Отзыв оппонента Тартаковского (Оптоэлектронные свойства бирефрактивных кристаллов A2B5 и приборов на их основе)

отзыв официального оппонента на диссертационную работу Стамова Ивана Григорьевича «Оптоэлектронные свойства бирефрактивных кристаллов АзВз и приборов на их основе», представленную на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04,10 - физика полупроводников Диссертационная работа И.Г. Стамова посвящена детальному экспериментальному исследованию оптических и фотоэлектрических свойств полупроводниковых кристаллов и структур на основе соединений А'В', а также изучению возможностей данных свойств для практического применения.

Интенсивное развитие таких областей как информационнокоммуникацнонные технологии, оптоэлектроника, нанофотоника и спинтроника, в которых наряду с зарядом и сливом рассматривается также поляризация фотонов как дополнительный информационный элемент, требуют привлечения новых материалов и структур, обладмощих необходимыми физико-химическими свойствами и разнообразными характеристиками. Полупроводниковые кристаллы на основе соединений А'В' обладают сильной анизотропией оптических и электронных свойств, значительной вариацией их физических характеристик, а также отличаются относительно простой технологией роста кристаллов.

С учетом сказанного выше, актуальность диссертационной работы И,Г. Стамова не вызывает сомнений. Основные результаты диссертационной работы состоят в детальных спектроскопических исследованиях собственных и примесных экситонных состояний, структуры энергетических зон и оптической активности в полупроводниковых кристаллах на основе соединений А'В', изучении фотоэлектронной эмиссии в структурах металл — полупроводник (дифосфиды цинка и кадмия и диарсенида цинка), контактных явлений и переноса заряда на контактах металл — полупроводник А'В'.

Следует особо отметить, что в ходе выполнения диссертационной работы наряду с проведением фундаментальных исследований оптических и фотоэлектронных свойств полупроводниковых кристаллов и структур А'В', были разработаны технологии получения нелегированных и легированных монокрнсталлов на основе соединений А~В' высокого качества, структур металл — полупроводник А'В' с омическими контактами и барьерами Шоттки, а также сконструирован и создан ряд устройств на базе кристаллов и структур А2В' с характеристиками, зависящими от поляризации падающего излучения. Структура н объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, в котором сформулированы цель работы и положения, выносимые на защиту, пяти глав, содержащих оригинальный материал, заключения, в котором автором кратко суммируются полученные результаты, и списка литературы из 284 наименований. Объем диссертации составляет 343 страницы, и включает 198 рисунков и 11 таблиц. В~РРРУРУ" ""Р поглощения, отражения и фотолю мин ееценции в кристаллах диарсенида цинка и в нелегированных и легированных разными примесями кристаллах дифосфидов кадмия и цинка в широком температурном интервале.

На основании полученных результатов определены различные параметры, характеризующие состояния свободных и связанных экситонов. Показано, что примеси уруп, сд, )Р', 5п, 5ь являются в легированных кристаллах дифосфидов кадмия н цинка аксиальными центрами для связанных на них экситонов„и предложены модели оптических излучательных переходов для аксиальных центров. Изучено влияние электрического поля на спектры зеркального отражения света в области экситонного состояния и = 1 кристаллов ХпРь В длинноволновой области экситонных спектров кристаллов ХпРР1С,'„) при температурах 2 и 77К обнаружена обратная водородоподобная серия из 9 линий поглощения, происхождение которой об ьяснено биэлектронпыми состояниями.

ВЕВВВйВВРВВ р у р р й Р р фр й тетрагональных и моноклинных полупроводниковых кристаллов А~В', на основании которых предложены модели энергетических зон в области края фундаментального поглощения. По экспериментально измеренным спектрам отражения кристаллов дифосфида Се1 и Хл и диарсенида Хл в области 1фз10 эВ определены энергии прямых электронных переходов. Используя РР ЕЕ соотношения Крамерса — Кронига, были также рассчитаны оптические функции и, к, гь аг и —,' . Кроме того, на основании данных по Оже-спектрам были установлены особенности строения валентной зоны исследуемых кристаллов. УР~И Вдщ й р ф р й р и фотоэлектронных явлений в структурах металл — полупроводник АВВ' (ХпАзп ХпР~(С,'„), ХпРз(0ВВ), Се7РЕ). Методами Оже — спектроскопии изучены процессы на поверхности и в приповерхностной области кристаллов при их термической обработке и после химического и ионного травления, определены технологические режимы получения чистых поверхностей с составами, близкими к стехиометрическим.

Проведено исследование спектров фотоэмиссии с чистых и активированных поверхностей дифосфидов и диарсенидов цинка и кадмия. Продемонстрирована сильно выраженная зависимость фототока от поляризации падающего излучения в области края фундаментального поглощения для дифосфида цинка моноклинной модификации в контактах с металлами и проводящими окислами. В четве игой главе описаны результаты исследования контактных явлений и особенностей переноса заряда в структурах металл — полупроводник А'В', Проведено изучение характеристики полной проводимости поверхностно-барьерных структур, зависимости от электрического поля барьера и температуры, частотная зависимость проводимости. Выполнено исследование емкости и проводимость барьеров Шоттки металл — ~) †Хна и †ти, обнаружена долговременная релаксация емкости и проводимости В пятой главе приводятся результаты по исследованию электрических и фотоэлектрических свойств впервые обнаруженных гетеропереходов на полиморфных модификациях (а — и Š— фазы) дифосфида цинка.

Рассмотрены вольт - амперные характеристики гегероперехода а(п) — Др) — ЕпРз в температурном диапазоне Т=ЗОΠ— 400К, зависимости емкости и проводимости гетероперехода а — Š— УпРз от обратного смещения и их частотные зависимости, а также спектральные и поляризационные особенности фотоэлектрических свойств гетеропереходов. Значительная часть пятой главы посвящена обсуждению перспектив для практического применения полупроводников А'В' и продемонстрированы возможности создания на их основе приборов различного назначения. В частности, рассматриваются принципы построения и характеристики фотоприемников линейно-поляризованного света, с помощью которых можно регистрировать как мощность, так и степень поляризации падающего излучения; описаны технология изготовления и устройство для сепарации ТЕ и ТМ мод н фильтрации оптических сигналов в оптических системах связи; рассмотрены характеристики датчиков температуры и модуляторы света на тетрагональных кристаллах дифосфида кадмия и цинка и обсуждена возможность их использования в качестве оптоэлектронных датчиков для прецизионного контроля и поддержания температуры.

В зпключенпи диссертации формулируются основные результаты, полученные в работе. Научная новизна работы определяется тем, что целый ряд основных результатов диссертации И,Г. Стамова получен впервые К новым и наиболее значительным результатам, можно, на мой взгляд, отнести следующие: В кристаллах ХпРз(Сзь) обнаружены и исследованы экситонные водородоподобиые серия С симметрии Гз (я) в поляризации Е~~с и серия В симметрии 2Г~ (у)+Гз (х) в поляризации Е~ с. Рассчитаны контуры линий основных состояний экситонов и определены параметры экситонов и энергетических зон, Показано, что экситониые спектры отражения имеют классическую форму, характерную для экситонного поляритоиа (светоэкситона).

Впервые исследовано влияние электрического поля на спектры отражения и поглощения экситонов в структурах Аи — „! ТΠ— ХпРь В кристаллах УпРз(С,'ь) с длинноволновой стороны от экситонных серий при низких температурах обнаружена обратная, сходящаяся в длин нов олновую сторону, водородоподобная серия (ОВС) из 9 линий поглощения. Впервые подобная серия наблюдалась в работе Е.Ф.Гросса в кристалле Вф, и было дано объяснение природы ОВС. С длинноволновой стороны каждой основной линии данной серии проявляются прямые водородоподобные серии, происхождение которых обусловлены взаимодействием биэлектрона как единого целого с положительно заряженным центром. ° Впервые обнаружены связанные экситоны на аксиальных центрах СЙ„Яп, ВЬ и Мп в кристаллах ХпРз(04а) и Сг)Рз(04а).

Установлена связь между параметрами расщеплений состояний электрона кристаллическим полем (Л,,), спин-орбитальным взаимодействием (Л;,) и природой центров, с которыми связан экситон. Построены энергетические схемы электронных переходов. ° Исследованы оптические, фотоэлектрические и фотоэмиссионные явления в бирефракти нных кристаллах группы А'В', структурах металл — полупроводник, гетеропереходах, а также явления переноса заряда в этих структурах, Благодаря этим исследованиям были установлены возможности применения материалов этой группы для задач поляризационной фотоэлектроники на анизотропных кристаллах. ° Разработана технолог ия получения нелегированных и легированных монокристаллы группы А'В' высокого качества, а также омических и выпрямляющих контактов к ним (барьеров Шоттки, р — и переходов и гегеропереходов на основе этих соединений).

° Разработаны технологии получения атомарно чистой поверхности кристаллов ХпРз(04а), Сг(рз(04), ЕпР2(СД,), ЕиАа(СД,),, СЙР» и снижения работы выхода для приборов фотоэмиссионной электроники. На бирефрактивных кристаллах группы А'В', структурах металл — полупроводник, гетеропереходах впервые разработаны и созданы опытные образцы инверторов тока с характеристиками, управляемыми поляризацией излучения; поляризационночувствительных фотоприемников, фотоэмиттеров для ближней ИК вЂ” области спектра; узкополосных фотодетекторов, бистабильных электрических переключателей, оптических фильтров (в том числе в окнах прозрачности оптических волокон ! .3 и 1.5 мкм).