Отзыв оппонента Рудь (Оптоэлектронные свойства бирефрактивных кристаллов A2B5 и приборов на их основе), страница 4

Полупроводниковые свойства и высокая температурная чувствительность оптических характеристик Сг!Рг и ХпРг указывают на возможность создания на их основе оптоэлектронных датчиков для прецизионного контроля и поддержания температуры в системах автоматического регулирования. В Заключении перечисляются основные результаты диссертационной работы. И в качестве' самых важных я хотел бы подчеркнуть следующие: 1. Разработана технология синтеза и получения высококачественных нелегированных и легированных кристаллов группы АгВь Созданы установки для синтеза и получения монокристаллов в объемах, близких к промышленным (синтезировалось 300 —: 500 г.

вещества). Получены нелегированные и легированные монокристаллы группы АгВ5 высокого качества. Разработана технология получения омических и выпрямляющих контактов к кристаллам АгВ5, технология получения р — и переходов и гетеропереходов на основе этих соединений. Разработана технология получения барьеров Шоттки на поверхности кристаллов АгВь Разработаны и созданы установки для комплексного исследования оптических свойств, свойств поверхности полупроводников, фотоэмиссии, электрических контактных явлений. 2. В кристаллах ХпРг(С'гь) обнаружены и исследованы экситонные водородоподобные серии С симметрии à — г (я) в поляризации Е 1 с и В симметрии 2à — 1 (у) + Г-2 (х) в поляризации Е 3. с.

Рассчитаны контуры линий основных состояний экситонов и определены параметры экситонов и зон. Показано, что контуры экситонных спектров отражения имеют классическую форму, характерную для экситонного поляритона. При изменении концентрации свободных носителей заряда от 10'" до 10'8 см з пределы сходимости экситонных серий А, В, С не меняются. Впервые исследовано влияние электрического поля на спектры отражения и поглощения экситонов в структурах Аи-, !ТΠ— ХпР2. 3. С длинноволновой стороны от экситонных серий в кристаллах ХпР2(С52!г) при температурах 2 н 77 К обнаружена обратная, сходящаяся в длинноволновую сторону, водородоподобная серия (ОВС) из 9 линий поглощения.

Серия описывается формулой водородоподобного состояния с отрицательной приведенной массой. С длинноволновой стороны каждой головной линии проявляются прямые водородоподобные серии (ПВС), которые обусловлены взаимодействием биэлектрона как единого целого с положительно заряженным центром. Показано, что при увеличении концентрации свободных носителей заряда от 1014 до 1018 см-3 предел сходимости ОВС при 77 (а), 2 К (б), смещается в длинноволновую область на 3 —:4 мэВ. Энергия связи биэлектрона постоянна для всех значений концентраций.

Уменыпение предела сходимости ОВС обусловлено влиянием экранирующего потенциала свободных носителей заряда на энергию связи донорного центра, Компенсация кристаллов ХпРг приводит к изменению концентрации свободных носителей заряда, но не изменяет предела сходимости ОВС. 4. В кристаллах ХпАзг исследованы С- серия экситона, обусловленая синглетными экситонами симметрии à — г (я), разрешенными в поляризации Е 1 с, и серия состояний ортоэкситона симметрии 2Г-1 (у) + à — г (х) в поляризации Е 3. с.

В диарсениде цинка контуры экситонных спектров отражения имеют поляритонный характер. Проведены расчеты экситонных спектров отражения и определены параметры экситонов и зон. Параметры синглетных экситоных à — г (я) и ортоэкситонов симметрии 2Г-1 (у)+Г-г (х) практически совпадают, подтверждая,что оба экситона обусловлены одной и той же парой зон электронов и дырок. Определены величины расщеплений зон из-за спин-орбитального взаимодействия (Ьзо) и кристаллического поля (Ьсг) на основе экситонных спектров кристаллов ХпАя2 и с учетом величин спин - орбитальных расщеплений атомов цинка и мышьяка.

5. На основе экспериментальных результатов рассчитаны спектральные зависимости оптических функций и, й, сь сг, Ига/г!Ег и сггсг!г!Ег для кристаллов ХпзРг, ХпРг(08 4), Сг!Рг, ХпРг(С'гь) и ХпАзг в области энергий (1 —:11 эВ). Проведена интерпретация сингулярностей в оптических функциях и показано, что они обусловлены прямыми электронными переходами между максимумами валентных зон и минимумами зоны проводимости в точках Г, Х, Ь и 5 зоны Бриллюэна.

6. Методами оже — электронной спектроскопии исследованы поверхности кристаллов Хпг(084), ХпРг(С'гл), СЙРг, СЙР4, ХпАз2. Разработана модель и восстановлены по дифференциальным спектрам «истинные» оже — линии элементов (Хп, Сй, Аз и Р). Показано, что оже— линии фосфора в соединениях ХпРг(0»4), Сг)Рг, Сг(Р4 согласуются с рентгеновскими эмиссионными линиями фосфора Ьг,з и РК . Показано,,что валентная зона в соединениях ХпРг, ХпАя2, СМРг и Сг(Р4 состоит из групп зон (подзон), максимумы плотности занятых состояний в которых отстоят друг от друга на различные величины. Показано, что валентные зоны в этих кристаллах сформированы 5 — или Р— состояниями цинка или фосфора.

Получено распределение плотности занятых состояний в валентной зоне. 7. Разработаны технологические режимы получения чистых поверхностей с составами, близкими к стехиометрическим. Установлена корреляция между физическими и структурными свойствами поверхности в процессе технологических операций. Разработана технология понижения работы выхода на поверхности — типа ХпАяг и СЙР4 и ХпРг и СНР2 п — и р — типа проводимости из молекулярных и ионных источников цезия и кислорода. Получено эффективное отрицательное электронное сродство на поверхности р — типа ХпАя2 и исследованы спектральные характеристики квантового выхода фотоэлектронной эмиссии. Показаны перспективы применения диарсенида цинка для создания высокоэффективных термостабильных фотоэмитгеров ближней ИК вЂ” области спектра.

8. Разработаны технологии получения выпрямляющих и невыпрямляющих контактов для кристаллов ХпРг(С'гь), ХпРг(084), ХпАяг(С5гь), СЙРг(в'4). Исследованы электрические, фотоэлектрические, частотные и другие свойства выпрямляющих структур металл (6а, 1и, ЯЬ, Си, И~, Рг и др.) — полупроводник. Установлены зависимости высот барьеров от работы выхода металла в структурах Шоттки на исследуемых материалах и отсутствие жесткой стабилизации уровня Ферми на их поверхностях. Изучены закономерности поведения контактных токов на полупроводниках, проводимость которых определяется глубокими уровнями. Показаны особенности в переносе заряда в контактах Шоттки, связанные с влиянием нескольких глубоких уровней собственных дефектов.

Построены энергетические модели разработанных структур. 9. Установлена возможность эпитаксии в системе полиморфных фаз а — ХпРг — Р' — ХпРг с образованием изотипных и анизотипных гетеропереходов. Исследованы электрические и фотоэлектрические свойства этих гетеропереходов. Показана возможность создания на их основе фотоприемников с разнообразными фотоэлектрическими свойствами и поляризационной чувствительностью. 10. Показана возможность создания на основе двулучепреломляющих кристаллов ХпРг(084), ХпРг(Сзгя), СЙРг(0~4), ХПАЫС~гь) приборов различного назначения.

Разработаны и исследованы терморезисторы„электрические переключатели, высокочувствительные оптические датчики температуры, нуль индикаторы линейно поляризованного излучения (поляризационночувствительные фотоприемники), фотоэмиттеры для ближней ИК вЂ” области спектра, фильтры и др. Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций. Достоверность результатов экспериментальных исследований обеспечена адекватным выбором методик и научного оборудования, подтверждением полученных данных в работах российских и зарубежных ученых. Обоснованность научных положений и рекомендаций следует из удовлетворительного согласия экспериментальных результатов с теоретическими описаниями явлений и процессов по разработанным для этих случаев физическим моделям. Научная новизна.

Научная новизна работы определяется широким спектром ценныых для физики конденсированного состояния результатов. Среди них особо хочется отметить следующие важные результаты В кристаллах ХпРг(С~гь) впервые обнаружены водородоподобные состояния в области края фундаментального поглощения, детально исследованиы синглетные экситоны симметрии à — г (я), разрешенные в поляризации Е 1 с и ортоэкситоны симметрии 2à — ~ (у) + à — з (х) в поляризации Е ь с. Контуры отражения основного состояния экситонов Г-з (я) изменяется от 5 до 95% и описываются классическим экситон -поляритонным эффектом.

Обнаружены линии возбужденных состояний экситонов до п = 7. Экспериментально подтвержден вывод о значительной силе осциллятора экситонов Г-з (г) в кристаллах ХпРз(С'гь) и о значительной величине энергии связи биэкситонов в ХпРг, что расширяет перспективы экспериментальных исследований экситон — биэкситонной конверсии в полу-. проводниках. В кристаллах ХпРз(С'зи) обнаружена уникальная обратная водородоподобная серия (ОВС) из 9 линий поглощения с длинноволновой стороны спектра экситонных состояний и прямые водородоподобные серии (ПВС) с длннноволновой стороны каждой линии ОВС.

ОВС обусловлена взаимодействием электронов в зонах проводимости с противоположными эффективными массами тс~ > 0 и тсг < 0 (биэлектрон), а ПВС обусловлены взаимодействием биэлектрона с положительно заряженным центром в запрещенной зоне. Эти водородоподобные состояния представляют вместе биэлектронно-примесный комплекс (БПК). Следует отметить особо, что спектроскопия ОВС и БПК стимулировали серию теоретических работ по БПК (было опубликовано более 15 теоретических исследований).

К публикациям по ОВС имеются множество адресаций. Существование двух связанных электронов (2е) с противоположными массами также подтверждено в книге М. Кардоны исследованиями трионов (связанное состояние двух электронов и одной дырки) в магнитных полях, а также в экспериментах по сильно возбужденным электронам в СаАз. Состояния по ОВС рассматриваются в отчетах венчурного фонда ВПК России. Обнаружены и впервые исследованы гетеропереходы на полиморфных модификациях днфосфида цинка, что расширило спектр гетерогенных систем и представления об их образовании на кристалло-геометрических приципах Руайе-Фриделя и псевдоморфизме Ван-дер Мерве, а также образования островковых зародышей по механизму Странского — Крастанова не только на плоскости, но и в объеме.

Анизотипные и изотипные гетероструктуры на полиморфных модификациях днфосфида цинка, составленные из дихроичных и гиротропных фрагментов, представляют интерес для обработки сигналов в приборах поляризационной оптоэлектроники. Экспериментально доказана возможность создания состояния эффективного отрицательного электронного сродства на поверхностях исследуемых соединений, что увеличило число фото- эмиссионных материалов и привело, в частности, к сдвигу красной границы фотоэлектронной эмиссии до 1.35 мкм за счет получения ЭОЭС на ХпАз2 и созданию приборов эмиссионной фотоэлектроникн, чувствительных к поляризации света.