Структурні перетворення та зміни енергетичного спектру в напівпровідникових матеріалах електроніки при легуванні та пониженні розмірності - Автореферат

ІНСТИТУТ ФІЗИКИ НАПІВПРОВІДНИКІВ ім.Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук Науковий консультант: доктор фізико-математичних наук, професор, член-кореспондент Національної академії наук України Валах Михайло Якович, Інститут фізики напівпровідників ім. Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Корбутяк Дмитро Васильович Інститут фізики напівпровідників НАН України, завідувач відділу доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Київський національний університет імені Тараса Шевченка, завідувач лабораторії доктор фізико-математичних наук, професор Блецкан Дмитро ІвановичВідповідно, виникають нові вимоги до характеристик напівпровідникових матеріалів, і перед матеріалознавцями постає задача забезпечити електроніку такими матеріалами. Сучасні прецизійні методи легування, такі як імплантація та легування при молекулярно-променевій епітаксії, зокрема дельта-легування, дозволяють не лише строго дозувати концентрацію домішки, що вводиться, а й формувати бажаний просторовий розподіл домішок, наприклад, легувати виключно квантову яму, або навіть створювати певний профіль концентрації вільних носіїв у межах квантової ями. За умов одночасної дії двох факторів - пониження розмірності та легування - структура енергетичних зон та електронних переходів напівпровідника набуває нових характеристик, необхідних для практичних застосувань в електроніці. Ці методи дозволяють отримувати інформацію про картину енергетичних рівнів в кристалі та переходи між ними, про наявність деяких домішок та їх положення в кристалічній гратці, про процеси енергетичної та спінової релаксації в напівпровідниках. Усе вищесказане визначає актуальність проблеми, що вирішується в дисертації, - встановлення механізмів фізичних процесів, насамперед, структурних перетворень та змін енергетичного спектру, які відбуваються в напівпровідникових матеріалах при легуванні та пониженні розмірності.У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету і задачі досліджень, вказано звязок роботи з плановими завданнями інституту, наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, наведено відомості про особистий внесок здобувача, апробацію наукових результатів, публікації, структуру і обсяг дисертаційної роботи. Легування такими домішками дозволяє, не змінюючи суттєво електропровідності, варіювати ширину забороненої зони матеріалу при високих рівнях легування, а при низьких - керувати його радіаційною та термічною стабільністю або змінювати магнітні властивості. Поступове згасання смуг домішкової ФЛ та ефективний зсув спектру у довгохвильову сторону пояснюється поступовим “поглинанням” цих рівнів зоною провідності. Характерно, що хоча зсув краю поглинання відбувається монотонно, температурна залежність ширини забороненої зони немонотонно змінюється зі зростанням вмісту азоту (рис. При селективному збудженні верхнього або нижнього зеєманівських рівнів в спіновому маніпуляторі спостерігається поляризована люмінесценція з квантової ями, що є свідченням того, що в напівмагнітному напівпровіднику відбувається орієнтація спінів і що вона зберігається при інжекції спінів у квантову яму.В магнітному полі в спектрах ФЛ надграток ZNMNSE/CDSE виявлено дві серії s -та s - поляризованих вузьких ліній, які є результатом рекомбінації гарячих екситонів в процесі їх релаксації по енергії (імпульсу) шляхом випромінювання LO фононів в межах кожної із спін-розщеплених екситонних підзон. Виявлено сильний вплив спінового розщеплення на спінову релаксацію в структурах з напівмагнітними шарами ZNMNSE та надгратками ZNMNSE/CDSE: коли енергія розщеплення перевищує енергію LO фонону, спінова релаксація істотно зростає. Така поведінка інтерпретована як результат взаємного впливу Г-станів та локалізованих N-станів на Х-стани дна зони провідності в GAP: підмішування температурно-нечутливих N-станів сповільнює температурну зміну Eg , а підмішування Г-станів, які сильніше залежать від температури, ніж Х-стани, призводить до поступового зростання темпу температурної зміни Eg у GANP. Достовірність отриманих результатів забезпечується комплексністю проведених досліджень із застосуванням добре апробованих експериментальних методик, послідовним і всебічним характером дослідження, ясною фізичною картиною вивчених явищ і закономірностей, які добре узгоджуються з існуючими теоретичними уявленнями про характер змін у структурі та енергетичному спектрі напівпровідників при легуванні та пониженні розмірності. Результати дисертації опубліковані в авторитетних реферованих вітчизняних і міжнародних виданнях (Physical Review B, Applied Physics Letters, Journal of Applied Physics, Physica Status Solidi, Semiconductors Science and Technology, Nuclear Instruments and Methods in Physical Research, Solid State Communications, Український фізичний журнал та ін.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ