Автореферат (1105342)

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

Текст из файла

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М.В.ЛОМОНОСОВАФизический факультетНа правах рукописиАртамкин Алексей ИгоревичЭнергетический спектр и примесные состояния ванадияв узкощелевых полупроводниках на основе теллуридасвинцаСпециальность 01.04.09физика низких температурАвтореферат диссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква – 2016 г.2Работа выполнена на кафедре общей физики и физики конденсированного состояния физическогофакультета Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшегообразования «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова»Научные руководители:Хохлов Дмитрий Ремович, доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, МГУимени М.В.Ломоносова, физический факультет, заведующий кафедрой общей физики и физикиконденсированного состоянияРябова Людмила Ивановна, доктор физико-математических наук, профессор, МГУ имениМ.В.Ломоносова, химический факультет, ведущий научный сотрудник кафедры неорганическойхимииОфициальные оппоненты:Каган Мирон Соломонович, доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник,Федеральное бюджетное государственное учреждение науки институт радиотехники иэлектроники имени В.

А. Котельникова РАН, заведующий лабораторией №172Васильевский Иван Сергеевич, кандидат физико-математических наук, доцент, Федеральноегосударственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальныйисследовательский ядерный университет «МИФИ», доцент кафедры физики конденсированныхсред.Ведущая организация:Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательскийцентр "Курчатовский институт"Защита состоится 23 марта 2017 года в 16:00 часов на заседании Диссертационного советаД 501.001.70 при Московском государственном университете имени М.В.Ломоносова по адресу:119991, Москва, Ленинские горы, д.

1, стр. 35, конференц-зал Центра коллективного пользованияфизического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. А.М. Горького МГУ имениМ.В.Ломоносова (Ломоносовский просп., д.27, Фундаментальная библиотека) и в сети Internet поэл. адресу http://www.phys.msu.ru/rus/research/disser/sovet-D501-001-70/.Автореферат разослан «» _______________20года.Ученый секретарь Диссертационного совета Д 501.001.70кандидат физико-математических наук доцентА.

И. Ефимова3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работыУзкощелевые полупроводниковые твердые растворы на основе теллурида свинцаявляются важным базовым материалом современной инфракрасной и терагерцовойоптоэлектроники. Это связано с уникальной комбинацией свойств данного классаматериалов. Рассматриваемые полупроводники являются прямозонными, что обеспечиваетвысокую эффективность излучательной рекомбинации.

Немаловажным обстоятельствомявляется зеркальность энергетического спектра зоны проводимости и валентной зоны, вотличие от полупроводников А3В5 и А2В6. Эта особенность приводит к существенномуподавлению Оже-рекомбинации. Высокая статическая диэлектрическая проницаемость ималая эффективная масса носителей заряда обеспечивают эффективное экранированиепотенциала заряженных примесей и приводят к повышению подвижности носителей зарядапри прочих равных условиях. Ширина запрещенной зоны Eg может очень плавно посравнению, например, с материалами группы А2В6, варьироваться при изменении составасплава, результатом чего является высокая пространственная стабильность свойствполупроводниковых твердых растворов.

Важным обстоятельством является возможностьизменять ширину запрещенной зоны сплавов вплоть до нуля, что потенциально позволяетсоздавать оптоэлектронные приборы дальнего инфракрасного и терагерцового спектральногодиапазонов на основе данных материалов. Более того, в некоторых твердых растворах, вчастности, Pb1 − xSnxTe, возможен переход по составу от прямого к инверсному спектру, чтообеспечивает возможность реализации состояния топологического изолятора.Основные проблемы при использовании полупроводников класса А4В6 связаны свысокойдефектностьюданныхматериалов.Онисинтезируютсясозначительнымколичеством дефектов роста, таких как вакансии или атомы в междоузлиях, и все такиеростовые дефекты являются электроактивными. Поэтому концентрация носителей заряда,например, в теллуриде свинца, как правило, не ниже 1018 – 1019 см−3. Применениедолговременных гомогенизирующих отжигов позволяет снизить эту концентрацию на одиндва порядка величины, но не более.

Именно это обстоятельство является основнымограничителем к более интенсивному использованию данного класса материалов винфракрасной оптоэлектронике.Одним из эффективных подходов к решению задачи изменения концентрацииносителей заряда в полупроводнике является его легирование различными донорными илиакцепторными примесями. В твердых растворах на основе халькогенидов свинца применениеданного метода позволяет не только эффективно решать вышеуказанную задачу, но иприводит к появлению новых эффектов, не характерных для нелегированного материала.

Так,4в сплавах Pb1 − xSnxTe(In), PbTe(Ga) наблюдается эффект стабилизации уровня Ферми EF вэнергетическом спектре полупроводника, когда расположение EF не зависит от количествавведенной примеси, а определяется только составом твердого раствора. В частности, внекоторых случаях возможна стабилизация уровня Ферми внутри запрещенной зоны. В такойситуации реализуется полуизолирующее состояние материала при низких температурах присохраненииузкощелевогохарактераэнергетическогоспектра.Вторымэффектом,определяющим свойства сплавов Pb1 − xSnxTe(In) и PbTe(Ga), является задержаннаяфотопроводимостьнаблюдающаясяподпридействиемнизкихвысокочувствительныеинфракрасноготемпературах.терагерцовыеиитерагерцовогоЭтотэффектинфракрасныесенсорыизлучения,позволяетнаосновесоздатьданныхполупроводников.С другой стороны, эффект задержанной фотопроводимости в некоторых случаяхявляется нежелательным.

Дело в том, что, поскольку характерные энергии энергетическогоспектра полупроводника невелики, даже фоновое излучение от нагретых частей криостатаприводит к генерации долгоживущих свободных неравновесных носителей заряда. Врезультате при изучении свойств полуизолирующего состояния материала требуется оченьтщательная экранировка от фонового излучения, что в ряде случаев представляет большуюпроблему.Крометого,высокаяфоточувствительностьявляетсяпроблемой,еслииспользовать легированный материал как согласованную по параметру решетки и по еетемпературному коэффициенту высокоомную подложку для пленок или гетероструктурматериалов класса А4В6.Стабилизация уровня Ферми при отсутствии фоточувствительности наблюдалась всплавах Pb1 − xSnxTe, легированных некоторыми переходными (Cr, Fe, Ti) и редкоземельными(Yb) элементами.

Такая стабилизация, тем не менее, не приводила к реализацииполуизолирующего состояния материала, поскольку уровень Ферми стабилизировался водной из разрешенных зон. Дополнительное введение марганца в состав твердого раствораPb1 − xMnxTe является одним из способов увеличения ширины запрещенной зоны. Внекоторыхслучаях,как,например,вPb1 − xMnxTe(Cr),этопозволялосместитьстабилизированный уровень Ферми внутрь запрещенной зоны при отсутствии задержаннойфотопроводимости.Таким образом, легирование переходными металлами представляется перспективнымдля стабилизации уровня Ферми в сплавах на основе PbTe, а вариация энергетическогоспектра материала с помощью введения марганца в состав твердого раствора являетсяэффективным методом модификации взаимного расположения разрешенных зон истабилизированного уровня Ферми.

К моменту начала выполнения настоящей работы в5литературе отсутствовали данные о свойствах сплавов на основе теллурида свинца,легированных другим переходным элементом – ванадием.Цель диссертационной работы заключалась в изучении характера влияниялегирования ванадием на энергетический спектр, гальваномагнитные, магнитные итерагерцовые фотоэлектрические свойства твердых растворов Pb1 − xMnxTe.Основные задачи работы1.Исследованиегальваномагнитных(нахарактерапостоянномииопределениепеременномтоке)механизмовиизменениямагнитныхсвойствмонокристаллов теллурида свинца, легированных ванадием, при изменении содержанияпримеси ванадия.2.Изучение характера перестройки энергетического спектра, а также причиныизменения гальваномагнитных (на постоянном и переменном токе) и магнитных свойствмонокристаллов твердых растворов Pb1 − xMnxTe, легированных ванадием, при изменениисостава сплава.3.Исследование кинетики терагерцовой фотопроводимости в монокристаллахPbTe(V) под действием мощного лазерного терагерцового излучения.Основные положения, выносимые на защиту1.Ванадий в PbTe проявляет донорные свойства и формирует примесный уровеньв запрещенной зоне, расположенный на ~ 20 мэВ ниже дна зоны проводимости.

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