В. А. Швец1, Н. Н. Михайлов2, С. А. Дворецкий2 1 Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новосибирский государственный университет» 2 Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН shvets@isp.nsc.ru, mikhailov@isp.nsc.ru, dvor@isp.nsc.ru
Ключевые слова: молекулярно-лучевая эпитаксия, кадмий-ртуть-теллур, гетероструктуры, ИК-фотоприёмники, эллипсометрия, технологический контроль
Страницы: 13-24
Представлен ретроспективный анализ проблемы выращивания многослойных и варизонных структур на основе КРТ методом МЛЭ с эллипсометрическим контролем, а также методические разработки в области эллипсометрии неоднородных структур. Проведены расчёты и получено решение прямой и обратной задач для ряда практически важных случаев. Экспериментально продемонстрирована высокая точность определения толщины и состава слоёв при выращивании гетероструктур нанометрового диапазона толщин. В ряде случаев для повышения точности решения обратной задачи в расчётах предложено использовать относительную производную эллипсометрических параметров, измеренных в процессе выращивания структуры. Это позволило определять профили оптических постоянных градиентных по составу структур. Проведены теоретические расчёты для периодических слоистых структур и экспериментально показана возможность их контролируемого создания.
В. А. Гайслер, И. А. Деребезов, А. И. Торопов, И. И. Рябцев
Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН haisler@thermo.isp.nsc.ru, derebezov@thermo.isp.nsc.ru, toropov@thermo.isp.nsc.ru, ryabtsev@isp.nsc.ru
Ключевые слова: лазер с вертикальным резонатором, миниатюрный атомный стандарт частоты, излучатель одиночных фотонов
Страницы: 25-31
Представлен краткий обзор результатов разработки двух типов полупроводниковых излучателей на основе полупроводниковых брэгговских микрорезонаторов. Первый тип излучателя - это лазер с вертикальным резонатором на основе AlxGa1 - xAs. Лазер демонстрирует устойчивый одномодовый режим генерации на длине волны 795 нм, что открывает перспективы его использования в миниатюрных атомных стандартах частоты на основе Rb87. Второй тип - излучатель одиночных фотонов на основе полупроводниковых квантовых точек. Разработана конструкция такого излучателя на базе полупроводникового брэгговского микрорезонатора, обеспечивающая высокий уровень внешней квантовой эффективности излучателя (до 80 %) и высокое быстродействие за счёт эффекта Пурселла.
А. Э. Климов, В. Н. Шумский
Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН klimov@thermo.isp.nsc.ru, shumsky@thermo.isp.nsc.ru
Ключевые слова: центры захвата, PbSnTe:In, инжекция из контактов
Страницы: 35-42
Обобщены результаты экспериментальных работ, в которых приводятся данные о влиянии центров захвата электронов на свойства Pb1 - x SnxTe: In с x ≈ 0,24-0,29 при температурах ниже 20 К. Рассмотрена модель, непротиворечиво объясняющая особенности ряда явлений в твёрдых растворах Pb1 - xSnxTe: In: вольт-амперные характеристики без освещения, являющиеся результатом инжекции из контактов и ограничения тока пространственным зарядом при захвате электронов на ловушки, распределённые по энергии в запрещённой зоне; фотоэлектрические явления в инфракрасной и терагерцовой областях спектра; особенности гальваномагнитных явлений; флуктуации тока, включая его автоколебания без и при наличии освещения.
Е. А. Емельянов, Д. Ф. Феклин, А. В. Васев, М. А. Путято, Б. Р. Семягин, А. П. Василенко, О. П. Пчеляков, В. В. Преображенский
Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН e2a@nsc/ru, fdf@isp.nsc.ru, vasev@isp.nsc.ru, puma@isp.nsc.ru, sbr@isp.nsc.ru, vap@isp.nsc.ru, pch@isp.nsc.ru
Ключевые слова: молекулярно-лучевая эпитаксия, молекулярная форма мышьяка, короткопериодные сверхрешётки, ИК-фотоприёмники, дифракция быстрых электронов на отражение, ДБЭО
Страницы: 43-51
Методом дифракции быстрых электронов на отражение исследовано взаимодействие поверхности GaSb(001) с потоками молекул As2, As4 и Sb4. Показано, что молекулы As2 взаимодействуют с поверхностью GaSb преимущественно по механизму замещения, а молекулы As4 - по вакансионному механизму. Установлено, что для воспроизводимого формирования гетерограниц типа In - Sb в сверхрешётках InAs/GaSb необходимо использовать поток молекул As4, а не As2.
А. Х. Антоненко1, В. А. Володин1, М. Д. Ефремов1, П. С. Зазуля2, Г. Н. Камаев1, Д. В. Марин1 1 Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новосибирский государственный университет» 2 Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН antuan@isp.nsc.ru, volodin@isp.nsc.ru, efremov@isp.nsc.ru, zazulya_ps@ngs.ru, kamaev@isp.nsc.ru, marin@isp.nsc.ru
Ключевые слова: кремний, плазменное окисление, окись кремния, эллипсометрия, атомно-эмиссионная спектроскопия
Страницы: 52-58
Методами спектральной эллипсометрии и атомно-эмиссионной спектроскопии исследовались процессы плазменного оксидирования поверхности кремния в реакторе с индуктивным возбуждением плазмы. Представлены результаты влияния инертных газов на кинетику формирования ультратонких плёнок SiO2. Обнаружен эффект интенсивного окисления Si в плазме, образованной номинально чистым гелием. Предложено объяснение данного эффекта на основе представления о фотостимулированном ускорении скорости реакции на границе раздела кремний - окисел собственным оптическим излучением гелиевой плазмы.
С. Н. Свиташева1, Г. А. Поздняков2, Ю. В. Щеглов1, Д. В. Настаушев1 1 Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН 2 Учреждение Российской академии наук Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича Сибирского отделения РАН Svitasheva@thermo.isp.nsc.ru, georg@itam.nsc.ru, nast@thermo.isp.nsc.ru, Sheglov@thermo.isp.nsc.ru
Ключевые слова: спектральная эллипсометрия, атомно-силовая микроскопия, плёнки алмазоподобного углерода, МГД-ускоритель плазмы
Страницы: 59-66
Показана возможность применения нового метода синтеза плёнок в сверхзвуковом потоке плазмы углеводородов, генерируемом дисковым магнитогидродинамическим ускорителем. Для характеризации плёнок алмазоподобного углерода использовались два метода: неразрушающий метод спектральной эллипсометрии и метод атомно-силовой микроскопии.
В. В. Власов1, А. Н. Синяков1, Д. В. Пышный1, С. В. Рыхлицкий2, В. Н. Кручинин2, Е. В. Спесивцев2, И. А. Пышная1, Е. В. Костина1, Е. В. Дмитриенко1, В. П. Бессмельцев3 1 Учреждение Российской академии наук Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН 2 Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН 3 Учреждение Российской академии наук Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения РАН sinyakov@niboch.nsc.ru, pyshnyi@niboch.nsc.ru, rhl@isp.nsc.ru, kruch@isp.nsc.ru, evs@isp.nsc.ru, bessmelt@iae.nsk.su
Ключевые слова: эллипсометрия, биочипы, label-free диагностика, олигонуклеотиды, белки
Страницы: 67-77
Методом высокоразрешающей сканирующей эллипсометрии проведён анализ поверхности биочипов, приготовленных на основе пластин кремния для исследования реакций предварительно иммобилизованных олигонуклеотидов и белковых молекул. Проведена детекция гибридизационных взаимодействий нуклеиновых кислот (образование дуплекса при реакции ампликона гена матриксного белка вируса гриппа А с молекулами-зондами), сорбции белковых молекул и белок-белковых взаимодействий на поверхности биочипов. Показано, что предварительная сорбция наночастиц золота приводит к повышению эффективности иммобилизации молекул белков на биочипе. На основе полученных в работе экспериментальных данных сделан вывод о том, что эллипсометрия представляет собой высокочувст-вительный, неразрушающий, недорогой label-free метод детекции поверхности биочипов, удобный для количественного анализа реакций биомолекул.
Д. О. Кузнецов, Е. Г. Тишковский, Д. М. Леган
Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН diokuz@thermo.isp.nsc.ru, tish@thermo.isp.nsc.ru
Ключевые слова: предельный КПД, солнечный элемент, гетероструктуры GaAs на Si
Страницы: 78-81
Методами численного моделирования в диффузионно-дрейфовом приближении рассчитан КПД трёхконтактного солнечного элемента на основе структуры GaAs на Si. Получены зависимости КПД от толщины слоя GaAs и плотности прорастающих в этом слое дислокаций, известным образом влияющих на время жизни неравновесных носителей заряда. Показано, что предельный КПД (27 %) такой структуры достигается при толщине слоя GaAs порядка 1,4 мкм и плотности прорастающих дислокаций менее 106 см-2.
С. Н. Свиташева, К. С. Журавлев
Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН Svitasheva@thermo.isp.nsc.ru, zhur@thermo.isp.nsc.ru
Ключевые слова: спектральная эллипсометрия, нитриды тройных соединений, полярность, молекулярно-лучевая эпитаксия, гетероструктуры
Страницы: 82-87
Исследованы оптические свойства Ga- и N-полярных тройных соединений нитридов AlxGa1 - xN с мольным содержанием алюминия от 0 до 0,6 неразрушающим бесконтактным методом спектральной эллипсометрии. Установлены корреляционные зависимости сдвига края фундаментального поглощения и поведения действительной и мнимой частей псевдодиэлектрической функции от состава x и полярности слоёв AlxGa1 - xN. Подтверждается, что полярность слоёв, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии, задавалась при формировании зародышевого слоя AlN.
Е. А. Михантьев1, И. Г. Неизвестный2, С. В. Усенков2, Н. Л. Шварц2 1 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новосибирский государственный технический университет» Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН 2 Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН mikhantiev@gmail.com, neizv@isp.nsc.ru, simsonic@ya.ru, nataly.shwartz@gmail.com
Ключевые слова: нанокластеры кремния, моделирование, метод Монте-Карло
Страницы: 88-97
Рассмотрен механизм формирования нанокластеров кремния в слоях нестехиометрического состава с помощью моделирования методом Монте-Карло. Интерес к кремниевым нанокластерам (Si-нк), покрытым окисной оболочкой, обусловлен их применением в современной опто- и наноэлектронике. Предложена решёточная модель Монте-Карло для изучения атомарных процессов в системе Si-SiO2. Исследован процесс формирования нанокластеров кремния при отжиге одиночных SiO-слоёв и слоистых структур SiO2-SiO-SiO2. В модели наряду с диффузионными перемещениями частиц учитываются процессы образования и распада подвижных молекул моноокиси кремния. Показано, что учёт переноса кремния при высокотемпературных отжигах за счёт перемещения SiO ускоряет процесс формирования Si-нк. Получены зависимости размеров нанокластеров от температуры, длительности отжигов и состава SiOx-слоя. Выявлено, что при отжиге плёнок диоксида кремния, содержащих слои нестехиометрического состава, может происходить либо формирование нанокластеров кремния, либо образование полостей.