Отзыв оппонента 1 (1091471)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ОТЗЫВ официального оппонента на диссертацию Е.В. Ждановой «Излучатели на основе полупроводниковых наногетероструктур с накачкой электронным пучкомя, представленную на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 05.27.01 — твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах Полупроводниковые излучатели с накачкой электронным пучком обладают уникальной возможностью получения необходимой длины волны излучения путем выбора типа полупроводника, позволяют осуществлять широкополосную амплитудную модуляцию излучения и получать режим одномерного или двумерного сканирования диаграммой направленности за счет управления электронным пучком, для них не требуются р-и-переходы и омические контакты.

Однако большие значения энергии электронов, необходимые для накачки излучателей, в том числе при продольной накачке устройств па основе полупроводниковых гетеро- структур, являются сдерживающим фактором для их широкого практического применения. Диссертация Е.В.

Ждановой посвящена исследованию характеристик квантоворазмерных полупроводниковых гетероструктур с поперечной накачкой электронным пучком, оптимизации конструкции таких структур с целью снижения пороговой плотности тока и энергии электронов пучка при разработке и создании излучателей на их основе. Выбранное направление исследований является, несомненно, актуальным. Рассмотрим представленный в диссертации материал, который автор систематизировала по введении, в восьми главах и в заключении.

Во введении обоснована актуальность работы„сформулированы цели и задачи исследований и защищаемые положения, приводится научная новизна и практическая значимость полученных результатов, отражена апробация работы и личный вклад соискателя. Первая глава представляет собой обзор литературы по современному состоянию исследований светоизлучающих полупроводниковых гетероструктур. Отмечены, в частности, результаты, полученные при исследовании лазеров УФ-диапазона на основе А1М и ОаМ при оптической накачке и лазера ИК-диапазона на основе волноводных структур с 2-3 слоями с поперечной электронно-лучевой накачкой.

Отмечается также, что в литературе отсутствует последовательная модель, позволяющая рассчитать основные характеристики лазеров на основе структур различных типов в зависимости от энергии электронов с учетом распределения электромагнитного поля в структуре. Во второй главе приводится описание теоретической модели, на основе которой проводились расчеты распределения неравновесных носителей в полупроводниковых гетерост- руктурах. Учитывалось пространственное распределение энергии накачки, безызлучательная рекомбинация на границах слоев, время жизни носителей, диффузия носителей и их дрейф во внутреннем поле структуры.

Поле возникает за счет разной ширины запрещенной зоны в различных слоях структуры. Исследовалось установившееся распределение, используемая модель является одномерной. С учетом полученных распределений была вычислена эффективность сбора носителей в активных слоях и ее зависимость от параметров задачи (положение квантовой ямы, размер волновода и т.д.), В главе приводится также модель расчета пороговой плотности тока лазеров, учитывающая найденные распределения неравновесных носителей, а также распределения электромагнитного поля в резонаторе.

Распределения полей разных мод были получены в результате решения волнового уравнения. Третья глава посвящена расчету пространственных распределений потерь энергии электронов в полупроводниковых материалах. Необходимость проведения расчетов связана с тем, что конструкция полупроводниковой структуры должна быть согласована с такими распределениями.

В результате совместной с ВНИИЭФ работы данные распределения были получены для ХпЯе-содер>кащих и некоторых других структур вплоть до энергии электронов 30 кэВ. На основании проведенных расчетов в диссертации приводятся аппроксимационные формулы, позволяющие определить пространственное распределение поглощенной энергии в различных материалах. В четвертой главе представлены результаты исследования зависимости интенсивности катодолюминесценции от параметров структур и энергии электронов пучка. Исследовались Хпбе-содер>кащие многослойные гетероструктуры, выращенные на подложках из СтаЛь.

Структуры были выращены в ФТИ им. А.Ф. Иоффе. Типичная структура содержит внешний и внутренний слой ХпМдЯЯе, между которыми расположен волновод в виде сверхрешетки с чередующимися слоями 7пЯеlХпВВе, в центре которой находится ХпЯе-квантовая яма с дробно-монослойной СоЯе-вставкой. Экспериментальные зависимости интенсивности катодолюминесценции от энергии электронов сравнивались с расчетными зависимостями. В расчетах предполагалось, что полная интенсивность пропорциональна числу носителей во всех слоях, а спектральное распределение зависит от числа носителей в отдельных типах слоев.

Согласие измерений с расчетами достигается при выполнении двух условий. Во-первых, время жизни носителей в ограничивающих слоях должно быль на порядок меныпе времени жизни в остальных слоях„во-вторых„значение коэффициента поверхностной рекомбинации на внешней границе или на границе между волноводом и внешним слоем должно составлять 10' мыс. Это свидетельствует о том, что при изменении в разумных пределах параметров структуры можно добиться согласия с эксперименгпм„и поэтому используемая модель адекватно описывает происходящие процессы.

Пятая глава посвящена расчетам пространственного распределения концентрации неравновесных носителей в различных типах ХпБе-содержащих структур. Различие между структурами состояло в использовании структуры с одиночной 7пСдБе квантовой ямой, структуры с Упбе квантовой ямой с СЖе дробно-монослойной вставкой и варизонных структур первого и второго типа. Энергия электронов пучка для всех структур составляла 7 кэВ, Бьно показано, что во всех исследованных структурах подавляющее большинство носителей концентрируется в активном слое.

В шестой главе приводятся результаты расчетов зависимости эффективности сбора носителей в активной области, пороговой плотности тока и мощности накачки лазеров на основе Улье-содержащих структур с одиночной активной областью от энергии электронов пучка и качества границ слоев. Максимальная эффективность сбора соответствует энергии 7- 8 кэВ. Расчеты пороговой плотности тока и мощности накачки сравниваются с результатами измерений. Установлена определяющая роль поверхностной рекомбинации на границах слоев, примыкающих к квантовой яме, на величину этих параметров. В седьмой главе представлены результаты расчетов зависимости излучательных характеристик ХпЯе-содержащих структур от положения квантовой ямы в пределах волновода, размера волновода, ширины внешнего и внутреннего ограничивающих волновод слоев.

Представлены также результаты расчетов излучательных характеристик полупроводниковых структур с множественными квантовыми ямами. Показано, что при каждой энергии электронов существует своя оптимальная конструкция структуры, и для данной структуры оптимальная эффективность достигается путем выбора энергии электронов пучка, так как необходимо обеспечить пространственное совпадение максимума распределения потерь энергии электронов, распределения поля основной моды и положения квантовой ямы. Экспериментально продемонстрирована возможность получения генерации лазеров на основе Хпбе-содержащих структур при рекордно низких значениях энергии электронов 3.2 кэВ за счет уменьшения толщины внешнего слоя структуры до 10 нм. Из сравнения расчетов с экспериментальными данными следует возможность дальнейшего уменьшения рабочей энергии электронов в лазерах данного типа до величины 1 — 2 кэВ.

В восьмой главе приводятся результаты расчетов характеристик полупроводниковых структур для УФ- и ИК-диапазонов. Структуры для УФ-диапазона на основе А!С~аЫ бьши выращены в ФТИ им. А.Ф. Иоффе. Использовалась сапфировая подложка. Для оптимизации таких структур были рассчитаны распределения носителей. эффективность их сбора в квантовых ямах и значения пороговой плотности тока накачки. Применялись методы расчета, аналогичные методам для ЕпЯе-содержащих структур. Были измерены порогдвые плотности тока от энергии электро- нов для структур с одной, двумя или тремя квантовыми ямами, а также от положения одиночной квантовой ямы при разных энергиях электронов.

Выполненные в диссертации расчеты зависимостей пороговой плотности тока от энергии электронов накачки и параметров структур А1баАзЛпсаАз!ОаАз для лазеров ИК- диапазона позволили сформулировать требования к оптимальной конструкции структуры. Такая структура была выращена в НИИ «Полюс» и на ее основе экспериментально была по- лучена генерация в ИК-диапазоне при комнатной температуре активного элемента с рекорд- но низким значением пороговой плотности тока электронов накачки 0.35 А!ем~. В заключении сформулированы основные результаты работы, Замечания к работе.

1. Значения потерь энергии электронов в рассмотреннь1х материалах приводятся в абсолютных единицах. В то же время расчетные зависимости пороговой плотности тока и мощности накачки приведены в относительных единицах. Желательно было бы н эти величины представить в абсолютных единицах. 2. На рисунке 29 использованы неправильные обозначения единицы измерения плотности мощности. В заключение анализа представленного в диссертации материала отметим следующее. 1. В работе проведены расчеты пространственного распределения концентрации неравновесных носителей в различных слоях ХпБе-содер>кащих квантоворазмерных структур при поперечной накачке электронным пучком. Рассчитана эффективность сбора носителей в различных слоях структуры.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации