Влияние толщины верхнего узкозонного слоя на концентрацию двумерных электронов в инвертированных гетероструктурах InP/In$_{0.53}$Ga$_{0.47}$As

При низких температурах исследованы селективно легированные гетероструктуры InP/In$_{0.53}$Ga$_{0.47}$As инвертированного типа как в равновесии — исходном состоянии, так и в режиме замороженной фотопроводимости (ЗФП). Обнаружено, что при уменьшении толщины верхнего узкозонного слоя от 2 до 0.15 мкм концентрация двумерных электронов в исходном состоянии снижается, а в состоянии насыщения ЗФП практически не изменяется. Предложена теоретическая модель, учитывающая перезарядку поверхностных состояний, связанную с влиянием гетерограницы и освещения. Сопоставление с экспериментом показало, что эта модель качественно и количественно описывает изменение параметров гетероструктуры InP/In$_{0.53}$Ga$_{0.47}$As при уменьшении толщины верхнего узкозонного слоя как в исходном состоянии, так и в режиме ЗФП при величине энергии пиннинга уровня Ферми $E_{s}=(0.3\pm 0.05)$ эВ на поверхности InGaAs.
Экспериментально и теоретически определена критическая толщина слоя InGaAs, ниже которой двумерная проводимость в гетероструктуре отсутствует. Рассчитана зависимость этой критической толщины от параметров слоев гетероструктуры.