  É r  ¦ 9÷ &# Q  ô  Ç . _ 



¸ô  Ç@ / Ð $ í  ©  : £ ¤$ í `  ¦  Ð# ï  r   ,  ª | 9 _   è  ] j  

\

   ½ Ós  ÷ &  xt ë ß , Õ ªü < ì ø Í@ / Ð    o (vacancy) < Ê

 É

r # QF M l (dislocation) 1 p x_     < Ês  µ 1 ÏÒ q tô  Ç  â Ä º $ í



©  : £ ¤$ í `  ¦ $ K    H כ ¹ è Ð   6 x ) a  [3–6]. ¢ ¸ô  Ç   + þ A

`

 ¦ { 9 Ü ¼v   H e  >  $ í  © 8 £ x ¿ ºa (critical layer thickness;

CLT) [7]  ¸  ¦ 9 @ / © s   ) a . e  >  $ í  © 8 £ x ¿ ºa  s  © 

`

 ¦ $ í  © ½ + É  â Ä º s 7 á x] X ½ + Ë >   \ " f Â Òì  r& h ¢ - a o\  _  ô 

Ç >   : £ ¤$ í ×  æ   l  ©  [8, 9] ¸  ' a| s   ) a . _  ¸ t 

·

ú §>  µ 1 ÏÒ q t ) a   l  ©  É r Ô  ¦í  HÓ ü t`  ¦ '   t  · ú § É r r « Ñ_ 

E-mail: [email protected]

F

gì ø Í (photoreflectance; PR) Û ¼& 7 à Ô! 3 \ " f y © ô  Ç Franz- Keldysh oscillations(FKOs) ´ òõ \  ¦  ' a8 £ ¤½ + É Ã º e  Ü ¼ 9,  ª 



 ½ ¨ ¸\ " f   l  © _  % ò  ¾ ÓÜ ¼ Ð   s    ñ & h Ò  o s  1

l x(red shift)   H  ª  ´ n u Stark ´ òõ (quantum confined Stark effect)\  ¦ [10] Ä »µ 1 Ïr ~ ´ Ã º e   .



: r   ½ ¨\ " f  H In 0.1 Ga 0.9 As 8 £ x_  ¿ ºa \  ¦ y  y   700, 1500 x 9 3000 ˚ A Ü ¼ Ð #  $ í  © ô  Ç GaAs/In 0.1 Ga 0.9 As/

GaAs ½ ¨ ¸[ þ t`  ¦ ³ ð  F g  · ú  x 9 F gì ø Í (photoreflectance;

PR)  Ð   ½ ¨ % i  .  ©  : r \ " f 8 £ ¤& ñ ô  Ç F gì ø Í ü < ³ ð  F g

 

· ú  8 £ ¤& ñ Ü ¼ ÐÂ Ò'  3  p ì  r ³ ð  F g  · ú (third deriva- tive surface photovoltage; d 3 V ph /dE 3 ) Û ¼& 7 à Ô \  ¦ s 6 x

» ì Å ° Ë Ñ ¹ Å° q õ m Í ° Ë Ñ m õ u § T Ó Þ X ¢ GaAs/In 0.1 Ga 0.9 As/GaAs º8 ý ¤V R Ë ì Å

» ì Å ° Ë Ñ ¹ Å° q õ m Í ° Ë Ñ m õ u § T Ó Þ X ¢ GaAs/In 0.1 Ga 0.9 As/GaAs º8 ý ¤V R Ë ì Å

| ç ¡¬ £ · 9 - > Ú ^∗

z @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , â í ß 712-749

* å

/½ ¨@ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , â í ß 712-714 (2003¸ 7 Z 4 9{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

As/GaAs ½ ¨ ¸\ " f In

As ¿ ºa \ É r : £ ¤$ í ` ¦ ³ ð F g · ú (SPV) x 9 F g ì

ø Í (PR) ì rF gZ O Ü ¼ Ð ½ ¨ % i . ³ ð F g · ú É r In

As 8 £ x_ ¿ ºa 7 £ x < Ê\ -& ñ /

N © (EHP)_ F g < Æ& h µ 1 ÏÒ q tÖ ¦ s 7 £ x Ð K 7 £ x % i . F gì ø Í x 9 d

Û ¼& 7 à Ô ÐÂ Ò' , In

As/GaAs > \ " f Ò q t$ í ) a l © ` ¦ Franz-Keldysh oscillations(FKOs) Z O ` ¦ 6 x # ½ ¨

% i . ¿ º Û ¼& 7 à Ô! 3 Ü ¼ ÐÂ Ò' ¸Ø ¦ ) a õ H Ä » ô Ç ° ú כ` ¦ ? /% 3 . l © ° ú כ É r ¿ ºa 7 £ x < Ê\

y è % i H X <, s H ¿ ºa 7 £ x < Ê\ ? /Â Ò\ ¶ ú { 9 ) a In

As_ Â Òì r& h ¢ - a o\ _ ô Ç

õ Ð « Ñ ) a .

Keywords: ³ ð F g · ú , F gì ø Í , In

ì ø Í& h Ü ¼ Ð, è _ Ó ü t o & h : £ ¤$ í É r ª | 9 _ l ó ø Í õ

$ í © ÷ & H \ x 8 £ x_ & ñ $ í \ ß ¼> ý aÄ º ) a .

In x Ga 1 −x As H In_ ¸$ í ` ¦ & h ] X y ¸] X # Â Ò& ñ

Ë_ GaAs 0 A\ é ß í H Z O ß ¼ ½ ¨ ¸ < Ê É r ª Ä ºÓ ü t(quantum wells; QWs) ½ ¨ ¸_ Y Us $ s ¸× ¼(laser diodes; LDs),

h ü @ F g Ø ¦ l (infrared photodetector), Ã » ¸+ þ A ¦

s 1 l x ¸ à Ô ½ t Û ¼' (psudomorphic high electron mo- bility transistor; HEMT) 1 p x_ [1, 2] F g · l & h è \ ¦ ]

j r : £ ¤$ í ` ¦ ´ òõ & h Ü ¼ Ð ¨ 8 ½ + É Ã º e . t ë ß s 7

x] X ½ + Ër ¿ º Ó ü t| 9 _ > : £ ¤$ í É r ¦ 9÷ &# Q ô Ç . _

¸ô Ç@ / Ð $ í © : £ ¤$ í ` ¦ Ð# ï r , ª | 9 _ è ] j

½ Ós ÷ & xt ë ß , Õ ªü < ì ø Í@ / Ð o (vacancy) < Ê

É

r # QF M l (dislocation) 1 p x_ < Ês µ 1 ÏÒ q tô Ç â Ä º $ í

© : £ ¤$ í ` ¦ $ K H כ ¹ è Ð 6 x ) a [3–6]. ¢ ¸ô Ç + þ A

¦ { 9 Ü ¼v H e > $ í © 8 £ x ¿ ºa (critical layer thickness;

CLT) [7] ¸ ¦ 9 @ / © s ) a . e > $ í © 8 £ x ¿ ºa s ©

¦ $ í © ½ + É â Ä º s 7 á x] X ½ + Ë > \ " f Â Òì r& h ¢ - a o\ _ ô

Ç > : £ ¤$ í × æ l © [8, 9] ¸ ' a| s ) a . _ ¸ t

ú §> µ 1 ÏÒ q t ) a l © É r Ô ¦í HÓ ü t` ¦ ' t · ú § É r r « Ñ_

gì ø Í (photoreflectance; PR) Û ¼& 7 à Ô! 3 \ " f y © ô Ç Franz- Keldysh oscillations(FKOs) ´ òõ \ ¦ ' a8 £ ¤½ + É Ã º e Ü ¼ 9, ª

½ ¨ ¸\ " f l © _ % ò ¾ ÓÜ ¼ Ð s ñ & h Ò o s 1

l x(red shift) H ª ´ n u Stark ´ òõ (quantum confined Stark effect)\ ¦ [10] Ä »µ 1 Ïr ~ ´ Ã º e .

: r ½ ¨\ " f H In 0.1 Ga 0.9 As 8 £ x_ ¿ ºa \ ¦ y y 700, 1500 x 9 3000 ˚ A Ü ¼ Ð # $ í © ô Ç GaAs/In _0.1 Ga 0.9 As/

GaAs ½ ¨ ¸[ þ t` ¦ ³ ð F g · ú x 9 F gì ø Í (photoreflectance;

PR) Ð ½ ¨ % i . © : r \ " f 8 £ ¤& ñ ô Ç F gì ø Í ü < ³ ð F g

· ú 8 £ ¤& ñ Ü ¼ ÐÂ Ò' 3 p ì r ³ ð F g · ú (third deriva- tive surface photovoltage; d ³ V ph /dE ³ ) Û ¼& 7 à Ô \ ¦ s 6 x

# s 7 á x > \ " f µ 1 ÏÒ q tô Ç l © ` ¦ ¸ % i .

: r ½ ¨\ " f H ì ø Í] X $ í GaAs 0 A\ F K5 Å q Ä »l l

© 7 £ x Ã ÌZ O (metal organic chemical vapour deposition;

MOCVD) Ü ¼ Ð $ 3000 ˚ A_ GaAs ¢ - aØ æ8 £ x(buffer layer)` ¦ $ í © r v ¦, ¸$ í s 10 % In _0.1 Ga _0.9 As\ ¦ ¿ ºa

¦ y y 700, 1500, 3000 ˚ A Ü ¼ Ð Ø Ô> # $ í © r Ê ê, Õ

ª 0 A\ Ö s8 £ x(cap layer) Ü ¼ Ð 1500 ˚ A_ GaAs\ ¦ $ í © r

GaAs/In 0.1 Ga 0.9 As/GaAs ½ ¨ ¸_ r « Ñ% i . : rë H \ " f H

ªa Ë > 1. In 0.1 Ga 0.9 As 8 £ x_ ¿ ºa \ É r ³ ð F g · ú Û

¼& 7 à Ô (S1; 700 ˚ A, S2; 1500 ˚ A, S3; 3000 ˚ A).

« Ñ_ ¿ ºa í H Ü ¼ Ð y y S1, S2, S3 ³ ðl ô Ç . ³ ð F g

· ú 8 £ ¤& ñ Ü ¼ Ð H chopped light geometry [11] ~ ½ ÓZ O ` ¦ 6

x # / B N © I \ " f 8 £ ¤& ñ % i Ü ¼ 9, F gì ø Í H ³ ð F g

· ú õ 1 l x{ 9 ô Ç 8 £ ¤& ñ © q ü < # l c (excitation beam)Ü ¼ Ð 6328 ˚ A_ He-Ne Y Us $ \ ¦ 6 x # © : r \ " f r ' % i

.

ªa Ë > 1 É r GaAs/In 0.1 Ga 0.9 As/GaAs ½ ¨ ¸\ ¦ { 9 & ñ ô Ç 200 W_ F g [ jl ü < 25 Hz_ ¸ Å Ò Ã º Ð ¦& ñ # 300 K \ " f 8 £ ¤& ñ ô Ç ³ ð F g · ú Û ¼& 7 à Ô \ ¦ · p כ s .

ªa Ë >_ E 0 (In 0.1 Ga 0.9 As) ü < E 0 (GaAs)_ ñ H p ì r ³ ð

F g · ú (dV ph /dE) Ü ¼ ÐÂ Ò' ½ ¨ % i H X <, Õ ª ° ú כ É r y y 1.283 x 9 1.425 eV% i . E ⁰ (In 0.1 Ga 0.9 As) ñ H Pan 1 p x s

] jî ß ô Ç [12] d Ü ¼ Ð ½ ¨ô Ç õ ü < ¸ ú { 9 u % i . Õ ª a Ë

>` ¦ Ð S1\ " f S3 Ð ° ú Ã º2 ¤ ³ ð F g · ú Û ¼& 7 à Ô! 3 _

^ & h [ jl 7 £ x % i ` ¦ ÷ rë ß m , 1.25 ∼ 1.35 eV \ " f © @ /& h ñ_ [ jl 7 £ x H d` ¦ ^ ¦ Ã º e . s

Qô Ç & ³ © É r Å Ò Ð r « Ñ_ ¿ ºa x 9 Õ ª\ É r F g < Æ& h µ 1 Ï Ò q

t\ ' a > H X < [13], H o # Q µ 1 ÏÒ q tÖ ¦ \ _ ô Ç ³ ð F g

(V _ph ) É r 6 £ § õ ° ú É r d [14]Ü ¼ Ð,

ªa Ë > 2. In _x Ga ₁ _−x As 8 £ x_ ¿ ºa \ É r F gì ø Í Û ¼& 7 à Ô .

ß | Ä Ìy ³ ð & ³½ + É Ã º e . # l " f, Φ(λ) H F g [ jl , α(λ) H f

¨ Ã º, Õ ªo ¦ F (λ) H ì ø Í ¸^ r « Ñ t H S X í ß U ´s L, f

¨ Ã º > Ã º α, ] X @ / : r ¸ T , Fermi \ -t E f 1 p x \ _ > r

H < ÊÃ ºs . ³ ð F g · ú É r d (1)\ " f Ð1 p w s , y y _

< ÊÃ º\ @ /K _ > r& h s t ë ß , : £ ¤ y ì ø Í ¸^ r « Ñ ? /Â Ò

Ð f ¨ Ã º÷ & H F g µ 1 Ï_ ª \ Ò q t$ í ÷ & H -& ñ /

N © (electron-hole pairs; EHP)_ x 9 ¸ Å Ò ) a % ò ¾ Ó` ¦ p

2 ; . # l " f, Ö s8 £ x Ü ¼ Ð 6 x ) a GaAs\ ¦ È Òõ ô Ç { 9 & ñ ô

Ç F g µ 1 Ï É r ? /Â Ò_ ¿ ºa É r In 0.1 Ga 0.9 As \ x 8 £ x

% ò ¾ Ó` ¦ Å Ò> ÷ & H X <, © @ /& h Ü ¼ Ð ¿ º î r In 0.1 Ga 0.9 As 8

x \ @ /K " f µ 1 ÏÒ q t ) a -& ñ / B N © _ F g < Æ& h µ 1 ÏÒ q tÖ ¦ s Z } l

M :ë H \ 7 £ x > ) a . Õ ªo ¦, 1.39 eV H % \ " f ‘C’

ß ¼ H E 0 (GaAs) ñ\ q K S1\ " f S3 Ð ° ú Ã º Ð