Продемонстровано прояв класичного і топологічного розмірних ефектів у поведінці ефективних оптичних параметрів золотих плівок у разі зміни їх товщини, що є базовими елементами наноплазмоніки. Показано, що застосування комплексного аналізу даних АСМ і розрахунку автокореляційної функції нанорельєфу поверхні дозволяє визначити розмір і форму золотих наночастинок, вирощених на GaAs підкладках. Обгрунтовано застосування наближення ефективного середовища Бруггемана для опису оптичних властивостей композитних плівкових гетеросистем, які містять металеві та діелектричні нанорозмірні складові. Показано, що температурний відпал тонких плівок золота на діелектричній підкладці є ефективним способом впливу на морфологію й оптичні властивості, а у випадку ультратонких плівок дозволяє керувати положенням і півшириною смуги локального (поверхневого) плазмонного резонансу. Встановлено, що опромінення кремнію високоенергетичними частинками призводить до зміни його оптичних констант, збільшення шорсткості поверхні та дефектоутворення приповерхневого шару кремнію.

  Скачати повний текст

Досліджено температурно-часові характеристики процесу відпалу, їх зв'язок зі структурними, механічними й електрофізичними параметрами монокристалів HIH GaAs. Розглянуто вплив часу термообробки, а також часу охолодження на показники стабільності електрофізичних параметрів монокристалів з різною стехіометрією та структурою дислокацій. Методом дослідження профілів дифузії домішки встановлено вплив стехіометрії на електрофізичні властивості HIH GaAs. Розглянуто особливості одержання епітаксійних шарів арсеніду галію з розчину в розплаві вісмуту. Висвітлено перспективність застосування ізовалентного розчинника для однорідного розподілу дислокацій і зменшення їх щільності в епітаксійних шарах. Запропоновано способи одержання p-n структур HIH GaAs для світлодіодів інфрачервоного діапазону випромінювання та структур фотовольтаїчних детекторів рентгенівського діапазону випромінювання методом рідкофазної епітаксії, з використанням ізовалентного металу -розчинника вісмуту з покращеними приладовими характеристиками.

  Скачати повний текст

Досліджено процеси за умов сильної нерівноважності носіїв заряду у разі їх розігріву сильним електричним полем в об'ємних кристалах германію та гетероструктурах n-InGaAs/GaAs із квантовими ямами. Вивчено струмові нестійкості, які виникають за цього, а також утворення просторово-неоднорідних структур у вигляді струмових шнурів або високопольових доменів. Експериментально виявлено теоретично повздовжні термодифузійні автосолітони у вигляді струмових шнурів у кристалах Gе. Показано, що такі автосолітони утворюються у слабкорозігрітій плазмі з високою концентрацією носіїв. Виявлено, що в гетероструктурах n-InGaAs/GaAs із квантовими ямами в латеральному електричному полі виникають статичні високопольові акустоелектричні домени. Визначено, що в гетероструктурах n-InGaAs/GaAs з подвійними тунельно-зв'язаними квантовими ямами просторовий перенос електронів у гріючому електричному полі із широких квантових ям у вузькі ями призводить до різкого збільшення інтенсивності далекого інфрачервоного випромінювання електронів.

  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

Досліджено та подано теоретичний опис впливу параметрів фотонних кристалів, таких як розміри отворів та постійної решітки, на фотонну заборонену зону, а також на спектри пропускання та втрати оптичних інтегральних елементів на основі фотонних кристалів. Показано, що перехідник, який працює на ефекті фотонної забороненої зони фотонного кристалу, має найбільші коефіцієнти пропускання та найменші втрати. Фотонний кристал на основі гексагональної решітки циліндричних отворів має найбільшу фотонну заборонену зону. Аргументовано, що на практиці доцільно використовувати хвилевод на основі квадратної решітки з циліндричними отворами, оскільки він має широку смугу та високі коефіцієнти пропускання. Показано, що спостерігається значне зростання коефіцієнта пропускання для довжини хвилі 1,55 мкм зі зростанням ширини хвилеводної області хвилеводів на основі фотонних кристалів.

  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

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

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

  Скачати повний текст

Установлено фізичні закономірності утворення дефектів у приповерхневих шарах монокристалів GaAs під дією імпульсного лазерного опромінення з низьким рівнем інтенсивності. Досліджено вплив лазерного опромінення на активацію процесів дефектоутворення у кристалі за гауссового або дифракційно-модульованого розподілу інтенсивності. З використанням числових методів визначено розподіл інтенсивності лазерного опомінення, полів температур, деформацій і термонапружень у приповерхневих шарах опромінених монокристалів GaAs. Проведено експерименти з використанням лазерних імпульсів мілісекундної тривалості з гауссовим розподілом інтенсивності та встановлено порогові значення густини енергії, за яких активуються різні механізми модифікації поверхні: плавлення, дислокаційної пластичності, утворення точкових дефектів. Опромінено монокристали GaAs лазерними імпульсами мілі- та наносекундної тривалості з густиною енергії, меншою від порогу пластичності та з дифракційно-модульованою інтенсивністю. За методами оптичної, електронної та атомно-силової мікроскопії доведено можливість створення періодичних дефектних структур у вигляді атомних кластерів за допомогою дифракційно-модульованого імпульсного лазерного опромінення низького рівня. Позиціювання таких структур задається законом просторової модуляції інтенсивності лазерного опромінення та таким чином розв'язується задача їх адресного та періодичного розподілу. Результати дослідження дають змогу розвинути новий підхід до створення напівпровідникових приладів, який грунтується на використанні особливих властивостей кластерних структур.

  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

Проведено дослідження акустичної емісії (АЕ) в напівпровідникових світовипромінювальних структурах на основі сполук GaP, GaAs та GaN за умов протікання постійного прямого електричного струму. Вивчено акустичний відгук у монокристалах GaAs та CdTe у разі дії на їх поверхню наносекундного імпульсного лазерного випромінювання. Розвинуто перспективний напрямок фізики твердого тіла, пов'язаний з використанням явища АЕ як цілеспрямованого неруйнівного тонкого методу вивчення динаміки дефектоутворення напівпровідникових структур в режимі реального часу. Вперше виявлено, що зміни в спектрі електролюмінесценції, які традиційно пов'язуються зі зміною стану точкових дефектів, корелюють з виникненням АЕ, обумовленої процесом перебудови структури матеріалу в локальних об'ємах. Встановлено межу плавлення грані (III) сполук GaAs та CdTe під час наносекундного лазерного опромінення за показником зміни амплітуди акустичного відгуку.

  Скачати повний текст

Вивчено просторовий розподіл точкових дефектів і деформації кристалічної гратки в напружених гетероструктурах у межах самоузгодженої електрон-деформаційно-дифузійної нелінійної моделі. Доведено, що самоузгоджений дифузійно-деформаційний перерозподіл точкових дефектів виду центру розтягу призводить до зменшення їх середньої концентрації у внутрішньому шарі гетероструктури GaAs/InAs/GaAs у порівнянні з просторово-однорідним значенням.

  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

Досліджено особливості роботи діодів на основі арсеніду галію, що містить нейтральні центри захоплення носіїв заряду та нестійкості струму, що виникають у цих діодах за умов міждолинного переносу електронів, ударної іонізації домішок і захоплення електронів у сильних електричних полях. Вивчено роботу генераторів на основі цих діодів і перехідні процеси, що в них відбуваються, за різних профілей легування. Розглянуто спільну роботу додів з міждолинним переносом електронів і діодів з негативною диференціальною провідністю, зумовленою тунельними ефектами. Установлено особливості їх використання для одержання генерації у широкому діапазоні частот. Розглянуто можливості помноження частоти з використанням тунельних явищ. Досліджено роботу діодів з міждолинним переносом електронів з тунельним і резонансно-тунельними контактами. Визначено умови одержання генерації діодів з таким контактом за рахунок ефекту міждолинного переносу електронів, а також за рахунок негативної диференціальної провідності контакту.

  Скачати повний текст

Здійснено числове дослідження особливостей характеристик GaAs польового транзистора з затвором Шоткі (ПТШ) в області входження до перенапруженого режиму, включаючи пробій. Створено та реалізовано нову числово-аналітичну модель GaAs ПТШ, що забезпечує можливість аналізу функціонування за таких режимів. Модель базується на розв'язанні кінетичної та теплової задач з урахуванням специфіки розігріву та механізмів розсіювання носіїв у каналі, є сукупністю системи рівнянь Больцмана та Пуассона, доповненою нестаціонарним рівнянням теплопровідності та моделями контактів метал - напівпровідник. Система розв'язується за методом макрочастинок. Показано адекватність моделі. Проведено числові дослідження впливу різних режимних та конструктивних параметрів ПТШ на його характеристики за номінального та напруженого режимів роботи ПТШ, зокрема його пробою.

  Скачати повний текст

Теоретично досліджено перебудову локалізованих електронних та діркових рівнів у напружених сферичних і циліндричних квантових точках InAs/GaAs різних розмірів під впливом самоузгодженої деформації матеріалу квантової точки й оточуючої матриці та зовнішнього тиску. Удосконалено метод розрахунку баричного коефіцієнта в квантово-розмірних нульвимірних напіпровідникових структурах. Досліджено вплив пружної взаємодії між квантовими точками, лапласівського тиску на межі квантова точка - матриця, температури росту та домішки в квантовій точці InAs на енергію основного оптичного переходу. Вперше теоретично встановлено залежності ефективних мас електрона та дірки від латерального розміру напруженої циліндричної квантової точки у площині росту та напрямі перпендикулярному до неї.

  Скачати повний текст

  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

Розроблено експериментальні методи дослідження параметрів багатошарових планарних структур, розраховано основні структурні властивості плівок зі спектрів відбиття X-променів з використанням квазізаборонених рефлексів (КЗР) у бреггівській геометрії дифракції. З застосуванням напівкінематичного наближення теорії розсіювання X-променів для розрахунків кривих дифракційного відбиття (КДВ) показано, що в короткоперіодних надгратках (НГ) зміна співвідношення інтенсивностей сателітів, розташованих з боку менших і більших кутів від нульового сателіта, залежать як від ступеня структурної досконалості (фактора Дебая - Валлера, параметра ближнього порядку), так і від рівня пружної деформації окремих шарів. Встановлено, що даний факт обумовлений нерівноцінними фазовими змінами в структурному множнику кожного з реальних шарів. Виявлено, що для адекватного опису КДВ від багатошарових структур необхідно враховувати якнайбільшу кількість дифракційних параметрів, особливо в короткоперіодних надгратках далеко від кута точного бреггівського положення. Обгрунтовано й апробовано нові експериментальні методи з використанням КЗР для одержання параметрів структур і композиційного розподілу в шарах НГ. Вперше встановлено можливість розділення внесків у відбивну здатність кожного з шарів структури окремо, високу чутливість КЗР до складу твердих розчинів субшарів, а також чутливість сателіта НГ до дефектної структури шарів різних видів. Показано, що в структурах, один з шарів якої утворений елементами, які мало відрізняються атомними номерами, роллю даного шару у формуванні дифракційної картини можна знехтувати, оскільки він впливає лише на зміну фази розсіяння. Експериментально встановлено двохшаровий розподіл індію з різним його вмістом в областях квантових ям багатошарової структури InGaAs/GaAs та з'ясовано роль форми даного розподілу у формуванні КДВ у випадку дифракції Брегга.

  Скачати повний текст