Том 57 № 5 2021 (СЕНТЯБРЬ – ОКТЯБРЬ)

СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА

НАНОТЕХНОЛОГИИ В ОПТИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ

1. Гайслер В. А., Деребезов И. А., Гайслер А. В., Дмитриев Д. В., Бакаров А. К., Торопов  А. И., Качанова М. М., Живодков Ю. А., Латышев А. В., Скворцов М. Н., Игнатович  С. М., Вишняков В. И., Квашнин Н. Л., Месензова И. С., Тайченачев А. В., Багаев С. Н., Блинов И. Ю., Пальчиков В. Г., Самохвалов Ю. С., Парёхин Д. А. Лазеры с вертикальным резонатором для миниатюрных квантовых стандартов частоты

Аннотация:
Представлены результаты разработки лазеров с вертикальным резонатором на основе твёрдых растворов Al_xGa_1-xAs и In_yGa_1-yAs. Лазеры демонстрируют устойчивый одномодовый режим генерации на длинах волн 794,9 нм и 894,6 нм, что открывает перспективы их использования в миниатюрных квантовых стандартах частоты на основе ⁸⁷Rb и ¹³³Cs.

Страницы: 4-10
DOI: 10.15372/AUT20210501

2. Дмитриев Д. В., Колосовский Д. А., Торопов А. И., Журавлев К. С. Механизмы удаления оксидов с поверхности InP при прогреве в потоке мышьяка

Аннотация:
Методом дифракции быстрых электронов на отражение in situ изучены механизмы трансформации поверхности при отжиге epi-ready подложек InP(001) в потоке молекул мышьяка. Исследовано влияние температуры отжига и потока мышьяка на процессы удаления оксидов с поверхности InP, происходящие в результате термического разложения и химического взаимодействия оксидов с мышьяком.

Страницы: 11-17

DOI: 10.15372/AUT20210502

3. Дворецкий С. А., Ступак М. Ф., Михайлов Н. Н., Макаров С. Н., Елесин А. Г., Верхогляд А. Г. Характеризация кристаллического совершенства слоёв гетероструктур (013)HgCdTe/CdTe/ZnTe/GaAs методом генерации второй гармоники

Аннотация:
Проведён анализ процессов генерации второй гармоники в слоях CdTe, Cd_xHg_1−xTe и подложки из GaAs гетероструктуры Cd_xHg_1-xTe /CdTe/ZnTe/GaAs ориентации (013). Осуществлены измерения азимутальной зависимости сигналов второй гармоники в сравнении с расчётными данными, полученными при численном моделировании идеального кристалла заданной ориентации вблизи среза (013). Показано, что подложка и эпитаксиальные слои после выращивания имеют разворот плоскости ориентации, который составил для подложек из GaAs +8 и -3 угл. град. от идеальной плоскости (013), для слоёв КРТ — до 8 угл. град. от ориентации подложки, которые имеют слабую зависимость от состава по толщине. Наблюдаемые развороты плоскости ориентации зависят от несоответствия параметров решётки сопрягаемых материалов гетероструктуры Cd_xHg_1-xTe/CdTe/ZnTe/GaAs. Зафиксированное увеличение шума в минимумах азимутальной зависимости сигнала второй гармоники в слоях Cd_xHg_1-xTe обусловлено присутствием разориентированных микроучастков.

Страницы: 18-28

DOI: 10.15372/AUT20210503

4. Рубцова Н. Н., Ковалёв А. А., Ледовских Д. В., Преображенский В. В., Путято М. А., Семягин Б. Р. Оптические затворы на основе полупроводниковых квантовых ям A₃B₅

Аннотация:
Проанализировано влияние строения квантовых ям и особенностей технологии их изготовления на быстродействие и максимальную глубину модуляции оптических затворов на основе квантовых ям A₃B₅, предназначенных для синхронизации мод лазеров ближнего ИК-диапазона.

Страницы: 29-37

DOI: 10.15372/AUT20210504

5. Швец В. А., Марин Д. В., Азаров И. А., Якушев М. В., Рыхлицкий С. В. Эллипсометрические in situ методы контроля температуры в технологии выращивания слоёв МЛЭ КРТ

Аннотация:
Рассмотрена проблема in situ контроля температуры при выращивании эпитаксиальных слоёв CdHgTe методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Предложены различные подходы к решению проблемы с использованием спектральной эллипсометрии. Они основаны на температурной зависимости спектров оптических постоянных буферного слоя CdTe и растущего слоя CdHgTe. Представлены результаты экспериментального тестирования этих методик, которые показывают, что точность измерения температуры составляет несколько градусов, а чувствительность достигает долей градуса. На стадии стационарного роста из эллипсометрических спектров удаётся определить изменение не только температуры, но и состава растущего слоя.

Страницы: 38-47

DOI: 10.15372/AUT20210505

6. Преображенский В. В., Чистохин И. Б., Путято М. А., Валишева Н. А., Емельянов Е. А., Петрушков М. О., Плешков А. С., Неизвестный И. Г., Рябцев И. И. Детекторы одиночных фотонов на основе лавинных фотодиодов InP/InGaAs/InP

Аннотация:
Обсуждаются вопросы разработки и изготовления детектора одиночных фотонов на базе однофотонных лавинных фотодиодов (ОЛФД) InP/InGaAs/InP, работающих в гейгеровском режиме на телекоммуникационной длине волны 1550 нм. Приведено описание конструкции ОЛФД, способа получения гетероструктуры InP/InGaAs/InP методом молекулярно-лучевой эпитаксии, изготовления чипа ОЛФД методами планарной технологии, особенностей избирательного легирования цинком p-областей в слое InP, разработанных электронных схем измерения основных параметров ОЛФД. Представлены предварительные результаты измерений параметров, изготовленных ОЛФД.

Страницы: 48-57

DOI: 10.15372/AUT20210506

7. Уткин Д. Е., Царев А. В., Уткин Е. Н., Латышев А. В., Шкляев А. А. Широкополосные просветляющие покрытия из частиц SiGe субволнового размера

Аннотация:
Исследованы антиотражающие свойства покрытий из диэлектрических частиц SiGe субволнового размера, выращенных на подложках Si(100) c использованием эффекта несмачиваемости Si слоями SiGe. Средний размер частиц задавался количеством осаждённого Ge и варьировался в диапазоне от 0,2 до 1,4 мкм. Изучаемое возбуждение магнитных и электрических резонансов в диэлектрических частицах SiGe приводило к уменьшению отражения приблизительно на 60 % в зависимости от среднего размера частиц по сравнению с отражением поверхности Si, не покрытой частицами. Распределение частиц по размеру обеспечило получение антиотражающих свойств в широком спектральном диапазоне, в котором частицы меньшего размера создавали более сильный антиотражающий эффект по сравнению с частицами большего размера. Модельные расчёты показали, что для частиц, расположенных на подложке, эффективность возбуждения магнитных и электрических резонансов имеет сильную зависимость от отношения высоты частиц к размеру их основания.

Страницы: 58-69

DOI: 10.15372/AUT20210507

8. Русецкий В. С., Голяшов В. А., Миронов А. В., Дёмин А. Ю., Терещенко О. Е. Фотоэмиссионные свойства мультищелочного фотокатода

Аннотация:
Продемонстрирована возможность исследований фотоэмиссионных свойств мультищелочных фотокатодов (МФ) в вакуумных фотодиодах с двумя полупроводниковыми электродами. Исследованы спектральные зависимости фотолюминесценции и квантового выхода МФ, впервые получены спектры распределения фотоэлектронов по энергиям в МФ с высоким разрешением. Измерения проводились при освещении МФ монохроматичным светом в диапазоне длин волн 400–950 нм и температурном интервале 90–300 К. На основе полученных данных сделаны выводы о наличии эффективного отрицательного электронного сродства в МФ. Изучены свойства исследуемого вакуумного фотодиода как солнечного элемента.

Страницы: 70-76

DOI: 10.15372/AUT20210508

9. Хафизов Р. З., Старцев В. В., Москвичев В. Ю. Матричные болометрические детекторы с высоким быстродействием

Аннотация:
Рассмотрены теоретические соотношения, оптимизирующие конструкцию микроболометрического элемента матричного детектора и обеспечивающие улучшение его характеристик быстродействия. Сформулированы требования к параметрам элементов и к используемым для их изготовления материалам, которые предоставляют принципиальную возможность минимизации постоянной времени тепловой релаксации болометрического сенсора в целях увеличения кадровой частоты матриц. Представлены результаты их моделирования, позволяющие провести оптимизацию конструкции и её реализацию с использованием современных технологических процессов формирования высокоэффективных микроболометрических элементов с учётом требований конкретных применений.

Страницы: 77-87

DOI: 10.15372/AUT20210509

10. Деребезов И. А., Гайслер А. В., Миронов А. Ю., Гайслер В. А. Микрорезонатор для излучателей на основе одиночных полупроводниковых квантовых точек

Аннотация:
Разработана конструкция и методика изготовления микрорезонатора на основе полупроводникового брэгговского отражателя и микролинзы, формируемой в процессе селективного окисления градиентного слоя Al_xGa_1-xAs. Конструкция микрорезонатора обеспечивает высокую внешнюю квантовую эффективность вывода излучения (до 70 %) и высокую эффективность ввода излучения в оптическое волокно. Микрорезонатор может быть использован для создания излучателей одиночных фотонов и излучателей фотонных пар, запутанных по поляризации, на основе одиночных полупроводниковых квантовых точек.

Страницы: 88-92

DOI: 10.15372/AUT20210510

11. Александров И. А., Малин Т. В., Протасов Д. Ю., Pecz B., Журавлев К. С. Фотолюминесценция квантовых ям GaN/AlN

Аннотация:
Исследована фотолюминесценция структур с множественными квантовыми ямами GaN/AlN, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Проведено сравнение расчётной зависимости энергии максимума полосы фотолюминесценции квантовых ям от толщины слоя GaN с экспериментом для различных отношений толщин слоёв GaN и AlN. Толщины слоёв GaN и AlN определялись методом просвечивающей электронной микроскопии. Расчёты энергии максимума полосы фотолюминесценции проводились в 6-зонном kp-приближении с учётом спонтанной и пьезоэлектрической поляризаций. По результатам расчёта при увеличении отношения толщины слоя GaN к толщине слоя AlN наклон зависимости энергии излучения от толщины слоя GaN уменьшается в соответствии с уменьшением напряжённости электрического поля в слое GaN. В квантовых ямах достаточно большой толщины наблюдается увеличение энергии максимума полосы излучения по сравнению с расчётом для нелегированных структур из-за ненамеренного легирования квантовых ям, приводящего к экранированию встроенного электрического поля.

Страницы: 93-98

DOI: 10.15372/AUT20210511

12. Марченко А. В., Курусь Н. Н., Колосветов А. А., Милёхин А. Г. Эмиссия света монослоями дисульфида молибдена

Аннотация:
Проведено комплексное исследование монослоёв дисульфида молибдена MoS₂, сформированных на кремниевой подложке, с помощью комбинационного рассеяния света, фотолюминесценции в сравнении с данными атомно-силовой микроскопии. Построены карты распределения интенсивности комбинационного рассеяния света оптическими фононами и экситонной фотолюминесценции от монослойных плёнок MoS₂. Получены зависимости частот основных колебательных мод MoS₂ (A_1g и E_2g) от толщины монослойных покрытий. Обнаружено усиление моды комбинационного рассеяния света оптического фонона кремния бислоем дисульфида молибдена. Выдвинута гипотеза об интерференционном усилении комбинационного рассеяния света на фононных модах кремния.

Страницы: 99-105

DOI: 10.15372/AUT20210512

13. Кидяров Б. И., Колосовский Е. А., Царев А. В., Неизвестный И. Г., Асеев А. Л., Латышев А. В., Чаплик А. В., Двуреченский А. В. Научное наследие С. В. Богданова

Аннотация:
Посвящается известному учёному-физику, основателю школы акустоэлектроники и акустооптики, члену-корреспонденту РАН Сергею Васильевичу Богданову в связи со столетием со дня рождения (02.08.1921–14.02.2017).

Страницы: 106-110

DOI: 10.15372/AUT20210513

14. Козлов А. И. Фундаментальные основы технологии мозаичных фотоприёмников сверхвысокой размерности (концептуальный обзор)

Аннотация:
Фундаментальные исследования основ создания мозаичных фотоприёмников (МФП) сверхвысокой размерности позволили оптимизировать прототип мозаичной технологии с уменьшением «слепых зон». При этом обеспечиваются минимальные области повреждения на краях кристаллов при разделении пластин с достижением минимальных зазоров между кристаллами смежных субмодулей до величины не более 2–3 мкм для разных определяющих материалов. Исследованы параметры инфракрасных МФП в зависимости от длины волны максимума спектральной характеристики фоточувствительности многослойных структур с квантовыми ямами, от шага фоточувствительных элементов и формата субмодулей. В ряде предложенных технологических вариантов прототипов слепые зоны МФП оптически перекрываются и обеспечивается предельная, 100 %-ная эффективность преобразования изображений. Мозаичная технология является одним из фундаментальных принципов достижения сверхвысокой размерности МФП с максимальной эффективностью преобразования изображений.

Страницы: 111-118

DOI: 10.15372/AUT20210514

15. Павский К. В., Курносов М. Г., Ефимов А. В., Крамаренко К. Е., Перышкова Е. Н., Поляков А. Ю. Алгоритмы оптимизации выполнения параллельных программ на высокопроизводительных системах при решении задач моделирования физических процессов

Аннотация:
Предложены алгоритмы, позволяющие повысить эффективность исполнения параллельных программ на высокопроизводительных вычислительных системах, в частности при решении задач моделирования физических процессов. Разработанные алгоритмы ориентированы на оптимизацию выполнения коллективных операций на многопроцессорных SMP/NUMA-узлах в стандарте MPI. Алгоритмы блокировки чтения-записи повышают эффективность синхронизации доступа к общей памяти относительно алгоритмов, используемых в библиотеке Open PMIx.

Страницы: 119-128

DOI: 10.15372/AUT20210515