Усиление фотолюминесценции в гетероструктурах Ge/Si с двойными квантовыми точками

Исследована фотолюминесценция структур с двойными квантовыми точками (КТ), представляющими собой два вертикально-совмещенных Ge-нанокластера, в зависимости от толщины Si-слоя, разделяющего эти нанокластеры. Для структуры с оптимальной толщиной Si-слоя $d=2$ нм наблюдалось семикратное увеличение интегральной интенсивности фотолюминесценции по сравнению со структурами с большей толщиной $d$. Наблюдаемый эффект объясняется увеличением интеграла перекрытия волновых функций электрона и дырки в структуре с оптимальной толщиной спейсера. Увеличение интеграла перекрытия обеспечивается двумя факторами. Первый заключается в том, что электроны в данной структуре локализованы вблизи ребер оснований Ge-нанокластеров, и их волновые функции строятся из состояний $\Delta$ долин, ориентированных в $k$-пространстве перпендикулярно направлению роста [001]. Это приводит к увеличению вероятности проникновения электронов в Ge-области, служащие барьером для электронов. Вторым фактором является неоднородное распределение КТ в плоскости массива (001) – квантовые точки собираются в плотные группы из нескольких КТ. Сильная туннельная связь между точками в группе увеличивает вероятность нахождения дырки на краю квантовой точки, что также способствует увеличению вероятности излучательной рекомбинации.