NONCOMMUTATIVE STRUCTURE OF GaAs QUANTUM WELL INTERFACES AND INEQUIVALENT INTERFACE IMPURITY INCORPORATION

Résumé
Nous prouvons de manière directe la non-commutativité des interfaces AlGaAs/GaAs et GaAs/AlGaAs, par une analyse détaillée du profil des spectres de photoluminescence dans des puits quantiques. Ces puits ont une épaisseur L_z = 5 nm, ils sont obtenus par épitaxie par jets moléculaires à 620°C, avec un taux de croissance de 1 µm/h, avec interruption de la croissance soit à l'une des deux, aux deux ou encore a aucune des interfaces. Nous observons une différence dans la structure cristallographique ainsi que dans l'incorporation des pièges selon le type d'interface. L'interruption de la croissance sur l'interface AlGaAs diminue le rendement quantique des puits. Durant l'interruption de la croissance, un rapide lissage de la surface ainsi que la formation d'ilots de croissance de diamètre supérieur celui de l'exciton bidimensionnel a lieu pour les surfaces GaAs ; au contraire pour les surfaces AlGaAs, aucune formation d'ilots aussi étendus n'a pu etre observée dans les conditions actuelles de croissance de nos échantillons.

Abstract
Direct proof of the noncommutativity of GaAs/AlGaAs and AlGaAs/GaAs interfaces of quantum wells (QW's) of width L_z=5nm is obtained from a careful study and mathematical analysis of the structure and shape of photoluminescence (PL) spectra. QW'S were grown by molecular beam epitaxy (MBE) at 620°C with a rate of 1 µm/h and the growth was interrupted at either one, both, or none of the interfaces. A large difference in the microscopic crystallographic and chemical structure of the two types of interfaces is observed. In addition we observe inequivalent incorporation of impurities and traps at the two interfaces. Interruption of growth at the AlGaAs surface deteriorates the quantum efficiency of QW's. Analysis of the PL lineshape gives clear evidence that the AlGaAs growth surfaces are rougher than the GaAs ones. During growth interruption (GRI) a rapid smoothing and the formation of monolayer growth islands with lateral sizes larger than the diameter of the 2D-exciton occurs only for GaAs surfaces in the samples used for this study. AlGaAs surfaces also become smoother upon GRI but large island formation is not found at the present set of experimental and growth parameters.