Автореферат (1091553)
Текст из файла
На правах рукописиЛавров Сергей ДмитриевичНЕЛИНЕЙНО-ОПТИЧЕСКАЯ И ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯДИАГНОСТИКА ДВУМЕРНЫХ ДИХАЛЬКОГЕНИДОВПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ И УПОРЯДОЧЕННЫХ ДОМЕННЫХСТРУКТУР НИОБАТА ЛИТИЯ ПРИ СОЗДАНИИ УСТРОЙСТВНАНО- И ОПТОЭЛЕКТРОНИКИСпециальность: 05.27.01 – Твердотельная электроника, радиоэлектронныекомпоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектахАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМОСКВА – 20161Работа выполнена на кафедре наноэлектроники физикотехнологического института федерального государственного бюджетногообразовательного учреждения высшего образования "Московскийтехнологический университет" (МИРЭА).Научныйруководитель:Доктор физико-математических наук,профессорМишина Елена ДмитриевнаОфициальныеоппоненты:Доктор физико-математических наук,ПрофессорСидоркин Александр Степанович(Воронежский государственный университет)Кандидат физико-математических наук,Образцова Елена Дмитриевна(Институт общей физики им.
А.М. ПрохороваРАН)Ведущая организация:Национальный исследовательскийтехнологический университет «МИСиС»Защита состоится «__» _________ 2016 года в _____ часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.131.02 в Московском технологическомуниверситете (МИРЭА) по адресу: г. Москва, Проспект Вернадского, д. 78,аудитория ___С текстом диссертации можно ознакомиться в библиотеке МИРЭААвтореферат разослан «___» ______ 2016 года.Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.131.02Д.ф.-м.н., доцентА.Н.
Юрасов2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫДиссертационнаяработапосвященаэкспериментальномуитеоретическому исследованию оптических (линейных и нелинейных) иизлучательных свойств двумерных дихалькогенидов переходных металлов(ДПМ) и микродоменных структур ниобата лития для создания методикдиагностики этих материалов и разработки оптоэлектронных устройств на ихоснове. Особое внимание уделено роли интерференционных эффектов винтерпретации результатов оптической микроскопии.
Полученныерезультаты позволили создать экспериментальный образец фотоприемника наоснове двумерного ДПМ.АктуальностьВскоре после открытия графена в 2004 [1] году была обнаруженавозможность создания других графеноподобных двумерных материалов, вчастности, на основе дихалькогенидов переходных металлов MX2, где М= Pt,Pd, Ti, Mo, W; Х= S, Se) [2,3]. Эти материалы, в отличие от обладающегополуметаллической проводимостью графена, являются прямозоннымиполупроводниками с шириной запрещенной зоны 1-2 эВ, что открываетвозможность применения дихалькогенидов переходных металлов вустройствах цифровой электроники и оптоэлектроники [4–6].В настоящее время ведется активное исследование свойств ДПМ,полученных методом эксфолиации из объемных образцов или методамипрямого осаждения на подложку.
Получены экспериментальные образцыцелого ряда устройств на их основе (фототранзисторы, датчики газа,солнечные элементы, запоминающие устройства, светоизлучающиеисточники электролюминесценции, источники эмиссии электронов и др.)[7,8].Характеристики этих устройств, изготовленных из материала одного итого же химического состава, в значительной степени различаются, чтосвязано как со свойствами материалов, так и с контактами и сопутствующимиявлениями. И если создание электронного и оптоэлектронного устройстванеизбежно требует изготовления контактов, что представляет собойотдельную задачу, то свойства самих материалов частично можно исследоватьбесконтактно.
При этом надо отметить, что зачастую традиционные методыструктурного анализа (рентгеноструктурный анализ, электронография) необладают достаточной чувствительностью в случае ультратонких (атомарных)слоёв. Существуют также проблемы с определением толщины на уровнемонослоя методом атомно-силовой микроскопии.Были разработаны различные оптические методы визуализации иисследования свойств моно- и нанослоев ДПМ, такие как конфокальнаяоптическая микроскопия, люминесцентная и рамановская спектроскопия и3др., в совокупности позволяющие определить многие важнейшиехарактеристики: собственно толщину, ширину запрещенной зоны, наличиедефектов, кинетику релаксации носителей заряда и т.д.
Более того, именнооптические методики позволили выявить и/или подтвердить наличие новыхэффектов, важных как для фундаментальной науки, так и для приложений [9].При этом методики оптического контроля свойств полученных ДПМкристаллитов нельзя считать отработанными, зачастую они используютсянезависимо друг от друга и могут давать противоречивую информацию.Одним из способов создания устройств оптоэлектроники,использующих нелинейные волноводы, является микро- и нано- доменнаяинженерия. Материалы, используемые для этих приложений, должныобладать свойствами, обеспечивающими управляемое формированиедоменной структуры под действием внешних полей.
Этим требованиям вполной мере отвечает ниобат лития (LiNbO3)., который используется вкачестве функционального элемента в большинстве разработок в даннойобласти. На его основе создаются преобразователи оптических частот [10],высокоскоростные оптические модуляторы для телекоммуникационныхсистем [11,12], генераторы терагерцового диапазона и ряд других оптическихустройств.Одним из критических факторов, определяющих практическоеприменение устройств на основе LiNbO3, является микродоменная структура,наведенная в кристалле при локальном приложении электрического поля.
Дляисследования объёмных свойств доменных структур сегнетоэлектриковтрадиционно используется методика селективного химического травления,которая является разрушающей. Кроме того, для практической диагностикигеометрии доменных структур эта методика может быть использована тольков комбинации с другими методиками, например, с зондовой микроскопией,определяющей топографию выявленных доменов.Эффективность нелинейно-оптической характеризации доменнойструктуры сегнетоэлектриков хорошо известна: параметры генерации второйгармоники (ГВГ) чувствительны к распределению поляризационногосостояния сегнетоэлектриков, поэтому нелинейно-оптическая микроскопияпозволяет выявить латеральное распределение доменных структур.
Однакополучение информации об объёмном распределении доменов и ихгеометрических параметрах с помощью данной методики являетсянетривиальной задачей и требует теоретической и экспериментальнойпроработки.При исследовании методом ГВГ как двумерных полупроводников наподложках, так и доменов, встроенных в кристалл, возникают задачи ораспространении волн в случае жесткой фокусировки, а также обинтерференции поляризаций и многолучевой интерференции.
Неучет этихэффектов может привести к неверной интерпретации экспериментальных4данных, особенно при выявлении структурных особенностей исследуемыхматериалов.Таким образом, цель работы, заключающаяся в исследованииоптических характеристик двумерных полупроводников нового типа(дихалькогенидов переходных металлов) и периодических доменных структурниобата лития, а также разработка научных основ комплексной оптическойдиагностики этих материалов и нано- и опто-электронных устройств на ихоснове, является актуальной.Согласно этой цели, были сформированы следующие конкретныезадачи:•Исследование нелинейно-оптических свойств слоистых кристаллитовДПМ для создания и отработки методик их неразрушающей диагностики.o Исследование возможности применения нелинейно-оптическойконфокальной микроскопии для обнаружения дефектов в 2Dструктурах ДПМ.o Экспериментальное и теоретическое исследование вкладаинтерференционных механизмов типа Фабри-Перо в процессгенерации второй оптической гармоники в структурах ДПМ наподложке SiO2/Si.o Создание алгоритма многоэтапной методикинеразрушающего контроля кристаллитов ДПМ.•Разработка физических основ созданияфотодетектора на основе монослоя MoS2:оптическоговысокочувствительногоo Отработка методики получения монослойных структур MoS2.o Разработка дизайна и создание экспериментального образцаустройства.o Исследование характеристик созданного устройства и сравнение егопараметров с современными детекторами на основе слоистыхматериалов.•Исследование влияния параметров электронно-лучевого экспонированияна нелинейно-оптические свойства доменных структур ниобата лития.•Разработкаоптическойметодикинеразрушающегоконтролягеометрических параметров доменных структур ниобата лития.
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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
