Том 55 № 5 2019 (СЕНТЯБРЬ – ОКТЯБРЬ)
СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МИКРО- И ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ
Предисловие
1. Баталов Р. И., Баязитов Р. М., Новиков Г. А., Шустов В. А., Лядов Н. М., Новиков А. В., Бушуйкин П. А., Байдакова Н. А., Дроздов М. Н., Юнин П. А. Импульсный ионный отжиг германия, имплантированного ионами сурьмы
Аннотация:
В целях формирования сильно легированных донорной примесью слоёв Ge проведена имплантация монокристалла p-Ge двухзарядными ионами сурьмы (Sb++) с энергией E = 80 кэВ и дозой Φ = 1016 см−2 с последующим импульсным отжигом имплантированного слоя Ge:Sb мощными ионными пучками (C+, H+) наносекундной длительности в жидкофазном режиме. Исследованы морфология поверхности, глубинные профили Sb, кристаллическая структура слоя, концентрация электрически активных атомов и фотолюминесценция слоёв Ge:Sb. Данные по глубинному распределению Sb сравнивались с результатами компьютерного моделирования и показали хорошее согласие. Полученные результаты свидетельствуют о высокой степени активации внедрённой примеси Sb (вплоть до 100 %) и об усилении в сильно легированном слое прямозонной фотолюминесценции при 300 К с максимумом при 0,77 эВ.
Страницы: 5-13
DOI: 10.15372/AUT20190501
2. Наумова О. В., Фомин Б. И., Живодков Ю. А., Зайцева Э. Г., Щеглов Д. В., Латышев А. В. Электрооптические модуляторы на основе кремниевых p–n-диодов
Аннотация:
Апробирован способ формирования кремниевых электрооптических модуляторов на основе p–n-диодов с использованием локального окисления. Показано, что локальное окисление кремния позволяет сформировать гребень волновода в виде сглаженной трапеции в отличие от классического способа создания гребня волновода прямоугольной формы методом плазмохимического травления. Представлены основные преимущества используемого подхода: контролируемость, воспроизводимость критичных конструктивных параметров модуляторов (ширины, высоты гребня волновода), низкая шероховатость поверхности, возможность применения стандартных для планарной технологии подходов при формировании в гребенчатом волноводе модулирующего p–n-диода комбинированной конструкции.
Страницы: 14-19
DOI: 10.15372/AUT20190502
3. Рубцова Н. Н., Борисов Г. М., Гольдорт В. Г., Ковалёв А. А., Ледовских Д. В., Преображенский В. В., Путято М. А., Семягин Б. Р. Широкополосные с малым временем релаксации полупроводниковые зеркала для пассивной синхронизации мод лазеров ближнего ИК-диапазона
Аннотация:
Рассмотрены конструкции зеркал с насыщающимся поглощением как монолитные, выращенные из полупроводниковых материалов, так и зеркала с диэлектрическим отражателем с переносом на диэлектрик полупроводниковых структур, содержащих квантовые ямы. Для обоих типов зеркал получена высокая отражательная способность в области ближнего ИК-диапазона спектра: для полупроводниковых отражателей ширина «оптического стола» составляет около 100 нм, для диэлектрических — более 200 нм. Показана возможность максимальной глубины модуляции поглощения от 1 до 40 %. Время восстановления насыщающегося поглотителя (порядка 2 пс) делает такие зеркала принципиально пригодными для использования в лазерах с частотой следования импульсов до 1 ГГц.
Страницы: 20-23
DOI: 10.15372/AUT20190503
4. Семенова О. И., Абрамкин Д. С., Деребезов И. А., Шмаков А. Н., Гайслер А. В., Гайслер В. А. Структурные и оптоэлектронные свойства кристаллов гибридного перовскита
Аннотация:
В широком температурном интервале исследованы структура и фотолюминесценция синтезированных кристаллов перовскита CH3NH3PbI3 (метиламмония трийодида свинца). При повышении температуры до 130–140 К наблюдается переход от орторомбической к тетрагональной кристаллической решётке с изменением ширины запрещённой зоны. Обнаружен рост интенсивности стационарной фотолюминесценции при комнатной температуре с течением времени воздействия возбуждающего излучения. Предложена модель, объясняющая наблюдаемый рост интенсивности фотолюминесценции.
Страницы: 24-30
DOI: 10.15372/AUT20190504
5. Ступак М. Ф., Михайлов Н. Н., Дворецкий С. А., Якушев М. В. Экспрессная характеризация кристаллического совершенства структур CdxHg1-xTe методом генерации на отражение второй гармоники зондирующего излучения
Аннотация:
Представлены результаты численного моделирования для кристаллов класса ¯43m и экспериментальные результаты азимутальных угловых зависимостей поляризационных компонент сигнала второй гармоники, отражённой от подложек GaAs с ориентацией (013), буферных слоёв CdTe/ZnTe/GaAs и структур CdxHg1- xTe/CdTe/ZnTe/GaAs, последовательно выращенных на этих подложках при нормальном падении на образец зондирующего лазерного излучения и азимутальном вращении плоскости его поляризации. По результатам исследования подложек (013)GaAs и буферных слоёв CdTe/ZnTe/GaAs выявлено, что отклонения от базового среза (013) по углам θ, ϕ составили 1–3◦ у подложек GaAs и до 8◦ у буферных слоёв CdTe/ZnTe/GaAs. Наблюдаемая асимметрия минимумов угловой экспериментальной зависимости сигнала второй гармоники в подложках GaAs связана с напряжениями. На основе экспериментальных данных высказано предположение, что компоненты тензора нелинейной восприимчивости χxyz(ω) кристаллической структуры CdxHg1-xTe существенно превосходят по величине аналогичные компоненты тензора в CdTe и GaAs.
Страницы: 31-39
DOI: 10.15372/AUT20190505
6. Стучинский В. А., Вишняков А. В., Сидоров Г. Ю. Влияние ступенчатого профиля состава на формирование инверсии в плёнках материала кадмий—ртуть—теллур
Аннотация:
В контексте задачи обеспечения условий для нормальной работы фотоприёмных диодных матриц изучено влияние ступенчатого профиля состава на формирование инверсии в плёнках материала кадмий—ртуть—теллур (КРТ) под действием встроенного заряда Qi изолирующего диэлектрика. Дан анализ задачи максимизации предельно допустимой величины Qi, ещё не приводящей к формированию в системе инверсии, посредством варьирования параметров системы: величины разрыва краёв зон для носителей заряда в КРТ, толщины широкозонного поверхностного КРТ-слоя, температуры и уровня легирования двухслойной плёнки материала КРТ.
Страницы: 40-47
DOI: 10.15372/AUT20190506
7. Семенова О. И., Косинова М. Л., Li Zhi-Yong, Немкова А. А., Yu Yu-De. Волноводные структуры на основе напряжённого кремния для фотонных приложений
Аннотация:
Созданы микроструктуры волноводов на основе напряжённого кремния с использованием плёнок карбонитрида и нитрида кремния в качестве оптических покрытий. Разработана методика плазмохимического осаждения диэлектрических плёнок, которая позволила получить высокие значения собственных механических напряжений (около 700 МПа). Представлены результаты сканирования волноводных структур с использованием метода комбинационного рассеяния света. Показано, что нанесение плёнок нитрида и карбонитрида кремния привело к появлению сжимающих напряжений в кремниевом волноводе, что зафиксировано сдвигом положения максимума основного пика рассеяния на LO-фононах кремния в сторону более высоких значений волновых чисел. Оценка величин сжимающих напряжений в кремниевом волноводе с верхним слоем нитрида кремния и карбонитрида кремния даёт 350 и 250 МПа соответственно, что достаточно для появления в кремнии нелинейных оптических свойств (эффект Поккельса).
Страницы: 48-54
DOI: 10.15372/AUT20190507
НАНОТЕХНОЛОГИИ В ОПТИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ
8. Синько А. С., Молдосанов К. А., Солянкин П. М., Ожередов И. А., Шкуринов А. П. Терагерцовый отклик поверхности кремния с нанесёнными наноразмерными частицами золота
Аннотация:
Экспериментально зарегистрированы спектры генерации терагерцового излучения на поверхности кристаллов кремния с разным типом проводимости при возбуждении фемтосекундными лазерными импульсами при различных температурах. Наблюдаемые особенности в спектрах терагерцовой генерации на поверхности кремния соответствуют энергетической структуре определяющих тип проводимости образца примесных центров. Проведено сравнение с результатами, полученными в случае нанесения на поверхность полупроводника наночастиц золота. Спектральные особенности, регистрируемые при нанесении наночастиц, обсуждаются с привлечением механизма терагерцового переизлучения при двухфононном поглощении.
Страницы: 55-61
DOI: 10.15372/AUT20190508
9. Телегин А. В., Сухоруков Ю. П., Мостовщикова Е. В., Гижевский Б. А. Механофизические методы получения оптических нанокерамик магнитных полупроводников
Аннотация:
Рассмотрены разработанные механофизические методы получения (сдвиг под давлением и взрывное нагружение) и особенности оптических свойств высокоплотных оптических нанокерамик на основе ряда оксидных магнитных полупроводников. Преимуществами использованных методик являются простота реализации, сочетание наноизмельчения и уплотнения материала в едином процессе, получение высокоплотных (~99 %) стабильных материалов и отсутствие внешних загрязнений. Показана потенциальная возможность применения нанокерамик оксида меди в качестве поглотителя солнечной энергии, а нанокерамик железоиттриевого граната в качестве оптического элемента в модуляторах электромагнитного излучения.
Страницы: 62-68
DOI: 10.15372/AUT20190509
10. Ткаченко О. А., Бакшеев Д. Г., Ткаченко В. А., Квон З. Д., Ярошевич А. С., Родякина Е. Е., Латышев А. В. Фотонно-стимулированное прохождение электрона через квантовый точечный контакт
Аннотация:
Теория когерентного фотонно-стимулированного прохождения электрона через одномерный плавный барьер успешно применена к моделированию результатов измерения терагерцовой фотопроводимости туннельного точечного контакта в двумерном электронном газе. Для этого барьера в более глубоком туннельном режиме расчётом обнаружены фотонные ступени на зависимости коэффициента прохождения от начальной энергии электрона. Их положение определяется энергией терагерцового фотона.
Страницы: 69-77
DOI: 10.15372/AUT20190510
11. Аникин К. В., Милёхин А. Г., Rahaman M., Дуда Т. А., Милёхин И. А., Родякина Е. Е., Васильев Р. Б., Dzhagan V., Zahn D., Латышев А. В. Плазмон-усиленная ближнепольная оптическая спектроскопия многокомпонентных полупроводниковых наноструктур
Аннотация:
Проведён локальный спектральный анализ многокомпонентных полупроводниковых наноструктур, основанный на гигантском комбинационном рассеянии света (КРС) полупроводниковыми наноструктурами, расположенными на поверхности массива нанокластеров Au вблизи металлизированной иглы атомно-силового микроскопа. В зазоре между металлическими нанокластерами и иглой, где расположена полупроводниковая наноструктура, возникает сильное увеличение локального электрического поля («горячая точка»), и, как следствие, резко усиливается сигнал КРС. Достигнуто беспрецедентное усиление сигнала КРС двумерными (свыше 108 для MoS2) и нульмерными (106 для нанокристаллов CdSe) полупроводниковыми наноструктурами. Применение метода для картирования КРС многокомпонентной системы из MoS2 и CdSe позволило идентифицировать составляющие компоненты с пространственным разрешением, существенно превышающим дифракционный предел.
Страницы: 78-85
DOI: 10.15372/AUT20190511
12. Окотруб К. А., Зыкова В. А., Адищев С. В., Суровцев Н. В. Определение ориентации фосфолипидных молекул в планарных структурах по спектрам комбинационного рассеяния света
Аннотация:
Предложен метод определения ориентации фосфолипидных молекул в планарных структурах по спектрам неполяризованного комбинационного рассеяния света. Метод использует чувствительность интенсивности линий комбинационного рассеяния света на колебаниях групп CH2 к ориентации молекул фосфолипида. Работоспособность метода проиллюстрирована на планарном образце насыщенного фосфолипида, приготовленном путём высушивания из раствора. Показано, что для анализа пространственного распределения ориентации молекул в образце удобно применять метод главных компонент.
Страницы: 86-92
DOI: 10.15372/AUT20190512
13. Осинных И. В., Малин Т. В., Милахин Д. С., Александров И. А., Журавлев К. С. Рост гетероструктур AlGaN:Si с брэгговскими зеркалами для сине-зелёного спектрального диапазона
Аннотация:
Представлены результаты расчёта и роста гетероэпитаксиальных структур с брэгговскими зеркалами на основе AlGaN/AlN для сине-зелёного спектрального диапазона, соответствующего максимуму широкополосной люминесценции слоёв AlGaN:Si, методом молекулярно-лучевой эпитаксии из аммиака. Выращены структуры с активной областью AlGaN:Si, расположенной на одном нижнем брэгговском зеркале для длины волны 510 нм и между двумя брэгговскими зеркалами для длины волны 510 нм. Для обеих гетероэпитаксиальных структур продемонстрирована селекция излучения активного слоя в заданном спектральном диапазоне нижними брэгговскими зеркалами. Показано, что большая суммарная толщина гетероструктуры с двумя брэгговскими зеркалами приводит к появлению трещин и макроскопических дефектов на поверхности гетероэпитаксиальной структуры.
Страницы: 93-100
DOI: 10.15372/AUT20190513
АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ
14. Паулиш А. Г., Дмитриев А. К., Гельфанд А. В., Пыргаева C. М. Исследование спектральных характеристик поглощения ИК-излучения в плёнках диоксида кремния для детекторов теплового излучения
Аннотация:
Проведены исследования спектральных характеристик поглощения плёнок диоксида кремния в ИК-диапазоне (λ = 8–14 мкм) в целях определения оптимальной толщины поглотителя в матричной структуре микроячеек Голея для создания высокочувствительных детекторов ИК-излучения. Показано, что спектр поглощения плёнок SiO2, нанесённых методом электронно-лучевого испарения, в диапазоне толщин до 2 мкм имеет структуру, которая отличается от известных спектров поглощения объёмного диоксида кремния, что, по-видимому, связано с перестройками в стехиометрии диоксида кремния на начальных стадиях формирования плёнки. Экспериментально подтверждено, что интегральное поглощение в нанесённых плёнках в заданном спектральном диапазоне близко к линейной зависимости от толщины и на порядок меньше величины, полученной расчётом на основе опубликованных данных для объёмного SiO2.
Страницы: 101-106
DOI: 10.15372/AUT20190514
15. Голицын А. А. Аппаратно-программный комплекс для исследования возможностей применения ПЗС-фотоприёмников в составе активно-импульсных систем наблюдения
Аннотация:
Представлены результаты разработки и апробации комплекса для изучения режимов работы ПЗС-матриц. Целью изучения является проверка работоспособности указанных матриц в составе активно-импульсного устройства без использования в его конструкции электронно-оптического преобразователя или иного внешнего быстродействующего затвора. Комплекс позволяет управлять серийной ПЗС-матрицей недокументированным способом с помощью сигналов произвольной формы, синхронизировать её работу с лазерным излучателем, получать изображение, производить его цифровую обработку и передавать на внешние устройства. Проведённые эксперименты на различных ПЗС-матрицах показали возможность построения на основе ПЗС-матрицы со строчным переносом активно-импульсной системы наблюдения без использования в её составе электронно-оптического преобразователя и практического приложения такой системы.
Страницы: 107-114
DOI: 10.15372/AUT20190515
МОДЕЛИРОВАНИЕ В ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
16. Вишняков А. В., Васильев В. В., Сабинина И. В., Сидоров Г. Ю., Стучинский В. А. Моделирование диффузии носителей заряда методом Монте-Карло для определения пространственного разрешения ИК КРТ ФПУ
Аннотация:
Проведено моделирование методом Монте-Карло диффузии носителей заряда в фоточувствительной плёнке инфракрасных фотоприёмных устройств (ИК ФПУ) на основе материала кадмий—ртуть—теллур для определения пространственного разрешения (частотно-контрастной характеристики) таких ФПУ. Приведены результаты расчётов для матричных и линейчатых ФПУ с разным дизайном фотоэлементов матрицы, включая конфигурации с изолирующими диодами. Дано сравнение рассчитанных данных с экспериментально измеренными величинами разрешения реальных фотоприёмников.
Страницы: 115-121
DOI: 10.15372/AUT20190516
17. Смекалин В. П., Федосеев В. Н., Шанин Ю. И., Ягнятинский Д. А. Конечно-элементный анализ механики объектива телескопа для космического эксперимента «Лира-Б»
Аннотация:
Представлены конечно-элементные математические модели реального и упрощённого объективов телескопа космического эксперимента «Лира-Б». Приведены результаты расчётов механики объектива при воздействии на него различных внешних нагрузок: как статических, так и динамических. Расчёты выполнены с помощью программного комплекса ANSYS. Описаны три способа определения характеристик облегчённых конструкций деталей объектива, два из которых использованы в расчётах. Сравнение результатов, полученных с помощью реальной и упрощённой (приведённой) моделей, указывает на возможность применения упрощённой модели для начальных оценочных расчётов. При этом такая модель, обладающая приведёнными характеристиками, более проста в построении и генерации конечно-элементной сетки и требует существенно меньше расчётного времени.
Страницы: 122-132
DOI: 10.15372/AUT20190517
