Spectroscopic studies of III-V semiconductors in two, one and zero dimensions

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish I slutet av 1800-talet gjordes upptäckten att atomer bara kan ta upp eller sända ut ljus med vissa våglängder. Denna egenskap beror på att elektronerna endast kan befinna sig i ett av flera diskreta energitillstånd. Man säger att elektronerna är kvantiserade. Kvantiseringen är en effekt av att elektronerna i en atom tvingas hålla sig inom en mycket liten volym. Ju mindre volymen är desto större blir energiuppsplittringen mellan de diskreta energitillstånden. Med dagens avancerade teknik för halvledartillverkning är det nu möjligt att göra artificiella strukturer i en halvledare som är så små att kvantiseringen går att studera. Elektronrörelsen i dessa konstgjorda strukturer behöver inte vara fullständigt kvantiserad. Genom att kvantisera rörelsen i en riktning får man ett tvådimensionellt system där elektronerna kan röra sig fritt i ett plan. En sådan struktur kallas för en kvantbrunn. På samma sätt kan man göra en- och nolldimensionella system, sk kvanttrådar och kvantprickar, där rörelsen i två respektive tre riktningar är kvantiserad. Sådana strukturer är i allmänhet uppbyggda av två olika halvledarmaterial. Kvantbrunnen består av ett tunt skikt, kvanttråden av en small sträng och kvantpricken av en liten volym av en halvledare inbakad i en annan. I den här avhandlingen studeras elektronernas energistruktur i kvantbrunnar, kvanttrådar och kvantprickar med hjälp av optisk spektroskopi. Resultaten presenteras i tio artiklar. Artikel I till och med IV behandlar kvantbrunnar av GaAs och GaInAs i InP och diskuterar dels energistrukturen och dels tillverkningsmetodens inverkan på gränsytan mellan de båda halvledarmaterialen. I artikel V och VI studeras kvanttrådar med särskild tonvikt på hur dessa fångar in elektroner. Artikel VII till och med X handlar om kvantprickar, alla tillverkade med sk Stranski-Krastanow-tillväxt. Denna teknik ger i grunden en oordnad placering av kvantprickarna men i artikel VIII visas hur man kan styra var kvantprickarna bildas. I undersökningar av en- och nolldimensionsionella strukturer mäter man i allmänhet ett medelvärde av ett stort antal kvanttrådar och kvantprickar. Artikel X är dock en av de första publicerade studierna av en enskild kvantprick. Denna studie ger svar på många frågor men skapar samtidigt nya. Spektroskopi på enskilda kvantobjekt öppnar nya, spännande möjligheter i forskningen på lågdimensionella halvledare.