CC BY
6
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ сентябрь-октябрь 2022 Том 22 № 5 http://ntv.ifmo.ru/
I/ITMO SCIENTIFIC AND TECHNICAL JOURNAL OF INFORMATION TECHNOLOGIES, MECHANICS AND OPTICS ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ
September-October 2022 Vol. 22 No 5 http://ntv.ifmo.ru/en/
ISSN 2226-1494 (print) ISSN 2500-0373 (online)
doi: 10.17586/2226-1494-2022-22-5-921-928 УДК 621.315.592
Влияние низких температур и термического отжига на оптические свойства квантовых точек InGaPAs
Владислав Васильевич Андрюшкин1®, Анна Сергеевна Драгунова2,
Сергей Дмитриевич Комаров3, Алексей Михайлович Надточий4, Андрей Геннадьевич Гладышев5, Андрей Владимирович Бабичев6, Александр Вячеславович Уваров7, Иннокентий Игоревич Новиков8, Евгений Сергеевич Колодезный9, Леонид Яковлевич Карачинский10, Наталья Владимировна Крыжановская11, Владимир Николаевич Неведомский12, Антон Юрьевич Егоров13, Владислав Евгеньевич Бугров14
1,5Д8,9,1°,14 Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация
2,3,4,11 Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Санкт-Петербург 190008, Российская Федерация
7 Санкт-Петербургский национальный исследовательский Академический университет имени Ж.И. Алфёрова РАН, Санкт-Петербург, 194021, Российская Федерация 7 СПбГЭТУ «ЛЭТИ», Санкт-Петербург, 197376, Российская Федерация
12 Физико-технический институт имени А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, 194021, Российская Федерация
13 ООО «Коннектор Оптикс», Санкт-Петербург, 194292, Российская Федерация
1 vvandrшshkin@itmo.ruи, https://orcid.org/0000-0002-7471-8627
2 adragunova@hse.ru, https://orcid.org/0000-0002-0181-0262
3 skomarov@hse.ru, https://orcid.org/0000-0002-7025-3527
4 anadtochiy@hse.ru, https://orcid.org/0000-0003-0982-907X
5 andrey.gladyshev@connector-optics.com, https://orcid.org/0000-0002-9448-2471
6 andrey.babichev@connector-optics.com, https://orcid.org/0000-0002-3463-4744
7 lumenlight@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-0061-6687
8 innokenty.novikov@itmo.ru, https://orcid.org/0000-0003-1983-0242
9 evgenii_kolodeznyi@itmo.ru, https://orcid.org/0000-0002-3056-8663
10 leonid.karachinsky@connector-optics.com, https://orcid.org/0000-0002-5634-8183
11 nataliakryzh@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-4945-9803
12 nevedom@mail.ioffe.ru, https://orcid.org/0000-0002-7661-9155
13 anton.egorov@connector-optics.com, https://orcid.org/0000-0002-0789-4241
14 vladislav.bougrov@niuitmo.ru, https://orcid.org/0000-0002-5380-645X
Аннотация
Предмет исследования. Представлены результаты исследования оптических свойств низкоплотных квантовых точек InGaPAs. Показано влияние на оптические и структурные свойства квантовых точек низких температур и параметров термического отжига. Метод. Квантовые точки InGaPAs получены методом молекулярно-пучковой эпитаксии за счет замещения фосфора на мышьяк в тонком слое InGaP непосредственно в процессе эпитаксиального роста. Оптические свойства квантовых точек InGaPAs исследованы методом спектроскопии фотолюминесценции, в том числе при температуре жидкого азота (-196 °С), что позволило определить особенности безызлучательной рекомбинации в исследуемых гетероструктурах. Гетероструктуры были подвергнуты кратковременному термическому отжигу при температурах 600 и 650 °С в течение 2 мин для оценки влияния отжига на оптические и структурные свойства квантовых точек. Основные результаты. Показано, что при температуре -196 °С вклад безызлучательной рекомбинации можно считать несущественным для всего измеряемого диапазона мощности накачки. При температуре -73 °С наибольший вклад в безызлучательную рекомбинацию вносит рекомбинация Шоккли-Рида. Кратковременный отжиг гетероструктур может уменьшить
© Андрюшкин В.В., Драгунова А.С., Комаров С.Д., Надточий А.М., Гладышев А.Г., Бабичев А.В., Уваров А.В., Новиков И.И., Колодезный Е.С., Карачинский Л.Я., Крыжановская Н.В, Неведомский В.Н., Егоров А.Ю., Бугров В.Е., 2022
количество точечных дефектов, что приводит к росту эффективности фотолюминесценции и уменьшению ее полуширины. Практическая значимость. Полученные квантовые точки InGaPAs, а также оригинальный метод их получения могут найти применение при создании источников одиночных фотонов на основе микрорезонаторов. Представленные экспериментальные результаты должны быть учтены при реализации таких источников, в частности при оптимизации ширины и интенсивности линии излучения. Ключевые слова
квантовые точки, гетероструктуры, молекулярно-пучковая эпитаксия, полупроводники, источники одиночных
фотонов
Благодарности
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, проект тематики научных исследований № 2019-1442 в части низкотемпературных измерений. Исследования влияния быстрого термического отжига осуществлены в рамках Программы фундаментальных исследований НИУ ВШЭ. Ссылка для цитирования: Андрюшкин В.В., Драгунова А.С., Комаров С.Д., Надточий А.М., Гладышев А.Г., Бабичев А.В., Уваров А.В., Новиков И.И., Колодезный Е.С., Карачинский Л.Я., Крыжановская Н.В, Неведомский В.Н., Егоров А.Ю., Бугров В.Е. Влияние низких температур и термического отжига на оптические свойства квантовых точек InGaPAs // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2022. Т. 22, № 5. С. 921-928. doi: 10.17586/2226-1494-2022-22-5-921-928
Influence of low temperatures and thermal annealing on the optical properties
of InGaPAs quantum dots
Vladislav V. Andryushkin1H, Anna S. Dragunova2, Sergey D. Komarov3, Alexey M. Nadtochiy4, Andrey G. Gladyshev5, Andrey V. Babichev6, Alexander V. Uvarov7, Innokenty I. Novikov8, Evgenii S. Kolodezny9, Leonid Ya. Karachinsky10, Natalia V. Kryzhanovskaya11, Vladimir N. Nevedomskii12, Anton Yu. Egorov13, Vladislav E. Bougrov14 1,5,(5,8,9,10,14 ITMO University, Saint Petersburg, 197101, Russian Federation 2,3,4,n HSE University, Saint Petersburg, 190008, Russian Federation
7 National Research Academic Alferov University of the Russian Academy of Sciences, Saint Petersburg, 194021, Russian Federation
7 ETU "LETI", Saint Petersburg, 197376, Russian Federation
12 Ioffe Physical-Technical Institute of the Russian Academy of Sciences, Saint Petersburg, 194021, Russian Federation
13 Connector Optics LLC, Saint Petersburg, 194292, Russian Federation
1 vvandriushkin@itmo.rus, https://orcid.org/0000-0002-7471-8627
2 adragunova@hse.ru, https://orcid.org/0000-0002-0181-0262
3 skomarov@hse.ru, https://orcid.org/0000-0002-7025-3527
4 anadtochiy@hse.ru, https://orcid.org/0000-0003-0982-907X
5 andrey.gladyshev@connector-optics.com, https://orcid.org/0000-0002-9448-2471
6 andrey.babichev@connector-optics.com, https://orcid.org/0000-0002-3463-4744
7 lumenlight@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-0061-6687
8 innokenty.novikov@itmo.ru, https://orcid.org/0000-0003-1983-0242
9 evgenii_kolodeznyi@itmo.ru, https://orcid.org/0000-0002-3056-8663
10 leonid.karachinsky@connector-optics.com, https://orcid.org/0000-0002-5634-8183
11 nataliakryzh@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-4945-9803
12 nevedom@mail.ioffe.ru, https://orcid.org/0000-0002-7661-9155
13 anton.egorov@connector-optics.com, https://orcid.org/0000-0002-0789-4241
14 vladislav.bougrov@niuitmo.ru, https://orcid.org/0000-0002-5380-645X
Abstract
The results of the study of the optical properties of low-density InGaPAs quantum dots, as well as the effect of low temperatures and thermal annealing parameters on their optical and structural properties were presented. InGaPAs quantum dots were formed by substituting phosphorus with arsenic in InGaP layer directly during epitaxial growth. The optical properties of InGaPAs quantum dots were studied by photoluminescence (PL) spectroscopy. Photoluminescence spectra at liquid nitrogen temperature (-196 °С) made it possible to determine the features of nonradiative recombination in heterostructures. The heterostructures were subjected to short-term thermal annealing at temperatures of 600 and 650 °C for 2 min to estimate the effect of annealing on the optical and structural properties of quantum dots. It was shown that at -196 °С the contribution of nonradiative recombination can be considered insignificant for the entire measured range of pumping power rage but at temperatures above -73 °С, the contribution of nonradiative Shockley-Reed recombination can be observed. Rapid thermal annealing of InGaPAs quantum dots led to reduce the number of point defects and growth of PL intensity. InGaPAs quantum dots and substitution method can find their application in the creation of single photon sources. The presented experimental results should be considered for implementing such sources, especially for optimizing the width and intensity of the radiation line. Keywords
quantum dots, heterostructure, molecular-beam epitaxy, semiconductors, single-photon source
Acknowledgements
This work was supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (research project No. 2019-1442) in the part of low temperature measurements. The studies on influence of rapid thermal annealing was implemented in the framework of the Basic Research Program at the HSE University.
For citation: Andryushkin V.V., Dragunova A.S., Komarov S.D., Nadtochiy A.M., Gladyshev A.G., Babichev A.V., Uvarov A.V, Novikov I.I., Kolodeznyi E.S., Karachinsky L.Ya., Kryzhanovskaya N.V., Nevedomskii V.N., Egorov A.Yu., Bougrov V.E. Influence of low temperatures and thermal annealing on the optical properties of InGaPAs quantum dots. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics, 2022, vol. 22, no. 5, pp. 921-928 (in Russian). doi: 10.17586/2226-1494-2022-22-5-921-928
Введение
В настоящее время большой интерес представляет создание эффективных и компактных источников одиночных фотонов и матричных микроизлучателей для применения в системах оптической квантовой криптографии [1-5]. Наиболее перспективные наноразмерные объекты на роль таких излучателей — помещенные в микрорезонатор квантовые точки (КТ). Однако к КТ для применения в квантовой криптографии предъявляется требование - малая плотность (менее 11010 см-2) [6]. В работах [7, 8] показано, что в гетероструктурах, полученных методом молекулярно-пучковой эпитак-сии, при замещении в процессе роста фосфора в тонком слое InGaP на мышьяк происходит формирование низкоплотных КТ, которые перспективны для источников одиночных фотонов [9]. Основываясь на результатах трансмиссионной электронной микроскопии, оценочная плотность КТ составила 1,3 1010 см-2, пик фотолюминесценции лежал в спектральном диапазоне 952-978 нм при комнатной температуре. Спектральная ширина пика фотолюминесценции, связанного с КТ, обусловлена изменениями толщины слоя InGaP, температуры подложки и времени воздействия в потоке мышьяка во время эпитаксиального роста [7, 8] и не превышала 75 мэВ для комнатной температуры. В настоящей работе представлены подробные исследования оптических свойств гетероструктур с InGaPAs КТ. Показано исследование методом спектроскопии фотолюминесценции излучательных параметров КТ InGaPAs в диапазоне температур от -196 до -27 °С. Выполнен анализ рекомбинационных процессов в исследуемых гетероструктурах. Изучено влияние быстрого термического отжига гетероструктур на их оптические и структурные свойства.
Материалы и методы исследования
Получение образцов. Серия из трех гетероструктур (С1, С2, С3) получена на полуизолирующих подложках GaAs методом молекулярно-пучковой эпитаксии с использованием промышленной установки Riber 49.
Структуры состоят из буферного слоя GaAs толщиной 100 нм, обкладки GaAs — 200 нм, ограниченной со стороны подложки и поверхности барьерами AlGaAs толщинами по 100 нм. Верхний барьер прикрыт слоем GaAs толщиной 5 нм для предотвращения процесса окисления. В центр обкладки помещен решеточно-со-гласованный с подложкой слой InGaP. Все структуры выращены при температуре 580 °C. КТ в гетерострук-туре сформированы путем замещения атомов фосфора на атомы мышьяка в исходном слое InGaP. Для этого после осаждения слоя InGaP в потоке фосфора происходила остановка роста и замена потока фосфора на поток мышьяка в течение 30 с. Затем выполнена выдержка ростовой поверхности исключительно в потоке мышьяка в течение 5-10 мин, во время которой происходило замещение атомов элементов пятой группы с последующим формированием КТ InGaPAs за счет релаксации растущего напряжения в преобразуемом слое InGaPAs. Выдержка слоя InGaP в потоке мышьяка проведена при температуре 520-535 °С. После этого слой InGaPAs заращивался прикрышкой GaAs толщиной 5 нм, и происходили остановка роста и подъем температуры подложки до 580 °С в течение 3 мин.
Полученные гетероструктуры имеют отличия друг от друга следующими параметрами: температурой подложки во время роста, толщиной изначального слоя InGaP и временем выдержки гетероструктуры в потоке мышьяка. Время выдержки определено суммой замены атомов элементов пятой группы (0,5 мин) и выдержкой гетероструктуры непосредственно в потоке мышьяка. Значения данных параметров для всех полученных образцов гетероструктур представлены в таблице.
Методы и аппаратура исследования. Проведены исследования эффективности фотолюминесценции в диапазоне температур от -196 до -27 °С. Для низкотемпературных измерений образцы размещены в криостате Janis ST-500, обеспечивающем прецизионный контроль температуры. Возбуждение фотолюминесценции произведено YLF:Nd+3 лазером с длиной волны 527 нм. Фокусировка лазера на образец выполнена с помощью линзы 5x Mitutoyo Plan Apo NIR. Спектр фотолюминесценции собран системой фокусирующих линз и детек-
Таблица. Параметры роста гетероструктур Table. Heterostructures growth parameters
Гетероструктура Толщина слоя InGaP, нм Время выдержки, мин Температура подложки во время выдержки, °С
С1 2,0 5 520
С2 2,0 5 (0,5 + 4,5) 535
С3 3,0 10 (0,5 + 9,5) 535
тирующеи системой, которая, в свою очередь, включала монохроматор Sol instruments MS5204i и кремниевый фотодетектор, расположенный на выходе монохромато-ра. После этого образцы были подвергнуты быстрому термическому отжигу при температурах 600 и 650 °С для исследования влияния отжига на оптические свойства InGaPAs КТ.
Результаты и обсуждение
Спектры фотолюминесценции гетероструктур С1-С3 продемонстрировали схожее поведение при различных температурах. На рис. 1 представлены спектры фотолюминесценции гетероструктур при различных температурах и постоянной мощности оптической накачки равной 4,19 мВт.
Для анализа зависимости интегральной интенсивности (мощности) излучения от уровня возбуждения предположим, что полная скорость излучательной рекомбинации в активной области выражается [10, 11]:
P = VBn2,
(1)
где V — объем активной области; В — коэффициент излучательной рекомбинации; п — концентрация носителей зарядов.
Коэффициент В не зависит от концентрации носителей зарядов ниже порога инверсии заселенности [12]. Предположим, что имеются три принципиальных канала рекомбинации: излучательная; безызлучательная, линейно зависящая от концентрации носителей зарядов; Оже-рекомбинация. Тогда для полной скорости безыз-лучательной рекомбинации используем выражение:
K = F— + Cn3
(2)
где C — эффективный коэффициент Оже-рекомбина-ции; тпг — время безызлучательной рекомбинации Шоккли-Рида.
Примем, что рекомбинация вне активной области пренебрежимо мала, тогда для полного рекомбинаци-онного тока запишем:
l = e(P + K),
(3)
где е — заряд электрона.
Использование линейного детектора мощности и неизменность условий измерений во время эксперимента позволяет относительно легко измерить фиксированную долю излучаемой интенсивности. Основываясь на данном утверждении, интенсивность получим в виде:
PeXt = RP,
(4)
где Рех( — выходная интегральная интенсивности (измеренная мощность); R — коэффициент пропорциональности между измеренной и излучаемой ин-тенсивностями; Р — полная выходная мощность (интегральная интенсивность).
Используя выражения (1)-(4), получим выражение для обратной эффективности спонтанной излучатель-ной рекомбинации:
е
= — + R
R
1/2
1/2
1
1
т 2В1\Р
Лиг "/Х-* ез
1/2
(5)
Таким образом, измерение зависимости выходной интегральной интенсивности спонтанного излучения от уровня возбуждения и последующая аппроксимация измеренной зависимости кривой вида (5) позволяют получить информацию о процессах безызлучательной рекомбинации в гетероструктурах С1-С3. На рис. 2 представлены зависимости обратной эффективности спонтанной рекомбинации от корня из выходной интегральной интенсивности для температур 27 °С и -73 °С. Аппроксимация экспериментальных данных кривой
800
1000
Длина волны, нм
s s
я
«
U
я
о
о »
О
Ê
о «
я 5
О »
U Ё s
0,001 -
800
1000
Длина волны, нм
Рис. 1. Спектры фотолюминесценции гетероструктур C1-C3, полученные при температурах: -196 °С (a) и -73 °С (b) Fig. 1. PL spectra of C1-C3 heterostructures measured at temperatures -196 °С (a) and -73 °С (b)
О 100 200 300 0 20 40
усл. ед. {Ра,)т, усл. ед.
Рис. 2. Зависимость обратной эффективности спонтанной рекомбинации от корня из оптической мощности в гетероструктурах при температурах: -196 °С (a) и -73 °С (b) Fig. 2. Inverse of the spontaneous recombination efficiency versus the square root of the optical power for heterostructures
at -196 °С (a) and -73 °С (b)
вида A + B/x + Cx позволяет вычислить коэффициенты при (Pex,t)1/2 и (Pext)-m.
Отметим, что предлагаемая аналитическая модель подразумевает, что все процессы рекомбинации протекают в активной области (КТ), поэтому возможно применить ее только для температур -196 °С и -73 °С из-за довольно высокой интенсивности фотолюминесценции от матрицы GaAs при температуре 27 °С [13, 14]. Основываясь на результатах (рис. 2), видно, что зависимость обратной эффективности спонтанной рекомбинации от корня из оптической мощности при температуре -73 °С хорошо описывается формулой (5), в то время как для температуры -196 °С начальный участок зависимости, который описывает безызлучательную рекомбинацию Шоккли-Рида (тпг), отсутствует. Для температуры -196 °С (рис. 2, а) аппроксимирующая кривая имеет форму близкую к прямой, что говорит о несущественном вкладе безызлучательной рекомбинации Шоккли-Рида при значениях мощности накачки от 0,6 мВт до 37,5 мВт для всех исследованных гетероструктур. В то же время стоит отметить, что при -73 °С диапазона мощности накачки не хватает, чтобы процессы Оже-рекомбинации возобладали над безызлучательной рекомбинацией Шоккли-Рида и линейные участки зависимости (5) стали бы явно выражены [15].
Потенциально кратковременный быстрый термический отжиг позволяет уменьшить количество точечных дефектов в структуре и тем самым уменьшить вклад безызлучательной рекомбинации [16]. Все исследованные гетероструктуры были подвергнуты дополнительному кратковременному термическому отжигу при температурах 600 и 650 °C в течение 2 мин. Построены зависимости относительного изменения интенсивности (отношение интенсивностей фотолюминесценции после (IAnn) и до (I0) отжига), и сдвига пика фотолюминесценции от температуры отжига (рис. 3). Отжиг при
температуре 600 °C привел к коротковолновому сдвигу пика фотолюминесценции InGaPAs КТ, а также значительному увеличению интенсивности линии InGaAsP КТ — в три раза для всех гетероструктур.
Для всех гетероструктур после отжига наблюдается уменьшение полуширины линии фотолюминесценции, что говорит о формировании более однородного массива КТ [16]. На рис. 4 представлены спектры фотолюминесценции структуры С2, полученные при комнатной температуре, а также до и после отжига при температурах 600 и 650 °С. Значение полуширины линии фотолюминесценции при комнатной темпера-
10
S ti £
4
: InGaPAs
-A-CI
-Ш-С2 l /
-•-C3 ? -
tr ^ 2j 7 :
. f . , . , . ,
120
80
40
300 400 500 600
Температура отжига, °С
700
Рис. 3. Относительное изменение интенсивности фотолюминесценции (кривые 1) и относительный сдвиг длины волны (АХ) максимума излучения для линии островков InGaPAs (кривые 2) Fig. 3. Relative shifts of the PL peak wavelength (curves 1) and relative changes in the PL intensity of InGaPAs islands (curves 2)
900 1000
Длина волны, нм
Рис. 4. Спектры фотолюминесценции структуры С2, полученные при комнатной температуре, а также до и после отжига при температурах 600 °С и 650 °С Fig. 4. PL spectra of C2 heterostructure at room temperature before and after thermal annealing at 600 °C and 650 °C
туре после отжига при 600 °С уменьшилось на 9 мэВ. Увеличение температуры отжига до 650 °С привело к исчезновению линии излучения InGaPAs/GaAs КТ, что может служить признаком разложения/растворения материала КТ. Основываясь на вышеизложенных данных, можно предположить, что использование метода термического отжига с оптимальными температурными режимами позволит улучшить структурное совершенство низкоплотных КТ для их применения в качестве микроизлучателей в генераторах одиночных фотонов, за счет повышения однородности длины волны излучения.
Заключение
В работе изучены оптические свойства гетероструктур квантовых точек InGaPAs, полученных методом молекулярно-пучковой эпитаксии при замещении фосфора на мышьяк в тонком слое InGaP с использованием подложек GaAs. Показано, что спектры фотолюминесценции всех гетероструктур демонстрируют схожее поведение при различных температурах. Согласно спектрам фотолюминесценции квантовые точки InGaPAs, независимо от режима формирования, излучают в диапазоне длин волн 950-980 нм при температурах в диапазоне от -196 до -27 °С. Для температуры -196 °С аппроксимирующая кривая имеет форму близкую к прямой, что говорит о несущественном вкладе безыз-лучательной рекомбинации Шоккли-Рида в диапазоне мощности накачки 0,6-37,5 мВт для всех исследованных гетероструктур. При температуре -73 °С диапазона мощности накачки не хватает чтобы процессы Оже-рекомбинации возобладали над безызлучательной рекомбинацией Шоккли-Рида.
Отмечено, что кратковременный отжиг помогает уменьшить количество точечных дефектов и приводит к значительному увеличению интенсивности линии фотолюминесценции InGaAsP квантовых точек. Отжиг при температуре 600 °C привел к коротковолновому сдвигу пика фотолюминесценции InGaPAs КТ, а также значительному увеличению интенсивности фотолюминесценции линии квантовых точек InGaAsP в три раза для всех гетероструктур. Использование метода термического отжига с оптимальными температурными режимами имеет потенциал практического применения для улучшения структурного совершенства и повышения однородности фотолюминесценции низкоплотных InGaAsP квантовых точек.
Литература
1. Michler P., Kiraz A., Becher C., Schoenfeld W.V., Petroff P.M., Zhang L., Huand E., Imamoglu A. A quantum dot single-photon turnstile device // Science. 2000. V. 290. N 5500. P. 2282-2285. https://doi.org/10.1126/science.290.5500.2282
2. Ward M.B., Karimov O.Z., Unitt D.C., Yuan Z.L., See P., Gevaux D.G., Shields A.J. On-demand single-photon source for 1.3 ^m telecom fiber // Applied Physics Letters. 2005. V. 86. N 20. P. 201111. https://doi.org/10.1063/1.1922573
3. Zinoni C., Alloing B., Monat C., Zwiller V., Li L.H., Fiorec A., Lunghi L., Gerardino A., de Riedmatten H., Zbinden H., Gisin N. Time-resolved and antibunching experiments on single quantum dots at 1300 nm // Applied Physics Letters. 2006. V. 88. N 13. P. 131102. https://doi.org/10.1063/1.2190466
4. Kok P., Munro W.J., Nemoto K., Ralph T.C., Dowling J.P., Milburn G.J. Linear optical quantum computing with photonic qubits // Reviews of Modern Physics. 2007. V. 79. N 1. P. 135-174. https:// doi.org/10.1103/RevModPhys.79.135
5. Aspuru-Guzik A., Walther P. Photonic quantum simulators // Nature Physics. 2012. V. 8. N 4. P. 285-291. https://doi.org/10.1038/ nphys2253
6. Ustinov V.M., Maleev N.A., Zhukov A.E., Kovsh A.R., Egorov A.Yu., Lunev A.V., Volovik B.V., Krestnikov I.L., Musikhin Yu.G., Bert N.A., Kop'ev P.S., Alferov Zh.I., Ledentsov N.N., Bimberg D. InAs/InGaAs quantum dot structures on GaAs substrates emitting at 1.3 |im // Applied Physics Letters. 1999. V. 74. N 19. P. 2815-2817. https://doi.org/10.1063/1.124023
7. Li Y., Lu H.M. Electron transition energy for vertically coupled InAs/ GaAs semiconductor quantum dots and rings // Japanese Journal of
References
1. Michler P., Kiraz A., Becher C., Schoenfeld W.V., Petroff P.M., Zhang L., Huand E., Imamoglu A. A quantum dot single-photon turnstile device. Science, 2000, vol. 290, no. 5500, pp. 2282-2285. https://doi.org/10.1126/science.290.5500.2282
2. Ward M.B., Karimov O.Z., Unitt D.C., Yuan Z.L., See P., Gevaux D.G., Shields A.J. On-demand single-photon source for 1.3 ^m telecom fiber. Applied Physics Letters, 2005, vol. 86, no. 20, pp. 201111. https://doi.org/10.1063/L1922573
3. Zinoni C., Alloing B., Monat C., Zwiller V., Li L.H., Fiorec A., Lunghi L., Gerardino A., de Riedmatten H., Zbinden H., Gisin N. Time-resolved and antibunching experiments on single quantum dots at 1300 nm. Applied Physics Letters, 2006, vol. 88, no. 13, pp. 131102. https://doi.org/10.1063/L2190466
4. Kok P., Munro W.J., Nemoto K., Ralph T.C., Dowling J.P., Milburn G.J. Linear optical quantum computing with photonic qubits. Reviews of Modern Physics, 2007, vol. 79, no. 1, pp. 135-174. https:// doi.org/10.1103/RevModPhys.79.135
5. Aspuru-Guzik A., Walther P. Photonic quantum simulators. Nature Physics, 2012, vol. 8, no. 4, pp. 285-291. https://doi.org/10.1038/ nphys2253
6. Ustinov V.M., Maleev N.A., Zhukov A.E., Kovsh A.R., Egorov A.Yu., Lunev A.V., Volovik B.V., Krestnikov I.L., Musikhin Yu.G., Bert N.A., Kop'ev P.S., Alferov Zh.I., Ledentsov N.N., Bimberg D. InAs/InGaAs quantum dot structures on GaAs substrates emitting at 1.3 ^m. Applied Physics Letters, 1999, vol. 74, no. 19, pp. 2815-2817. https://doi.org/10.1063/L124023
7. Li Y., Lu H.M. Electron transition energy for vertically coupled InAs/ GaAs semiconductor quantum dots and rings. Japanese Journal of
Applied Physics, Part 1: Regular Papers and Short Notes and Review Papers. 2004. V. 43. N 4S. P. 2104-2109. https://doi.org/10.1143/ JJAP. 43.2104
8. Kovsh A.R., Zhukov A.E., Livshits D.A., Egorov A.Yu., Ustinov V.M., Maximov M.V., Musikhin Yu.G., Ledentsov N.N., Kop'ev P.S., Alferov Zh.I., Bimberg D. 3.5 W CW operation of quantum dot laser // Electronics Letters. 1999. V. 35. N 14. P. 11611163. https://doi.org/10.1049/el:19990813
9. Андрюшкин В.В., Новиков И.И., Гладышев А.А., Карачинский Л.Я., Егоров А.Ю., Бугров В.Е. Полупроводниковая гетеро-структура с пониженной поверхностной плотностью квантовых точек. Патент на полезную модель RU209708. Бюл. 2022. № 8.
10. Shkolnik A.S., Karachinsky L.Ya., Gordeev N.Yu., Zegrya G.G., Evtikhiev V.P., Pellegrinia S., Buller G.S. Observation of the biexponential ground-state decay time behavior in InAs self-assembled quantum dots grown on misoriented substrates // Applied Physics Letters. 2005. V. 86. N 21. P. 211112. https://doi. org/10.1063/1.1938000
11. Huang D., Huang P., Lin D., Wang C., Zeng G. High-speed continuous-variable quantum key distribution without sending a local oscillator // Optics Letters. 2015. V. 40. N 16. P. 3695-3698. https:// doi.org/10.1364/0L.40.003695
12. Michler P. Single Semiconductor Quantum Dots. Berlin: Springer, 2009. 390 p.
13. Andryushkin V.V., Gladyshev A.G., Babichev A.V., Kolodeznyi E.S., Novikov I.I., Karachinsky L.Ya., Nevedomskii V.N., Egorov A.Yu. Investigation of optical and structural properties of three-dimensional InGaPAs islands formed by substitution of elements of the fifth group // Journal of Physics: Conference Series. 2020. V. 1697. N 1. P. 012106. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1697/1/012106
14. Gladyshev A.G., Babichev A.V., Andryushkin V.V., Denisov D.V., Nevedomskii V.N., Kolodeznyi E.S., Novikov I.I., Karachinsky L.Ya., Egorov A.Yu. Studying the optical and structural properties of three-dimensional InGaP (As) islands formed by substitution of elements of the fifth group // Technical Physics. 2020. V. 65. N 12. P. 2047-2050. https://doi.org/10.1134/ S1063784220120099
15. Novikov I.I., Gordeev N.Yu., Maksimov M.V., Shernyakov Yu.M., Semenova E.S., Vasil'ev A.P., Zhukov A.E., Ustinov V.M., Zegrya G.G. Temperature dependence of the effective coefficient of Auger recombination in 1.3 ^m InAs/GaAs QD lasers // Semiconductors. 2005. V. 39. N 4. P. 481-484. https://doi. org/10.1134/1.1900267
16. Чжень Ч., Бедарев Д.А., Воловик Б.В., Леденцов Н.Н., Лунев А.В., Максимов М.В., Цацульников А.Ф., Егоров А.Ю., Жуков А.Е., Ковш А.Р., Устинов В.М., Копьев П.С. Исследование влияния состава и условий отжига на оптические свойства квантовых точек (In, Ga) As в матрице (Al, Ga) As // Физика и техника полупроводников. 1999. Т. 33. №. 1. С. 91-96.
Авторы
Андрюшкин Владислав Васильевич — младший научный сотрудник, Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация, 57209329441, https://orcid.org/0000-0002-7471-8627, vvandriushkin@itmo.ru
Драгунова Анна Сергеевна — младший научный сотрудник, Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Санкт-Петербург 190008, Российская Федерация, 57205562331, https://orcid.org/0000-0002-0181-0262, adragunova@ hse.ru
Комаров Сергей Дмитриевич — лаборант, Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Санкт-Петербург 190008, Российская Федерация, https://orcid.org/0000-0002-7025-3527, skomarov@hse.ru
Надточий Алексей Михайлович — кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Санкт-Петербург 190008, Российская Федерация, 26642604500, https://orcid.org/0000-0003-0982-907Х, anadtochiy@hse.ru
Гладышев Андрей Геннадьевич — кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация, 6701588481, https:// orcid.org/0000-0002-9448-2471, andrey.gladyshev@connector-optics.com
Applied Physics, Part 1: Regular Papers and Short Notes and Review Papers, 2004, vol. 43, no. 4S, pp. 2104-2109. https://doi.org/10.1143/ JJAP. 43.2104
8. Kovsh A.R., Zhukov A.E., Livshits D.A., Egorov A.Yu., Ustinov V.M., Maximov M.V., Musikhin Yu.G., Ledentsov N.N., Kop'ev P.S., Alferov Zh.I., Bimberg D. 3.5 W CW operation of quantum dot laser. Electronics Letters, 1999, vol. 35, no. 14, pp. 1161-1163. https://doi.org/10.1049/el:19990813
9. Andriushkin V.V., Novikov I.I., Gladyshev A.A., Karachinskii L.Ia., Egorov A.Iu., Bugrov V.E. Semiconductor heterostructure with reduced quantum dots surface density. Patent RU209708. 2022. (in Russian)
10. Shkolnik A.S., Karachinsky L.Ya., Gordeev N.Yu., Zegrya G.G., Evtikhiev V.P., Pellegrinia S., Buller G.S. Observation of the biexponential ground-state decay time behavior in InAs self-assembled quantum dots grown on misoriented substrates. Applied Physics Letters, 2005, vol. 86, no. 21, pp. 211112. https://doi. org/10.1063/1.1938000
11. Huang D., Huang P., Lin D., Wang C., Zeng G. High-speed continuous-variable quantum key distribution without sending a local oscillator. Optics Letters, 2015, vol. 40, no. 16, pp. 3695-3698. https://doi.org/10.1364/0L.40.003695
12. Michler P. Single Semiconductor Quantum Dots. Berlin, Springer, 2009, 390 p.
13. Andryushkin V.V., Gladyshev A.G., Babichev A.V., Kolodeznyi E.S., Novikov I.I., Karachinsky L.Ya., Nevedomskii V.N., Egorov A.Yu. Investigation of optical and structural properties of three-dimensional InGaPAs islands formed by substitution of elements of the fifth group. Journal of Physics: Conference Series, 2020, vol. 1697, no. 1, pp. 012106. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1697/1Z012106
14. Gladyshev A.G., Babichev A.V., Andryushkin V.V., Denisov D.V., Nevedomskii V.N., Kolodeznyi E.S., Novikov I.I., Karachinsky L. Ya., Egorov A.Yu. Studying the optical and structural properties of three-dimensional InGaP (As) islands formed by substitution of elements of the fifth group. Technical Physics, 2020, vol. 65, no. 12, pp. 2047-2050. https://doi.org/10.1134/S1063784220120099
15. Novikov I.I., Gordeev N.Yu., Maksimov M.V., Shernyakov Yu.M., Semenova E.S., Vasil'ev A.P., Zhukov A.E., Ustinov V.M., Zegrya G.G. Temperature dependence of the effective coefficient of Auger recombination in 1.3 ^m InAs/GaAs QD lasers. Semiconductors, 2005, vol. 39, no. 4, pp. 481-484. https://doi. org/10.1134/1.1900267
16. Zhen Z., Bedarev D.A., Volovik B.V., Ledentsov N.N., Lunev A.V., Maksimov M.V., Tsatsul'nikov A.F., Egorov A.Yu., Zhukov A.E., Kovsh A.R., Ustinov V.M., Kop'ev P.S. Influence of composition and anneal conditions on the optical properties of (In, Ga)As quantum dots in an (Al, Ga)As matrix. Semiconductors, 1999, vol. 33, no. 1, pp. 80-84. https://doi.org/10.1134/L1187651
Authors
Vladislav V. Andryushkin — Junior Researcher, ITMO University, Saint Petersburg, 197101, Russian Federation, 57209329441, https://orcid. org/0000-0002-7471-8627, vvandriushkin@itmo.ru
Anna S. Dragunova — Junior Researcher, HSE University, Saint Petersburg, 190008, Russian Federation, ^3 57205562331, https://orcid. org/0000-0002-0181-0262, adragunova@hse.ru
Sergey D. Komarov — Laboratory Assistant, HSE University, Saint Petersburg, 190008, Russian Federation, https://orcid.org/0000-0002-7025-3527, skomarov@hse.ru
Alexey M. Nadtochiy — PhD (Physics & Mathematics), Leading Researcher, HSE University, Saint Petersburg, 190008, Russian Federation, S3 26642604500, https://orcid.org/0000-0003-0982-907X, anadtochiy@hse.ru
Andrey G. Gladyshev — PhD (Physics & Mathematics), Senior Researcher, ITMO University, Saint Petersburg, 197101, Russian Federation, S3 6701588481, https://orcid.org/0000-0002-9448-2471, andrey.gladyshev@connector-optics.com
Бабичев Андрей Владимирович — кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация, 56819964000, Й1р§:// orcid.org/0000-0002-3463-4744, andrey.babichev@connector-optics.com Уваров Александр Вячеславович — младший научный сотрудник, Санкт-Петербургский национальный исследовательский Академический университет имени Ж.И. Алфёрова РАН, Санкт-Петербург, 194021, Российская Федерация; младший научный сотрудник, СПбГЭТУ «ЛЭТИ», Санкт-Петербург, 197376, Российская Федерация 57196281767, https://orcid.org/0000-0002-0061-6687, lumenlight@mail.ru
Новиков Иннокентий Игоревич — кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация, 7202658480, https:// orcid.org/0000-0003-1983-0242, innokenty.novikov@itmo.ru Колодезный Евгений Сергеевич — кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация, 56520395600, https:// orcid.org/0000-0002-3056-8663, evgenii_kolodeznyi@itmo.ru Карачинский Леонид Яковлевич — доктор технических наук, ведущий научный сотрудник, Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация, 6603558355, https://orcid.org/0000-0002-5634-8183, leonid.karachinsky@connector-optics.com Крыжановская Наталья Владимировна — доктор физико-математических наук, профессор, Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Санкт-Петербург 190008, Российская Федерация, £3 6701651691, https://orcid.org/0000-0002-4945-9803, nataliakryzh@gmail.com
Неведомский Владимир Николаевич — старший научный сотрудник, Физико-технический институт имени А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, 194021, Российская Федерация, £3 26536321700, https:// orcid.org/0000-0002-7661-9155, nevedom@mail.ioffe.ru Егоров Антон Юрьевич — доктор физико-математических наук, технический директор, ООО «Коннектор Оптикс», Санкт-Петербург, 194292, Российская Федерация, £3 7202362169, https://orcid.org/0000-0002-0789-4241, anton.egorov@connector-optics.com Бугров Владислав Евгеньевич — доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник, Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация, £3 8321276100, https:// orcid.org/0000-0002-5380-645X, vladislav.bougrov@niuitmo.ru
Статья поступила в редакцию 29.07.2022 Одобрена после рецензирования 22.08.2022 Принята к печати 28.09.2022
Andrey V. Babichev — PhD (Physics & Mathematics), Senior Researcher, ITMO University, Saint Petersburg, 197101, Russian Federation, S3 56819964000, https://orcid.org/0000-0002-3463-4744, andrey.babichev@connector-optics.com
Alexander V. Uvarov — Junior Researcher, National Research Academic Alferov University of the Russian Academy of Sciences; Junior Researcher, ETU "LETI", Saint Petersburg, 197376, Russian Federation, Saint Petersburg, 194021, Russian Federation; S3 57196281767, https:// orcid.org/0000-0002-0061-6687, lumenlight@mail.ru
Innokenty I. Novikov — PhD (Physics & Mathematics), Senior Researcher, ITMO University, Saint Petersburg, 197101, Russian Federation, S3 7202658480, https://orcid.org/0000-0003-1983-0242, innokenty.novikov@itmo.ru
Evgenii S. Kolodeznyi — PhD (Physics & Mathematics), Senior Researcher, ITMO University, Saint Petersburg, 197101, Russian Federation, S3 56520395600, https://orcid.org/0000-0002-3056-8663, evgenii_kolodeznyi@itmo.ru
Leonid Ya. Karachinsky — D. Sc., Leading Researcher, ITMO University, Saint Petersburg, 197101, Russian Federation, S3 6603558355, https://orcid.org/0000-0002-5634-8183, leonid.karachinsky@connector-optics.com
Natalia V. Kryzhanovskaya — D. Sc. (Physics & Mathematics), Professor, HSE University, Saint Petersburg, 190008, Russian Federation, S3 6701651691, https://orcid.org/0000-0002-4945-9803, nataliakryzh@ gmail.com
Vladimir N. Nevedomskii — Senior Researcher, Ioffe Physical-Technical Institute of the Russian Academy of Sciences, Saint Petersburg, 194021, Russian Federation, S3 26536321700, https://orcid.org/0000-0002-7661-9155, nevedom@mail.ioffe.ru
Anton Yu. Egorov — D. Sc. (Physics & Mathematics), Technical Director, Connector Optics LLC, Saint Petersburg, 194292, Russian Federation, S3 7202362169, https://orcid.org/0000-0002-0789-4241, anton. egorov@connector-optics.com
Vladislav E. Bougrov — D. Sc. (Physics & Mathematics), Chief Researcher, ITMO University, Saint Petersburg, 197101, Russian Federation, S3 8321276100, https://orcid.org/0000-0002-5380-645X, vladislav.bougrov@niuitmo.ru
Received 29.07.2022
Approved after reviewing 22.08.2022
Accepted 28.09.2022
Работа доступна по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial»
