Комплексно досліджено оптичні, морфологічні і фотоелектричні властивості батошарових твердотільних систем, створених на основі дифракційних граток на поверхні монокристалів GaAs та InP, для всебічного аналізу та оптимізації умов збудження та поширення у них поверхневих плазмових поляритонів. Аналіз резонансних властивостей виготовлених багатошарових структур здійснювався із залученням комплексного методу досліджень, який включає спектральну та багатокутову еліпсометрію, спектроскопію відбивання та пропускання світла, АСМ, вимірювання спектральних та кутових характеристик фотоструму короткого замикання бар'єрів Шотткі разом з фізично обгрунтованими теоретичними методами параметризації досліджуваних структур. Вимірювання багатошарових дифракційних граток за умов збудження плазмового резонансу дозволили виявити острівцеву структуру тонкоплівкових металевих покриттів та визначити їх ефективні параметри n та k. Проведені дослідження довели, що мікрошорсткість поверхні дифракційних граток, на які напилюються тонкоплівкові гетероструктури, має вирішальний вплив на послаблення плазмового резонатора. На основі виготовлених багатошарових дифракційних граток з оптимізованими параметрами резонансного екстремуму розроблено чутливі до довжини хвилі, кута падіння та поляризації світла фотодетектори та сенсори хімічних речовин з покращеними параметрами.

  Скачати повний текст

Проведено експериментальні дослідження зміни об'ємних і поверхневих властивостей монокристалів напівізолюючого нелегованого (НІН) арсеніду галію з різним відхиленням складу від стехіометричного в термічних процесах під впливом власних і домішкових ефектів їх структури. Встановлено основні закономірності зміни залежно від часу гомогенізуючого та розчинюючого відпалів з загартуванням кристалів фізичних параметрів в об'ємі монокристалів двох груп: з надлишковим відносно стехіометричного складу вмістом миш'яку та з надлишком галію. Виявлено, що поверхнева термостабільність електрофізичних характерстик кристалів НІН GaAs погіршується зі збільшенням вмісту вакансій миш'яку, а також у разі зростання щільності дислокацій. Встановлено позитивний вплив на покращання термостабільності режиму довготривалого (більше двох годин) охолодження кристалів. Показано, що зниження рекомбінаційної активності центрів EL.2, обумовленого формуванням комплексів EL2-Cu має місце в тому випадку, коли атом міді у складі комплексу займає позицію атома галію. З'ясовано, що крім міді на випромінювальну рекомбінацію через центри EL.2 також впливають атоми кадмію та селену. Встановлено, що значення механічних напружень у разі неоднорідного розподілу атомів домішки залежать від вакансійного складу кристала, якщо дифузія домішки відбувається за вакансіями галію та не залежать від нього у разі міжвузлового механізму дифузії.

  Скачати повний текст

Наведено результати комплексних досліжень закономірностей та особливостей зміни структурних, електрофізичних, термо-, магніто- і тензорезистивних властивостей сильно легованих значно компенсованих гетероепітаксійних плівок Ge. Визначено специфіку перебудови їх енергетичної структури під впливом межі розподілу Ge - GaAs і внутрішніх механічних напружень за умов дії температури, деформації та магнітного поля. Встановлено взаємозв'язок електрофізичних і теплофізичних властивостей з конструктивно-технологічними параметрами і термометричними характеристиками сильно легованих p - n-структур Si з урахуванням зміни домінуючих механізмів струмопереносу під впливом температури, електричного поля та радіації. Фізично обгрунтовано, реалізовано та застосовано за натурних умов експлуатації нові типи мікроелектронних приладів для екстремальної електроніки.

  Скачати повний текст

Досліджено вплив меж поділу середовищ на властивості електронів, дірок і екситонів квазіодновимірних і квазінульвимірних напівпровідникових структур. У межах моделі Кроніга - Пенні з delta-потенціалами проаналізовано коефіцієнт відбиття для квазіодновимірного тришарового нанодроту з перехідним шаром біля меж поділу, розміри якого є параметрами задачі. З використанням методу S-матриці розсіяння визначено енергію зв'язаних станів квазічастинки для складного нанодроту з квантовою ямою (типу AlAs / GaAs / AlAs) як функцію розмірів перехідної області і розмірів другого середовища. Для одновимірної надгратки квантової точки (КТ) сферичної форми у наближенні сильного зв'язку з урахуванням скінченного розриву енергетичних зон одержано закон дисперсії електрона та залежність ефективної маси від радіуса КТ. Досліджено залежність густини станів електрона та дірки від енергії та хімічного потенціалу та концентрації носіїв струму від температури у випадку наявності в гетеросистемі домішок n-типу одного сорту. З використанням теорії груп і симетричного аналізу досліджено вплив симетрії форми КТ на розщеплення енергетичних рівнів зарядів для випадків, коли спін частинки дорівнює нулю та коли спін відмінний від нуля (s = 1/2). Проведено порівняльний аналіз результатів, одержаних за допомогою теорії груп і теорії збурень для КТ кубічної, гексагональної та тетраедральної форм. Досліджено залежності енергії діркових станів від радуса КТ для сферичної гетеросистеми GaSb / AlSb з великою шириною забороненої зони та величиною спін-обертальної взаємодії та ймовірностей міжзонних переходів від величини розриву зон. Знайдено енергію екстона Ваньє - Мотта для КТ кубічної форми у моделі діелектричного континууму з урахуванням точного розв'язку рівняння Пуассона. З урахуванням сінченного розриву зон визначено залежність енергії зв'язку екстона, сили осцилятора переходу в екситонний стан і обмінної енергії екситона як функцію розмірів КТ та діелектричної проникності матриці. На підставі результатів проведеного дослідження запропоновано пояснення залежності зсуву Стокса у кристалі CdTe від величини КТ та діелектричної проникності матриці.

  Скачати повний текст

Установлено умови виникнення випадкового контакту ізочастотних поверхонь двох хвиль просторово-часових збурень за наявності фото-Ганн-ефекту (ФГЕ). Здійснено припущення, що під дією електричного поля та за умов зміни концентрації домішки цей контакт може зумовлювати явище конічної рефракції хвиль у досліджених напівпровідниках. У лінійному за флуктуаціями освітлення наближеннями побудовано теорію фотовідгуку носіїв за умов ФГЕ. Детально проаналізовано фотовідгук за умов ФГЕ для межових випадків режимів генератора напруги та струму. Показано, що для напівпровідника з параметрами n-GaAs фотовідгук електронної підсистеми має вибірковість за частотою, інтенсивністю освітлення та концентрацією легувальної домішки. Зроблено припущення, що область просторово-неоднорідного розподілу об'ємного заряду за умов освітлення здійснює різний вклад у величину фотовідгуку залежно від довжини зразка. Показано, що вигляд просторово-часового розподілу внутрішнього електричного поля в k-просторі різний залежно від інтенсивності падаючого світла. Початок перехідної області визначається концентрацією легувальної домішки, а її ширина - напруженістю прикладеного електричного поля. Установлено, що для напівпровідника з параметрами n-GaAs за умов ФГЕ з урахуванням другої та третьої гармонік розкладу в ряд просторово-часових розподілів напруженості електричного поля та концентрації носіїв заряду значення показника заломлення світла DELTA n для режиму сильної інтенсивності більші у 1,3 - 1,5 разів, а для режиму слабкої інтенсивності лазерного освітлення - у 3 - 4 рази у порівнянні з оцінками, що одержуться в одногармонійному (лінійному) наближенні.

  Скачати повний текст

За результатами моделювання та досліження температурних полів і внутрішньої напруги у злитку GaAs розроблено тепловий вузол, що забезпечує врощування злитків GaAs зі зниженим вмістом структурних дефектів. На підставі аналізу літературних джерел визначено, що найважливішим етапом у досліженні виникнення термопластичних напруг і дислокацій під час вирощування монокристалів GaAs за LEC методом є аналіз поля термопружної напруги. Розроблено математичну модель, яка дозволяє визначити взаємозалежність геометричних параметрів елементів теплового візла ростової установки з кутовими коефіцієнтами теплових потоків випромінювання на елементарній поверхні злитка. Наведено модель і проведено експериментальні дослідження щодо визначення розподілу температур за поверхнею злитка, що дозволило вдосконалити конструкцію теплового вузла. З метою аналізу одержаних результатів розроблено експресну методику визначення та представлення ліній ізонапруги у площині пластини GaAs. Створено математичну модель і методику оптимізації геометричних параметрів теплового вузла, яка забезпечує необхідний температурний режим у зоні вирощування й охолодження злитка. Проведено розрахунки з оптимізації положення теплового екрана та вибрано його розміри та висоту розташування над рівнем герметизатора. За результатами досліджень розробленого вузла встановлено, що залишова напруга зменшилася у верхній частині злитка у 1,3 раза, у середній - у 1,5 раза, у нижній частині - у 1,3 раза. За експериментальними даними щодо контролю щільності дислокацій за довжиною вирощеного злитка на ростовій установці "Арсенід-1А" зроблено висновок, що вибрана схема розташування теплового екрана зумовлює зменшення щільності дислокацій у верхній частині дослідженого злитка удвічі, у середній частині - у 1,6 раза, у нижній частині - у 1,6 раза.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розвинуто перспективний напрямок фізики твердого тіла, пов'язаний з переходом мілкий - глибокий рівень у результаті перебудови кристалічної гратки навколо атома домішки під час гетеровалентного легування кристалів. Результати роботи є важливими для розвитку наукових основ створення детекторів іонізуючого випромінювання. Розроблено модель неоднорідного напівпровідника для твердих розчинів ZnSe - GaAs зі складом поблизу ZnSe, досліджено механізми рентгенолюмінесценції та рентгеночутливості.

  Скачати повний текст

Створено оригінальну надвисоковакуумну установку, проведено експериментальні дослідження процесів формування складу поверхні кристалів, випаровування компонент кристалів, емісійних властивостей кристалів. Показано, що за умов впливу електронної підсистеми кристалів температури, електричного поля та струму можна керувати процесами формування складу поверхні кристалів. Встановлено, що керуванням процесом випаровування компонент кристалів за умов високого вакууму можна отримувати плівки різного складу. На підставі аналізу результатів дослідження можливостей керування процесами випаровування та формування складу поверхні кристала GaAs за термовакуумної обробки за умов впливу на електронну підсистему шляхом пропускання струму в системі зонд-кристал доведено, що пропускання струму через кристал суттєво змінює швидкість випаровування As, залежно від величини струму, температури зразка та концентрації вільних носіїв заряду. Напрямок ефекту визначається знаком потенціалу (напрямком струму), що прикладається, та типом вільних носіїв заряду. Формування складу поверхні кристалів, за результатами експериментальних досліджень, залежить від їх ступеня іонності.

  Скачати повний текст

Досліджено дефектні стани, створювані залишковими домішками та дефектами гратки, їх взаємодію між собою і з екситонами, а також вплив цієї взаємодії на енергетичну структуру напівізолюючого спеціально нелегованого арсеніду галію. Експериментально показано, що в напівізолюючому GaAs спостерігається значна взаємодія дефектних станів (домішок між собою та з дефектами гратки, домішок з вільними екситонами). Визначено роль домішки вуглецю в утворенні дивакансій галію. Отримано залежність між концентрацією вуглецю і концентрацією дивакансій галію та запропоновано модель, що пояснює цю залежність. Запропоновано безконтактний експресний метод визначення кількісного вмісту вуглецю, цинку та кремнію в напівізолюючому GaAs.

  Скачати повний текст

Експериментально обгрунтовано модель формування бар'єра Шотткі (БШ) на реальній поверхні GaAs. Показано, що на першій стадії має місце взаємодія атомів Ti з компонентами власних оксидів напівпровідника та утворення TiO, а на другій - ріст полікристалічного шару металу, що призводить до локальної структурної неоднорідності та потенційної ненадійності затворів польових транзисторів з бар'єром Шотткі. Досліджено фізико-хімічні процеси у контактах, сформованих квазіаморфними бінарними сполуками боридів та нітридів Ti з GaAs, експериментально обгрунтовано можливість використання цих сполук для формування БШ з високим ступенем структурної неоднорідності міжфазного кордону. Установлено, що причиною високої термостійкості БШ, виготовленого за умов заміни Ti на його сплави, є низька розчинність атомних компонент напівпровідника у цих матеріалах, навіть в околі температури термічної дисоціації GaAs. Показано, що застосування у складі металізації приладу шарів боридів і нітридів тугоплавких металів значно обмежує міжшарові взаємодії, стимульовані термообробкою і випромінюванням, внаслідок низької дифузійної проникності цих шарів та їх стабільності до процесів окиснення.

  Скачати повний текст

Досліджено структуру й основні фізичні властивості багатошарових структур (БШС) InGaAs/GaAs з квантових точок (КТ) залежно від умов росту та зовнішніх впливів методами високороздільної X-променевої дифрактометрії. Проведено адаптацію методу картографування оберненого простору навколо вузлів оберненої гратки для розв'язання оберненої задачі визначення складу та пружної деформації в системах з впорядкованим масивом квантових точок. Вперше встановлено та пояснено природу зміни періоду багатошарової структури після швидкого температурного відпалу (ШТВ), обумовлену впливом макрокривизни на зсуви положень піків сателітної структури когерентної НГ. Встановлено природу чутливості кривих дифракційного відбиття (КДВ) до макрозгину багатошарової системи, яка полягає в зміщенні сателітів із своїх положень залежно від кута Брегга. Пояснено ефект розщеплення когерентних сателітів і нахилу латеральних сателітів на дифракційних картинах від БШС з КТ, що полягає в прямому та похилому наслідуванні КТ (квантових ниток (КН)) у разі росту структур. Вперше запропоновано методику реконструкції просторової гратки квантових точок з експериментальних карт розподілу інтенсивності в оберненому просторі. За допомогою Х-променевих дифракційних досліджень виявлено особливості самоспрямованого впорядкування структур із КН у разі застосування у технологічному процесі росту потоків миш'яку різного молекулярного складу.

  Скачати повний текст

Розроблено нову модель формування пор у кремнії в процесі електрохімічного травлення, яка дозволяє відтворити ряд експериментально спостережених ефектів. Досліджено характер часової еволюції функції розподілу за радіусами ниткоподібних кристалів кремнію залежно від лімітуючої стадії їх бічного росту. Показано, що визначальним фактором, що обумовлює експериментально спостережену еволюцію, є термодинамічні процеси вбудовування атомів кремнію в кристал. У рамках методу дослідження екситонних характеристик напівпровідників, що базується на аналізі спектрів люмінесценції, виміряних за одного значення температури, показано збільшення приблизно втричі енергії зв'язку екситону в приповерхневій області GaAs, вкритого шаром діелектрика. Показано застосовність даного підходу до дослідження екситонних характеристик нанорозмірних структур кремнію. Наведено новий метод визначення зонних і геометричних параметрів останніх.

  Скачати повний текст

Наведено результати комплексних досліджень взаємного впливу мікромеханічних властивостей, морфології та структурної досконалості гомо- і гетероепітаксійних структур на основі арсеніда галію, вивчено умови їх отримання. Показано, що технологічні умови вирощування - температура процесу вирощування, орієнтація та структурна досконалість матеріалу підкладки, склад розчину під час рідкофазної епітаксії, тип і концентрація домішки мають вплив на мікромеханічні властивості отриманих структур. Вперше досліджено підкладки GaAs, леговані Si, які не мали дислокацій. Показано, що мікротвердість чутлива до ступеня компенсації носіїв заряду. Розроблено нову методику спостереження переміщення дислокацій у полі механічних напруг. За допомогою даної методики досліджено мікромеханічні властивості та напружений стан гетероструктур за наявністю сітки дислокацій невідповідності на гетеромежі (на прикладі Ge - GaAs), що виникає внаслідок розходжень параметрів кристалічних граток підкладки і шару, та показано, що розвиток деформації у гетероструктурі Ge - GaAs змінює свій напрямок після досягнення гетеромежі.

  Скачати повний текст

Досліджено фотоелектрохімічні процеси на модифікованих GaAs- та InP-електродах. Розкрито можливості використання модифікованих електродів у фотоелектрохімічних системах для перетворення сонячного світла й акумулювання водню. Розроблено методику модифікування поверхні GaAs- та InP-електродів наночастками Au, CdS, фуллеритами та Zn. Показано, що фотоелектрохімічні процеси на GaAs- та InP-електродах відбуваються за участю поверхневих електронних станів, а модифікування поверхні обумовлює зменшення їх концентрації та рекомбінаційних втрат носіїв заряду та посилення фотокаталітичної активності поверхні, що сприяє зростанню ефективності фотоперетворення. Показано, що модифіковані GaAs-фотоаноди у сполученні з катодами на основі сплавів La-Ni-Co-Al є ефективними матеріалами для перетворення енергії сонячного світла з акумулюванням водню.

  Скачати повний текст

Дослідження впливу НВЧ випромінювання на параметри ПТШ показали, що зміна характеристик настає навіть за незначних термінів обробки. Внаслідок впливу НВЧ випромінювання збільшується висота бар'єра, а фактор ідеальності зменшується. Експериментально доведено, що, аналогічно випадку gamma-опромінювання, існує діапазон термінів обробки, у якому можливе поліпшення параметрів ПТШ.

  Скачати повний текст

Одержано нові типи гетеропереходів GaN/por - GaAs/GaAs. Наведено результати досліджень їх властивостей. Розроблено математичну модель конвертації поверхневих шарів GaAs у GaN за рахунок дифузії атомів азоту у GaAs за механізмом kick-out. Установлено, що за температур, менших 800 К, інтенсивність конвертації недостатня для формування плівок GaN, внаслідок чого утворюється потрійна сполука GaAsN. За температур, вищих 1 000 К відбувається погіршення морфології плівок, зумовлене інтенсивною декомпозицією матеріалу підкладки GaAs. Досліджено властивості плівок GaN/por-GaAs. Доведено позитивний вплив використання поруватих підкладок GaAs на їх оптичні, структурі та морфологічні властивості. Визначено вплив параметрів нітридизації поруватих підкладок GaAs на формування напівпровідникової потрійної сполуки GaNAs. Показано можливість керування концентрацією азоту та миш'яку, що надає можливість одержувати структури з межовим випромінюванням у діапазоні від інфрачервоної до ультрафіолетової області. Визначено значущість поруватості підкладки GaAs для типу кристалічної гратки плівок GaN. З'ясовано, що за величини поруватості 30 % підкладок GaAs на базі монокристалічного GaAs (III) формується переважно кубічна модифікація GaN з включеннями кристалітів гексагонального GaN. З'ясовано позитивний вплив відпалення гетероепітаксійних плівок GaN у радикалах азоту на склад власних дефектів, а саме: зменшення концентрації точкових дефектів вакансій азоту та донно-акцепторних пар, поліпшення стахіометрії у плівках GaN. На підставі результатів проведених досліджень оптимізовано фізико-технологічні аспекти нітридизації поруватих підкладок GaAs для формування якісних напівпровідникових гетероструктур GaN/por - GaAs/GaAs.

  Скачати повний текст

Досліджено процеси електрон-фононної взаємодії в системі з сильно-локалізованими носіями (проміжно-легований n-Ge) та в двовимірному електронному газі, де присутні процеси слабкої локалізації (дельта-легований GaAs:Si). Сукупність результатів досліджень фононно-індукованої провідності вдалося надійно пояснити на базі запропонованої моделі "руйнування" слабкої локалізації носіїв під час поглинання енергії акустичних фононів електронним газом. Проведено детальні розрахунки ефектів електрон-фононної взаємодії з урахуванням багатопідзонного характеру системи, що дали змогу дослідити процеси поглинання окремими підзонами та за різних умов падіння фононів на двовимірний шар.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Наведено результати досліджень ефекту надвипромінювання Діке у квантових InGaAs/GaAs гетероструктурах і кремнієвих ниткоподібних кристалах. Уперше показано, що незалежність часу надвипромінювання від рівня збудження, що спостерігаються у квантових гетероструктурах, взаємопов'язана з заповненням квантової ями та супроводжується стабілізацією інших характеристик надвипромінювання: форми спектрів та інтенсивності, що суттєво відрізняється від надвипромінювання у газах і об'ємних матеріалах. Установлено, що наявність певної кількості дефектів невідповідності у зазначених гетероструктурах призводить до зменшення інтенсивності, однак надвипромінювання відбувається. З'ясовано, що залежність максимального значення інтенсивності додаткового піка в інфрачервоній люмінесценції та зміна форми від рівня збудження у ниткоподібних кристалах кремнію подібні до тих, що є характерними для надвипромінювання Діке, це дозволяє припустити, що ниткоподібні кристали кремнію можуть бути використані для створення надкоротких імпульсів інфрачервоного світла.

  Скачати повний текст