Автореферат (Оптоэлектронные свойства бирефрактивных кристаллов A2B5 и приборов на их основе)

ПРИДНЕСТРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени Т.Г.ШЕВЧЕНКОНа правах рукописиУДК 537.37Стамов Иван ГригорьевичОптоэлектронныесвойствабирефрактивныхкристаллов 25 и приборов на их основеСпециальность 01.04.10 – физика полупроводниковАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степенидоктора физико-математических наукТирасполь2017 г.Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении Приднестровский государственный университет им. Т.Г. Шевченко.Научные консультанты:Берил Степан Иорданович,д.ф.-м.н., профессор, почетный президент ГОУ ПГУ им.Т.Г. ШевченкоСырбу Николай Николаевич,д.ф.-м.н., профессор кафедры телекоммуникаций Тех-нического университета МолдовыОфициальные оппоненты:Засавицкий Иван Иванович,д.ф.-м.н., профессор, Федеральное государственное бюд-жетное учреждение науки Физический институт им.

П.Н. Лебедева Российской академиинаук, заведующий лабораторией узкозонных полупроводниковРудь Владимир Юрьевич,д.ф.-м.н., доцент, Федеральное государственное автономноеобразовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого», профессор кафедры «Базовая подготовка иностранных граждан» Института образовательных программТартаковский Илья Иосифович,д.ф.-м.н., Федеральное государственное бюджетноеучреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук, старшийнаучный сотрудникВедущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение наукиФизико-технический институт имени А.Ф.Иоффе Российской академии наукЗащита диссертации состоится 20 апреля 2017 г.

в 16:00 часов на заседании диссертационного совета Д 501.001.70 при Московском государственном университете имениМ.В.Ломоносова по адресу 119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 35, ЦКП Физического факультета МГУ, конференц-зал.С диссертацией можно ознакомиться в отделе диссертаций Научной библиотеки МГУимени М.В.Ломоносова (Ломоносовский проспект, д. 27) и в сети Internet по адресу:http://www.phys.msu.ru/rus/research/disser/sovet-D501-001-70Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлятьпо адресу 119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 2, физический факультет МГУ,ученому секретарю диссертационного совета.Автореферат разослан «»2017 г.Ученый секретарь диссертационного советаД 501.001.70, к.ф.-м.н., доцентА.И. Ефимова2Общая характеристика работыАктуальность проблемы.При исследовании и разработке полупроводниковой оптоэлектроники из года в годпроисходит привлечение все новых материалов и структур с широкими пределами вариации их свойств и характеристик [1].

Для развития поляризационной оптоэлектроникинеобходимы материалы с сильной анизотропией электронных и оптических свойств, набазе которых создаются активные элементы: − - переходы, гетеропереходы, контакты Шоттки. Такими свойствами обладают соединения группы 2 5 , которые имеютсильно выраженные бирефрактивные свойства, отвечают многим требованиям, предъявляемым к полупроводникам, и являются высокотехнологичными материалами [2 - 5].Физико-химические свойства этих материалов таковы, что кристаллы на их основе легковыращиваются. В группу входят полупроводники с широким диапазоном ширины запре5) — (1.5 ÷ 2.2) эВ, 3 2 , 2 , 2 , 4щенной зоны: 2 , 2 (48 ), 2 (2ℎ≈ 0.9 эВ и 3 2 и 3 2 ≈ 0.7.

Эти материалы обладают большим разнообразием физических свойств, такими как высокая оптическая активность тетрагональных и значительный плеохроизм моноклинных кристаллов, полупроводниковые свойства и возможностьинверсии типа проводимости, поперечный эффект Дембера и т.д. Эти и другие физическиесвойства соединений 2 5 и явления в них представляются перспективными для создания различных приборов, в том числе и таких, параметрами которых можно управлятьполяризованным излучением.Исследования физико-химических, структурных и физических свойств соединений2 5 проводились во многих странах - России (ФТИ им. А. Ф.Иоффе АН России, МГУМосква, ВГУ Воронеж, ИОНХ Москва и др.), США, Японии и др.Свойствам материалов этой группы посвящены монографии: W.

Freyland, O.Madelung.Semiconductors. Physics of Non-tetrahedrally Bonded and Binary Compounds. Springer-VerlagBerlin — Heidelberg — New York — Tokyo, 1983; Лазарева В.Б., Шевченко В.Я., ГринбергЯ.Х., Соболева В.В. Полупроводниковые соединения группы 2 5 .

М.: Наука, 1978.; Сырбу Н.Н. Оптоэлектронные свойства соединений группы 2 5 . Кишинев, Штиинца, 1983г.,С.Ф.Маренкина, В.М.Трухин. Фосфиды, арсениды цинка и кадмия. Минск, изд. А.Н. Вараксин, 2010.На основе результатов исследований, представленных в [2 - 11] сформулированы представления о возможностях применения этих материалов и приоритетные задачи, связанные с управлением их свойствами и свойствами активных структур на их основе. Такимобразом, актуальность работы определяется огромным интересом исследователей к изучению свойств анизотропных материалов с научной точки зрения и существованием реаль3ной перспективы создания и применения приборов, изготовленных на основе соединений2 5 .Связь работы с научными программами, планами, темами.В диссертационную работу включены результаты исследований и разработок за периодвремени (1975 — 1990г.), выполненных на кафедре полупроводниковой микроэлектроникиТехнического университета Молдовы (до 1991 г.

— Кишиневский политехнический институт имени С.Лазо). Некоторые разделы работы выполнена в рамках научно-техническойпрограммы «Физика твердотельных наноструктур» (грант №95-1001) и проектов, поддержанных Российским фондом фундаментальных исследований (гранты № 96-02-16933 и №97-02-18138).За период 1991 — 2016 г. работа выполнялась по планам кафедры общей физики инаучно-исследовательской лаборатории «Полярон» Приднестровского государственногоуниверситета им. Т.Г.Шевченко.Цель и задачи исследования:Основной задачей диссертационной работы является экспериментальное исследованиеанизотропии оптоэлектронных свойств полупроводниковых кристаллов 2 5 с пониженной симметрией, а именно, влияние понижения симметрии на их оптические и фотоэлектронные свойства, изучение явлений на поверхности и на границах раздела таких кристаллов с металлами и другими полупроводниками, выяснение возможностей практическогоприменения оптического и фотоэлектрического дихроизма и оптической активности этихполупроводников.Решены следующие задачи:1.

Разработаны технологии получения совершенных нелегированных и легированных , , , , , , кристаллов 2 , 2 , в том числе твердых растворов всистемах 2 − 2 , 2 − 2 , структур металл — полупроводник с омиче5скими контактами и барьерами Шоттки к кристаллам 2 , 2 (48 ), 2 (2ℎ),2 , 4 .2. Разработаны методы, сконструированы и созданы экспериментальные установки дляизмерения оптических, фотоэлектрических и эмиссионных характеристик кристаллов и поверхностно - барьерных структур в поляризованном свете, в том числе методом модуляции по длине волны света.3.

Исследованы оптические свойства кристаллов в интервале длин волн (0.2−1000) мкмв поляризованном свете, фотоэлектронная эмиссия с поверхностей кристаллов 2 5 ,4электрические, фотоэлектрические и др. характеристики поверхностно-барьерных игетеропереходных структур.4. Построены теоретические модели для интерпретации электронных переходов в оптических спектрах, электрических и фотоэлектрических процессов в структурах Шоттки и гетеропереходах.Объект исследования.Двулучепреломляющие кристаллы группы 2 5 и приборные структуры на их основе: диоды Шоттки, − — переходы, гетеропереходы на полиморфных модификациях, фотоприемники и фотодетекторы линейно поляризованного излучения, фотокатодыс отрицательным электронным сродством, электронные и оптические переключатели иэлементы памяти.Предмет исследования.Спектроскопия собственных и примесных состояний бирефрактивных полупроводниковых кристаллов группы 2 5 , фотоэлектронные явления и явления переноса заряда вэтих материалах и структурах на их основе.Методы исследования.Оптическая и фотоэлектронная спектроскопия на спектрометрах высокого разрешенияи светосилы — двойном люминесцентном спектрометре СДЛ — 1, двойном рамановскомспектрометре ДФС — 32, спектрометрах МДР — 2 и МДР — 23, SPECORD — M40, JASCO— 670, Фурье — спектрометре ЛАФС — 1000, частотная, вольт — ёмкостная, оптическаяи фотоэмиссионная спектроскопии в цифровом формате с последующей математическойобработкой в широком интервале температур (Низкотемпературные измерения выполнены преимущественно в жидком гелии при 2 К в Санкт-Петербурге и при 10 К в замкнутойгелиевой системе LTS-22 C 330 optical cryogenic system).Научная новизна.Научная новизна работы определяется новыми физическими результатами:5∙ В кристаллах 2 (2ℎ) впервые обнаружены водородоподобные состояния в обла-сти края фундаментального поглощения, детально исследованиы синглетные экситоны симметрии Γ−2 (), разрешенные в поляризации ‖ и ортоэкситоны симмет−рии 2Γ−1 () + Γ2 () в поляризации ⊥ .