Автореферат (1149965)

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

Текст из файла

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕУЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯСАНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТНа правах рукописиБорисов Евгений ВадимовичОптические свойства легированных эпитаксиальных слоев нитрида галлия ивыращенных методом магнетронного распыления оксидов цинка и меди01.04.07 – физика конденсированного состоянияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукСанкт-Петербург20182Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете.Научный руководитель:Агекян Вадим Фадеевичдоктор физико-математических наук, профессор,профессор кафедры физики твёрдого тела ФГБОУ ВО«Санкт-Петербургский государственный университет»Официальные оппоненты: Шадрин Евгений Борисовичдоктор физико-математических наук, профессор,главный научный сотрудник, заведующий лабораториейфизики фазовых переходов в твёрдых телах, ФГБУН«Физико-технический институт им.

А.Ф. Иоффе» РАН,г. Санкт-ПетербургФёдоров Дмитрий Леонидовичдоктор физико-математических наук, профессор,заведующий кафедрой физики Балтийскогогосударственного технического университета «Военмех»им. Д.Ф. Устинова, г. Санкт-ПетербургВедущая организация:Институт Аналитического Приборостроения РАН,г. Санкт-ПетербургЗащита состоится « » _____________ 2018 г. в на заседании диссертационногосовета Д 212.232.33 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидатанаук, на соискание ученой степени доктора наук на базе Санкт-Петербургскогогосударственного университета по адресу 198504, г.

Санкт-Петербург, Петродворец,Ульяновская, д. 1, Малый конференц-зал.С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им. М. ГорькогоСанкт-Петербургского государственного университета по адресу: 199034, СанктПетербург, Университетская наб., д. 7/9. Диссертация и автореферат диссертацииразмещены на сайте https://disser.spbu.ruОтзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просьбанаправлять по адресу: 198504, Санкт-Петербург, Петродворец, Ульяновская ул., д.

1,ученому секретарю диссертационного совета Д 212.232.33 А.М. ПоляничкоАвтореферат разослан «» _____________ 2018 г.Ученый секретарь Совета Д 212.232.33,кандидат физико-математических наук, доцентПоляничко А.М.3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темыНитрид галлия (GaN) — это кристалл группы III-V, который являетсяпрямозонным полупроводником с широкой запрещенной зоной. GaN обеспечиваетвысокую эффективность и широкую полосу рабочих частот, он уже заслужилпризнаниевкакоптимальныйматериалдляразличныхобластейвысокотехнологичного производства.Начиная с середины 90‑х годов ХХ века нитрид галлия (GaN) и твердыерастворы на его основе стали рассматривать как самые перспективныеоптоэлектронные материалы.

Спектр его применения в оптоэлектронике широк:светодиоды сине-зеленой области спектра, светодиоды ближнего ультрафиолетовогодиапазона, активные среды лазерных диодов и так далее.Чувствительность нитрида галлия и других нитридов III группы низка кионизирующему излучению, что делает их подходящим материалом для космическихсолнечных батарей.Развитие различных направлений полупроводниковой электроники требуетизучения свойств полупроводниковых материалов, как фундаментальных, так исвойств конкретных образцов, выращенных по определенной технологии.

Оптическиеметоды, основывающиеся на анализе спектров комбинационного рассеяния света(КРС), люминесценции и отражения (поглощения) дают детальную и надежнуюинформацию об исследуемых объектах, кроме того, они позволяют оптимизироватьтехнологию роста полупроводниковых структур.Удельный вес публикаций, предметом которых являются структуры на основенитридов группы III-V, непрерывно растет, исследование оптических свойствкристаллов нитрида галлия, выращенных современными методами с широкимдиапазоном концентрации примесей, является актуальной задачей.Оксиды меди и цинка Cu2O и ZnO являются веществами, которые дали оченьбольшой вклад в современные представления о свойствах полупроводниковыхкристаллов.

С практической точки зрения они перспективны для созданияэкологически чистых, недорогих и достаточно эффективных преобразователейсолнечной энергии в электрическую. Для этого требуются пленки большой площади,которые можно получать методом магнетронного распыления. Для определениякачества таких пленок, выработки оптимальной технологии их роста могут бытьуспешно применены оптические методы, которые часто оказываются более тонкиминструментом, чем методы рентгеновской дифракции и электронной микроскопии.Целью диссертационной работы является исследование оптических свойств ихарактеризация оптическими методами качества следующих полупроводниковыхматериалов:4- эпитаксиальных слоев нитрида галлия микронной толщины, выращенныхметодами газофазной эпитаксии, не легированных преднамеренно и легированныхкремнием с широким интервалом концентрации;- объемных кристаллов нитрида галлия, не легированных преднамеренно,выращенных методом газофазной эпитаксии;- пленок закиси меди нанометровой толщины, выращенных методоммагнетронного распыления;- пленок оксида цинка нанометровой толщины, выращенных методоммагнетронного распыления.В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:1.

Изучить экситонные спектры люминесценции и отражения эпитаксиальных слоёвкристалла нитрида галлия, легированных кремнием, объёмных кристаллов нитридагаллия и плёнок ZnO и Cu2O, выращенных методом магнетронного напыления.2. Исследовать качество кристаллической решетки этих объектов методомкомбинационного рассеяния света (КРС), определить концентрацию свободныхносителей в легированных эпитаксиальных слоях нитрида галлия по спектрамплазмон-фононных мод.3. Оценить качество качества исследуемых кристаллов и определить оптимальныепараметры технологии их роста.Научная новизна.На серии образцов эпитаксиальных слоев нитрида галлия с широким диапазономконцентрациикремниявпервыеизученатрансформацияспектровфотолюминесценции GaN при увеличении уровня легирования донорной примесью от1016 до 5.1019 см–3 и результаты сопоставлены с данными электрофизическихизмерений.Впервые проведена характеризация оптическими методами различных областейобъемного кристалла нитрида галлия, выращенного из газовой фазы.По спектрам комбинационного рассеяния света в кристаллах нитрида галлия сразличными уровнями легирования кремнием определены концентрации свободныхносителей, исследована температурная зависимость этой концентрации, проведеносопоставление результатов с данными, полученными электрофизическими методами ииз спектров решеточного отражения.На основе исследования оптических спектров пленок оксидов цинка и меди,полученных методом магнетронного распыления, определены оптимальных условиядля получения кристаллических слоев высокого качества.Научная и практическая ценность.Полученные в диссертации данные об оптических свойствах нитрида галлия взависимости от уровня его легирования донорами могут быть распространены надругие практически важные полупроводниковые кристаллы.

На основе данных оструктуре спектра люминесценции слабо легированных эпитаксиальных слоев нитрида5галлия, выращенных из газовой фазы, и ее температурной зависимости установленовысокое качество этих слоев, превосходящее качество кристаллов GaN, полученныхдругими методами.Показано, что определение концентраций свободных носителей в сильнолегированных кристаллах нитрида галлия по спектрам комбинационного рассеяниясвета, по спектрам решеточного отражения и по вольт-амперным характеристикамнаходятся в хорошем согласии друг с другом.Оптическая характеризация кристаллических пленок оксидов цинка и меди,полученных методом магнетронного распыления, позволила установитьтехнологические условия, способствующие получению кристаллических слоеввысокого качества, пригодных для практического применения в преобразователяхсолнечной энергии.Положения, выносимые на защиту.1) Трансформация оптических спектров эпитаксиальных слоев нитрида галлия,легированного кремнием в широком диапазоне концентрации от 4.1016 до 5.1019 см–3отражает подавление экситонных эффектов, образование донорной зоны и ее слияниес зоной проводимости при увеличении концентрации примеси.

Результаты оптическихисследований хорошо согласуются с данными, полученными электрофизическимиметодами.2) Характеризация оптическими методами не легированного специально объемногокристалла нитрида галлия, выращенного из газовой фазы, свидетельствует о том, чтокачество кристаллической решетки сильно различается в характерных областяхобъемного кристалла.3) Согласно данным оптических измерений качество кристаллических пленок оксидовцинка и меди, выращенных методом магнетронного распыления сравнимо с качествомобъемных кристаллов, полученных по традиционным технологиям, при соблюденииоптимальных условий роста.

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