Автореферат докторской диссертации (1097791)
Текст из файла
На правах рукописиАвакянц Лев ПавловичОПТИЧЕСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ИЭЛЕКТРОННЫХ СОСТОЯНИЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХНАНОСТРУКТУР КРЕМНИЯ И АРСЕНИДА ГАЛЛИЯСпециальность 01.04.05 - оптикаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степенидоктора физико-математических наукМосква - 2010Работа выполнена на кафедре общей физики физического факультетаМосковского государственного университета имени М.В.Ломоносова.Официальные оппоненты:доктор физико-математических наук,профессордоктор физико-математических наук,профессордоктор физико-математических наук,профессорБункин Николай Федорович,Институт общей физики имени А.М.
ПрохороваРоссийской академии наук;Маврин Борис Николаевич,Институт спектроскопииРоссийской академии наук;Пенин Александр Николаевич,Московский государственный университетимени М.В. Ломоносова, физический факультет;Ведущая организация:Учреждение Российской академии наук Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН.Защита состоится 16 июня 2010 года в 15 часов на заседании совета по защитедокторских и кандидатских диссертаций Д 501.001.45 при Московском государственномуниверситете имени М.В. Ломоносова по адресу: Россия, 119991, Москва, Ленинские горы,дом 1, строение 5 (19 корпус НИИ ядерной физики МГУ), аудитория 2-15.С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке НИИ ядерной физики имениД.В.
Скобельцына МГУ имени М.В.Ломоносова.Автореферат разослан 14 мая 2010 года.Ученый секретарь совета по защитедокторских и кандидатских диссертаций Д 501.001.45кандидат физико-математических наук2О.М. ВохникОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность.Полупроводниковые структуры на основе кремния и арсенида галлия являютсяосновными элементами современной опто - и микроэлектроники. Изменение оптическихсвойств этих материалов при локализации фононов и свободных носителей в области размеромL порядка нескольких нм, представляет интерес как с фундаментальной, так и с прикладнойточек зрения. Имеется важное различие между квантово-размерными эффектами (при которыхволновой вектор частицы дискретен) и размерными эффектами, обусловленными локализациейвследствие рассеяния на дефектах и примесях (в этом случае затухание волны приводит кнепрерывному распределению волнового вектора с шириной ~1/L).Размерные эффекты могут быть существенны при модификации характеристикматериалов с помощью различных технологических воздействий: ионной имплантации,отжигов различного типа, легирования и т.д.
Такие воздействия, как правило, приводят кразупорядочению кристаллической решетки в приповерхностном слое. Причем, типсформировавшейся структуры во многом определяет электрофизические характеристикиматериала.Актуальность исследования такого рода структур оптическими методами обусловленатем,чтоосновныетенденциисовременнойэлектроникинаправленынасозданиеполупроводниковых приборов с размерами порядка нескольких нанометров (в том числе иинтегрированных в микросхемы), диагностика которых традиционными методами (например,эффект Холла) оказывается затруднительной.Закономерности изменения спектра комбинационного рассеяния (КР) вследствиеразупорядочения были впервые получены Шукером и Гаммоном [Shuker R., Gammon R.
Ramanscattering selection-rule breaking and the density of states in amorphous materials. // Phys. Rev.B.1970. V.25, N 4. P.222-225.], которые предположили, что различие между кристаллическим иаморфнымсостояниемвеществасостоитвпротяженностиобластисуществованияпространственных корреляций. Несмотря на то, что разупорядоченные полупроводниковыеструктуры исследовались оптико-спектроскопическими методами, в частности, методом КР[Бродский М.Х. Комбинационное рассеяние света в аморфных полупроводниках. // Рассеяниесвета в твердых телах./ Под ред. М.
Кардоны. М., "Мир", 1979. Гл.5, С. 239-289.] ряд задач ещетребует своего решения. В частности, для выбора технологических режимов, обеспечивающихоптимальную активацию примеси, необходимо знание динамики процессов разупорядоченияпри имплантации и рекристаллизации при отжиге. Выявление особенностей КР, дающихинформацию о типе структуры и взаимодействии электронной и фононной подсистем в ионно3легированных кремнии и арсениде галлия, важно для диагностики электрофизическихпараметров легированных слоев.Особыый интерес представляют исследования особенностей КР на связанных фононплазмонных модах (СФПМ) в полярных полупроводниках. Анализ частоты, ширины и формылиний КР, обусловленных рассеянием на СФПМ, в принципе, позволяет получать информациюоб электрофизических свойствах легированного слоя (таких, как концентрация свободныхносителей и их подвижность).
Однако, несмотря на то, что КР на связанных фононплазмонных модах в n-GaAs широко исследовалось при низких температурах [Абстрейтер Г.,Кардона М., Пинчук А. Рассеяние света на возбуждениях свободных носителей вполупроводниках // Рассеяние света в твердых телах. Вып. 4. Под ред. М. Кардоны. М., "Мир",1979, С. 12-182], возможности метода для экспресс-анализа электрофизических параметровимплантированных слоев оставались не выясненными. Так, до настоящей работы не былосообщений о СФПМ в ионно-легированном GaAs n-типа. Кроме того имелись лишь единичныесообщения о наблюдении СФПМ в тройных соединениях на основе GaAs.Новый этап в развитии полупроводниковой опто- и микроэлектроники связан сприменением квантово-размерных гетероструктур, в том числе, дельта-легированныхнаноструктур, структур с квантовыми ямами и сверхрешёток.
Согласно теоретическимрасчетам, локализация электронов и фононов в таких структурах должна уменьшать электронфононное взаимодействие и тем самым приводить к повышению подвижности электронов.Последнее должно способствовать уменьшению пороговых токов и увеличению квантовоговыходаполупроводниковыхулучшениюсоотношенияизлучателей«сигнал/шум»(светодиоды,фотоприемников,полупроводниковыеростулазеры),быстродействиятакназываемых HEMT (high electron mobility transistor) - транзисторов.Исследования изменений оптических свойств полупроводниковых наноструктурвследствие квантово-размерных эффектов имеют фундаментальный характер и важны дляпонимания физики локализованных состояний.Исследованияполупроводниковыхструктурметодамифотолюминесценциииспектроскопии поглощения сопряжены, как правило, с использованием низкотемпературной(вплоть до жидкого гелия) техники.
Поэтому в последнее время все большую популярностьприобретают методы модуляционной спектроскопии, особенно, электро и фотоотражение(ФО). Метод спектроскопии фотоотражения позволяет бесконтактно определять величинывстроенных электрических полей и особенности их пространственного распределения вполупроводниковых структурах, давать оценки концентрации носителей. Этот метод особенноинтересен для исследования квантово-размерных эффектов в полупроводниковых структурах,4так как он позволяет определять энергии межзонных переходов даже при комнатнойтемпературе.Основной целью диссертационной работы является исследование оптических свойств спектров КР и ФО в имплантированных слоях и полупроводниковых наноструктурах кремнияи арсенида галлия и получение новых знаний об изменении этих свойств при локализацииколебательных и электронных состояний (квантово-размерных эффектов).В соответствии с поставленной целью в основные задачи диссертации входилиследующие фундаментальные исследования:Ø колебательногоспектракремнияиарсенидагаллия,приразупорядочениикристаллической структуры в результате ионной имплантации;Ø закономерностей изменения колебательного спектра, обусловленных размернымиэффектами и электрон-фононным взаимодействием при легировании кремния иарсенида галлия с помощью ионной имплантации и последующего теплового илазерного отжига,Ø особенностей неупругого рассеяния света на связанных фонон-плазмонных модах влегированных структурах арсенида галлия и тройных соединений на его основе,Ø спектра электронно-дырочных состояний в одиночных и туннельно-прозрачныхдвойных квантовых ямах GaAs/AlGaAs,Ø особенностей спектра электронно-дырочных состояний в квантовых ямах GaAs/AlGaAsс модулированным легированием барьеров и дельта-легированных наноструктурах наоснове GaAs.Для решения поставленных задач в работе были использованы оптические методыисследования, такие как спектроскопия комбинационного рассеяния (КР), а такжемодуляционная спектроскопия фотоотражения (ФО) и другие методы.Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в следующем:1.
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}
