Связь морфологии со спектральной плотностью мощности шума фоторезисторов на основе PbS детально обсуждалась в [1, 2]. Наши исследования в этой области были продолжены на фоторезистивных структурах на основе PbSe и PbCdS. Данные образцы были изготовлены с целью получения фоточувствительных слоев с высокой чувствительностью в диапазоне длин волн 1,5-5 мкм. В докладе приведены результаты измерений как значения шума на частотах 400, 800 и 1200 Гц, так и спектральной плотности мощности шума в диапазоне 1 – 10 000 Гц. Показано, что наличие шума типа 1/F во всем диапазоне частот напрямую связано со степенью упорядочения полупроводникового материала. Так для субструктур, представленных на рисунке 1 (с приведенными для них картинами дифракции электронов) легко видеть различия между «шумящей» структурой (верхний рисунок) и малошумящей (с преобладанием генерационно-рекомбинационного шума).
{"title":"Влияние морфологии супраструктуры поликристаллических пленок халькогенидов\u0000свинца на спектральную плотность мощности шума","authors":"Б.Н. Мирошников, М. Ю. Пресняков, В. П. Астахов","doi":"10.34077/rcsp2019-111","DOIUrl":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-111","url":null,"abstract":"Связь морфологии со спектральной плотностью мощности шума фоторезисторов на основе PbS\u0000детально обсуждалась в [1, 2].\u0000Наши исследования в этой области были продолжены на фоторезистивных структурах на основе\u0000PbSe и PbCdS. Данные образцы были изготовлены с целью получения фоточувствительных слоев с\u0000высокой чувствительностью в диапазоне длин волн 1,5-5 мкм.\u0000В докладе приведены результаты измерений как значения шума на частотах 400, 800 и 1200 Гц,\u0000так и спектральной плотности мощности шума в диапазоне 1 – 10 000 Гц. Показано, что наличие\u0000шума типа 1/F во всем диапазоне частот напрямую связано со степенью упорядочения\u0000полупроводникового материала. Так для субструктур, представленных на рисунке 1 (с приведенными\u0000для них картинами дифракции электронов) легко видеть различия между «шумящей» структурой\u0000(верхний рисунок) и малошумящей (с преобладанием генерационно-рекомбинационного шума).","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"50 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"116507366","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
А.И. Торопов, А. М. Гилинский, Д.А. Колосовский, Татьяна Александровна Гаврилова, А. С. Кожухов
В работе показана зависимость плотности структурных дефектов в решёточно-согласованных слоях InAlAs от условий отжига подложки (001)InP в потоке As. Отработана технология отжига, на основе которой синтезированы структуры мощных СВЧ фотодиодов и модуляторов. Гетероструктуры на основе слоев InAlAs решёточно-согласованных с подложкой (001)InP, в настоящее время привлекают большое внимание исследователей из-за применения в широком спектре современных приборов[1]. Характеристики приборов напрямую зависят от качества гетероэпитаксиальных слоёв [2]. В работе показана зависимость плотности структурных дефектов в решёточно-согласованных слоях InAlAs от условий отжига подложки InP в потоке As. Образцы выращены методом MЛЭ на установке Riber Compact-21T, оснащенной с системой дифракции быстрых электронов на отражении. Для роста использовались полуизолирующие легированные Fe (001) InP подложки фирмы AXT. Подложки отжигались в широком диапазоне температур 500-560°C, для удаления окисного слоя до появления сверхструктуры (4х2). Отжиг проводился в потоке мышьяка, препятствующем разложению подложки и образованию индиевых капель. Поток мышьяка варьировался в широком диапазоне (0.5-7)*10-5 Торр. В процессе отжига происходит замещение атомов фосфора атомами мышьяка и на поверхности подложки образуется слой InAs. Методом сканирующей электронной микроскопией (СЭМ) в режиме энергодисперсионной спектроскопии (EDS) было показано, что этот слой может достигать нескольких нанометров, в зависимости от условий отжига. Постоянная кристаллической решётки InP составляет 5.869Å, тогда как InAs 6.058Å. Такая существенная разница приводит к решёточному рассогласованию на начальных этапах роста слоёв InAlAs и возникновению напряжений, которые релаксируют в виде прорастающих дислокаций. На АСМ картинах поверхности наблюдаются структурные дефекты в виде ямок сформированные комплексами дислокаций. Плотность ямок на поверхности слоя InAlAs увеличивается с увеличением толщины слоя InAs на гетерогранице слой/подложка, и может достигать 10-9 см2 . Толщина слоя InAs зависит от температуры отжига и времени экспозиции подложки в потоке мышьяка. В работе экспериментально полученные оптимальные условия отжига: температура подложки <520℃, эквивалентный поток мышьяка <1,6x10-5Торр, время экспозиции при формировании сверхструктуры (4x2) <30 секунд. При этих условиях с поверхности удаляются окислы, но не формируется существенный слой InAs, что позволяет синтезировать высококачественные слои InAlAs для оптоэлектронных приборов. Нами были получен мощные СВЧ фотодиоды 1.55 мкм спектрального диапазона, с частотами до 40Ггц, а также продемонстрированы гетероэпитаксиальные структуры для модуляторов
{"title":"Влияние условий отжига подложки (001)InP в потоке As\u0000на качество эпитаксиальных слоёв InAlAs","authors":"А.И. Торопов, А. М. Гилинский, Д.А. Колосовский, Татьяна Александровна Гаврилова, А. С. Кожухов","doi":"10.34077/rcsp2019-102","DOIUrl":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-102","url":null,"abstract":"В работе показана зависимость плотности структурных дефектов в решёточно-согласованных\u0000слоях InAlAs от условий отжига подложки (001)InP в потоке As. Отработана технология отжига, на\u0000основе которой синтезированы структуры мощных СВЧ фотодиодов и модуляторов.\u0000Гетероструктуры на основе слоев InAlAs решёточно-согласованных с подложкой (001)InP, в\u0000настоящее время привлекают большое внимание исследователей из-за применения в широком\u0000спектре современных приборов[1]. Характеристики приборов напрямую зависят от качества\u0000гетероэпитаксиальных слоёв [2]. В работе показана зависимость плотности структурных дефектов в\u0000решёточно-согласованных слоях InAlAs от условий отжига подложки InP в потоке As.\u0000Образцы выращены методом MЛЭ на установке Riber Compact-21T, оснащенной с системой\u0000дифракции быстрых электронов на отражении. Для роста использовались полуизолирующие\u0000легированные Fe (001) InP подложки фирмы AXT.\u0000Подложки отжигались в широком диапазоне температур 500-560°C, для удаления окисного слоя\u0000до появления сверхструктуры (4х2). Отжиг проводился в потоке мышьяка, препятствующем\u0000разложению подложки и образованию индиевых капель. Поток мышьяка варьировался в широком\u0000диапазоне (0.5-7)*10-5 Торр. В процессе отжига происходит замещение атомов фосфора атомами\u0000мышьяка и на поверхности подложки образуется слой InAs. Методом сканирующей электронной\u0000микроскопией (СЭМ) в режиме энергодисперсионной спектроскопии (EDS) было показано, что этот\u0000слой может достигать нескольких нанометров, в зависимости от условий отжига. Постоянная\u0000кристаллической решётки InP составляет 5.869Å, тогда как InAs 6.058Å. Такая существенная разница\u0000приводит к решёточному рассогласованию на начальных этапах роста слоёв InAlAs и возникновению\u0000напряжений, которые релаксируют в виде прорастающих дислокаций. На АСМ картинах\u0000поверхности наблюдаются структурные дефекты в виде ямок сформированные комплексами\u0000дислокаций. Плотность ямок на поверхности слоя InAlAs увеличивается с увеличением толщины\u0000слоя InAs на гетерогранице слой/подложка, и может достигать 10-9\u0000см2\u0000. Толщина слоя InAs зависит от\u0000температуры отжига и времени экспозиции подложки в потоке мышьяка. В работе экспериментально\u0000полученные оптимальные условия отжига: температура подложки <520℃, эквивалентный поток\u0000мышьяка <1,6x10-5Торр, время экспозиции при формировании сверхструктуры (4x2) <30 секунд. При\u0000этих условиях с поверхности удаляются окислы, но не формируется существенный слой InAs, что\u0000позволяет синтезировать высококачественные слои InAlAs для оптоэлектронных приборов. Нами\u0000были получен мощные СВЧ фотодиоды 1.55 мкм спектрального диапазона, с частотами до 40Ггц, а\u0000также продемонстрированы гетероэпитаксиальные структуры для модуляторов","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"108 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"134497345","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Редкоземельные металлы обладают особыми физическими свойствами и могут быть использованы для создания преобразователей энергии. Одним из примеров является магнитное охлаждение, на основе магнитокалорического эффекта (МКЭ). Он наблюдается при адиабатном размагничивании парамагнитного материала, обладающего хорошими магнитными свойствами при температурах вблизи температуры Кюри (Нееля), в частности, высоким МКЭ, когда в изотермических условиях рабочий элемент из такого материала намагничивается в магнитном поле, нагреваясь при этом, а затем, при съёме магнитного поля размагничивается, в процессе чего, охлаждаясь, обеспечивает криостатирование объекта. Разработана магнитоэлектрическая микрокриогенная система (МКС) с комбинированным регенератором (рис.), работающая по обратному циклу Стирлинга для криостатирования фотоприёмных устройств (ФПУ) со ступенью окончательного охлаждения, работающей на МКЭ. Рабочее тело ступени предварительного охлаждения - газообразный гелий, рабочее тело ступени окончательного охлаждения - двухфункциональный лантаноидный регенератор, выполненный в «холодной» области из гольмия. В первой ступени реализуется обратный ц. Стирлинга, во второй ступени гелий окончательно охлаждается при снятия магнитного поля с МК-ступени (гольмиевой области регенератора) - процесс адиабатного размагничивания. «Холодная» область насадки регенератора, выполненная из гольмия, помимо реализации МК-эффекта, позволяет оптимизировать регенерацию обратного ц. Стирлинга за счёт повышения теплоёмкости гольмия вблизи температуры нормального кипения ж. азота. Созданная МКС Стирлинга с МК-ступенью криостатирования позволяет расширить диапазон температур криостатирования до 90...60 К, повысить КПД МКС в этом диапазоне температур на 10- 15 %, снизить потребляемую мощность на 15 %. Одновременно повышается эффективность регенерации тепла в активном регенераторе, а также дополнительное охлаждение во второй магнитокалорической ступени устройства. Т.о. достигается снижение температуры криостатирования до 60 К, уменьшение потребляемой мощности до 12-15 % и повышение КПД на 8-10 %.
{"title":"Магнитоэлектрическая микрокриогенная система с комбинированным регенератором,\u0000работающая по обратному циклу Стирлинга\u0000для криостатирования фотоприёмных устройств","authors":"С.Г. Ясев","doi":"10.34077/rcsp2019-33","DOIUrl":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-33","url":null,"abstract":"Редкоземельные металлы обладают особыми физическими свойствами и могут быть использованы\u0000для создания преобразователей энергии. Одним из примеров является магнитное охлаждение, на\u0000основе магнитокалорического эффекта (МКЭ). Он наблюдается при адиабатном размагничивании\u0000парамагнитного материала, обладающего хорошими магнитными свойствами при температурах\u0000вблизи температуры Кюри (Нееля), в частности, высоким МКЭ, когда в изотермических условиях\u0000рабочий элемент из такого материала намагничивается в магнитном поле, нагреваясь при этом, а\u0000затем, при съёме магнитного поля размагничивается, в процессе чего, охлаждаясь, обеспечивает\u0000криостатирование объекта.\u0000Разработана магнитоэлектрическая микрокриогенная система (МКС) с комбинированным\u0000регенератором (рис.), работающая по обратному циклу Стирлинга для криостатирования\u0000фотоприёмных устройств (ФПУ) со ступенью окончательного охлаждения, работающей на МКЭ.\u0000Рабочее тело ступени предварительного охлаждения - газообразный гелий, рабочее тело ступени\u0000окончательного охлаждения - двухфункциональный лантаноидный регенератор, выполненный в\u0000«холодной» области из гольмия. В первой ступени реализуется обратный ц. Стирлинга, во второй\u0000ступени гелий окончательно охлаждается при снятия магнитного поля с МК-ступени (гольмиевой\u0000области регенератора) - процесс адиабатного размагничивания. «Холодная» область насадки\u0000регенератора, выполненная из гольмия, помимо реализации МК-эффекта, позволяет оптимизировать\u0000регенерацию обратного ц. Стирлинга за счёт повышения теплоёмкости гольмия вблизи температуры\u0000нормального кипения ж. азота.\u0000Созданная МКС Стирлинга с МК-ступенью криостатирования позволяет расширить диапазон\u0000температур криостатирования до 90...60 К, повысить КПД МКС в этом диапазоне температур на 10-\u000015 %, снизить потребляемую мощность на 15 %. Одновременно повышается эффективность\u0000регенерации тепла в активном регенераторе, а также дополнительное охлаждение во второй\u0000магнитокалорической ступени устройства. Т.о. достигается снижение температуры криостатирования\u0000до 60 К, уменьшение потребляемой мощности до 12-15 % и повышение КПД на 8-10 %.","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"49 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"134647279","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Изучено фотопроводимости и механизм протекания тока в ультракристаллических гетероструктурах p - CdTe - SiO2 - Si с глубокими примесными уровнями. Поликристаллическая пленка выращивалась на поверхность структуры SiO - Si. Технология изготовления структур описана в [1]. В связи с этим было исследовано взаимодействие мощных ультракоротких импульсов света с пленкой CdTe в условиях однофотонного примесного поглощения. Измерялось пикосекундное фотонапряжение (ПФН) плёнок, сопровождаемое с заметной ПФП. Регистрация ПФН проводилась в специальном осциллографе С7-19. Образцы возбуждались световым излучением второй гармоники пикосекундного лазера на основе Au - Nd2+с длиной первой гармоники = 1,079 мкм; длительность одиночного импульса - 19 пс. Обнаружена пикосекундная фотопроводимость (ПФП) в тонких пленках CdTe при (6 ÷ 8) ∙ 102 Вт/см2 в течение 1-3 минут при комнатной температуре. Образцы представляли собой ПДП структуры высоколегированный поликристаллический теллурид кадмия р-типа проводимости (р = 1017см-3 ) – двуокись кремния – кремний, легированный бором. Толщина окисного слоя, определённая с помощью Оже – анализа, составляла d=0,46мкм. Результаты исследования фотопроводимости показывает, что осциллограмма фотосигнала после возбуждения плёнки импульсом света длительностью 17пс, что, во-первых, возгорание максимального ФН (или ФП) происходит, в течение 250÷300пс, во-вторых, основная часть ПФН (или ПФП) спадает за время, менее 100пс, которое было близко к разрешающей способности регистрирующего прибора. Обращает на себя внимание относительно медленное установление максимального ПФН и быстрое спадание его основной части, а затем, относительно долговременный, почти периодически затухающий процесс релаксации ПФН. Такие малые времена ( = 10-10с) релаксации ПФН свидетельствуют о наличии большой концентрации рекомбинационных центров в исследованных пленках CdTe. Если принять, что коэффициент рекомбинации равен ~10-7 см3 /с (что обычно для монокристаллов [3]), то из времени жизни = 10-10с грубо оценим возможную концентрацию центров быстрой рекомбинации Nрек = ( ) -1 ≤1017cм -3 . Поскольку исследованная пленка состоит из мелких кристаллических зерен размерами ~0,14 мкм [4], то можно полагать, что примесными центрами, ответственными за обнаружение быстрой релаксации ПФП, являются глубокие уровни, имеющиеся на поверхности кристаллита. Тогда находим возможную поверхностную концентрацию центров рекомбинации NS=N 2|3 3 1011см –2 . Полученные результаты говорят о том, что за фоточувствительность в области примесного поглощения в основном ответственны дефекты кристаллической решетки, создающие глубокие уровни, расположенные ниже зоны проводимости. Таким образом полупроводниковые пленки p – CdTe с глубокими примесными уровнями, полученных на окисленных поверхностях кремния можно исползовать как быстродействующий фоточувствительный детектор для регистрации пикосекундных импульсов лазерного излучения в близкой ИК-области спектра.
{"title":"Фотопроводимость в ультрактисталлических гетероструктурах CdTe-SiO2-Si","authors":"","doi":"10.34077/rcsp2019-136","DOIUrl":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-136","url":null,"abstract":"Изучено фотопроводимости и механизм протекания тока в ультракристаллических\u0000гетероструктурах p - CdTe - SiO2 - Si с глубокими примесными уровнями. Поликристаллическая\u0000пленка выращивалась на поверхность структуры SiO - Si. Технология изготовления структур описана\u0000в [1].\u0000В связи с этим было исследовано взаимодействие мощных ультракоротких импульсов света с\u0000пленкой CdTe в условиях однофотонного примесного поглощения.\u0000Измерялось пикосекундное фотонапряжение (ПФН) плёнок, сопровождаемое с заметной ПФП.\u0000Регистрация ПФН проводилась в специальном осциллографе С7-19. Образцы возбуждались световым\u0000излучением второй гармоники пикосекундного лазера на основе Au - Nd2+с длиной первой гармоники\u0000 = 1,079 мкм; длительность одиночного импульса - 19 пс. Обнаружена пикосекундная\u0000фотопроводимость (ПФП) в тонких пленках CdTe при (6 ÷ 8) ∙ 102 Вт/см2\u0000в течение 1-3 минут при\u0000комнатной температуре. Образцы представляли собой ПДП структуры высоколегированный\u0000поликристаллический теллурид кадмия р-типа проводимости (р = 1017см-3\u0000) – двуокись кремния –\u0000кремний, легированный бором. Толщина окисного слоя, определённая с помощью Оже – анализа,\u0000составляла d=0,46мкм.\u0000Результаты исследования фотопроводимости показывает, что осциллограмма фотосигнала после\u0000возбуждения плёнки импульсом света длительностью 17пс, что, во-первых, возгорание\u0000максимального ФН (или ФП) происходит, в течение 250÷300пс, во-вторых, основная часть ПФН (или\u0000ПФП) спадает за время, менее 100пс, которое было близко к разрешающей способности\u0000регистрирующего прибора. Обращает на себя внимание относительно медленное установление\u0000максимального ПФН и быстрое спадание его основной части, а затем, относительно долговременный,\u0000почти периодически затухающий процесс релаксации ПФН. Такие малые времена ( = 10-10с)\u0000релаксации ПФН свидетельствуют о наличии большой концентрации рекомбинационных центров в\u0000исследованных пленках CdTe. Если принять, что коэффициент рекомбинации равен ~10-7\u0000см3\u0000/с (что\u0000обычно для монокристаллов [3]), то из времени жизни = 10-10с грубо оценим возможную\u0000концентрацию центров быстрой рекомбинации Nрек = (\u0000 \u0000)\u0000-1\u0000≤1017cм\u0000-3\u0000. Поскольку исследованная\u0000пленка состоит из мелких кристаллических зерен размерами ~0,14 мкм [4], то можно полагать, что\u0000примесными центрами, ответственными за обнаружение быстрой релаксации ПФП, являются\u0000глубокие уровни, имеющиеся на поверхности кристаллита. Тогда находим возможную\u0000поверхностную концентрацию центров рекомбинации NS=N\u00002|3\u0000 3 1011см –2\u0000.\u0000Полученные результаты говорят о том, что за фоточувствительность в области примесного\u0000поглощения в основном ответственны дефекты кристаллической решетки, создающие глубокие\u0000уровни, расположенные ниже зоны проводимости.\u0000Таким образом полупроводниковые пленки p – CdTe с глубокими примесными уровнями,\u0000полученных на окисленных поверхностях кремния можно исползовать как быстродействующий\u0000фоточувствительный детектор для регистрации пикосекундных импульсов лазерного излучения в\u0000близкой ИК-области спектра.","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"87 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"126015304","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
В работах, исследовавших границу раздела ГЭС КРТ МЛЭ и Al2O3, нанесенного методом плазменно-индуцированного атомно-слоевого осаждения (ПАСО), отмечается, что данный диэлектрик обладает хорошими пассивирующими характеристиками. При этом в литературе нет работ исследовавших влияние параметров роста диэлектрика на плотность поверхностных состояний на границе раздела КРТ- Al2O3. С одной стороны, при нагреве КРТ в вакууме свыше 80°С с поверхности КРТ испаряется ртуть, приводя к изменению состава приповерхностного слоя и нарушению его структуры, при этом скорость данного процесса увеличивается с ростом температуры. С другой стороны, параметры Al2O3, выращенного методом ПАСО, зависят от температуры. Стехиометрия и количество примесей в выращенной диэлектрической плёнке достигает оптимума при температурах 200-300°С [1], а толщина выращенного диэлектрика за один цикл (скорость роста) выходит на константу. Помимо температуры образца, при которой происходит рост Al2O3, на скорость роста влияет время продувки (t) ростовой камеры после окисления прекурсора удаленной плазмой кислорода. При увеличении времени t, особенно при низких температурах, скорость роста стремится к скорости роста при 300°С. В данной работе впервые исследуется влияние температуры образца в процессе роста и времени t на электрофизические свойства границы раздела КРТ- Al2O3. Эксперименты проводились на образцах ГЭС КРТ МЛЭ с составом x=0,22, имеющих как после ростовой n-тип, так и вакансионный p-тип проводимости. В качестве прекурсора для роста Al2O3 использовался триметилалюминий (ТМА). Температуры роста диэлектрика составляли 80, 120 и 160°С. Время t менялось в диапазоне от 1.0 до 9.0 с. Измеренные вольтфарадные характеристики для температуры 120 °С и различных временах t приведены на рисунке. Наблюдается рост встроенного заряда в диэлектрик с увеличением времени t, который, по всей видимости, связан с изменением стехиометрии и концентрации примесей в диэлектрике, так как зависимость величины встроенного заряда от времени t коррелирует с зависимостью скорости роста Al2O3 от времени t. Вероятнее всего, встроенный заряд обусловлен вакансиями кислорода в диэлектрике. Также можно допустить, что недостаток кислорода в плёнке Al2O3 приводит к изменению состава собственного окисла на поверхности КРТ, а значит оказывать влияние на границу раздела КРТ - собственный окисел.
{"title":"Исследование границы раздела ГЭС КРТ МЛЭ и Al2O3, нанесенного методом АСО\u0000при различных параметрах роста","authors":"","doi":"10.34077/rcsp2019-158","DOIUrl":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-158","url":null,"abstract":"В работах, исследовавших границу раздела ГЭС КРТ МЛЭ и Al2O3, нанесенного методом\u0000плазменно-индуцированного атомно-слоевого осаждения (ПАСО), отмечается, что данный\u0000диэлектрик обладает хорошими пассивирующими характеристиками. При этом в литературе нет\u0000работ исследовавших влияние параметров роста диэлектрика на плотность поверхностных состояний\u0000на границе раздела КРТ- Al2O3. С одной стороны, при нагреве КРТ в вакууме свыше 80°С с\u0000поверхности КРТ испаряется ртуть, приводя к изменению состава приповерхностного слоя и\u0000нарушению его структуры, при этом скорость данного процесса увеличивается с ростом\u0000температуры. С другой стороны, параметры Al2O3, выращенного методом ПАСО, зависят от\u0000температуры. Стехиометрия и количество примесей в выращенной диэлектрической плёнке\u0000достигает оптимума при температурах 200-300°С [1], а толщина выращенного диэлектрика за один\u0000цикл (скорость роста) выходит на константу. Помимо температуры образца, при которой происходит\u0000рост Al2O3, на скорость роста влияет время продувки (t) ростовой камеры после окисления\u0000прекурсора удаленной плазмой кислорода. При увеличении времени t, особенно при низких\u0000температурах, скорость роста стремится к скорости роста при 300°С. В данной работе впервые\u0000исследуется влияние температуры образца в процессе роста и времени t на электрофизические\u0000свойства границы раздела КРТ- Al2O3.\u0000Эксперименты проводились на образцах ГЭС КРТ МЛЭ с составом x=0,22, имеющих как после\u0000ростовой n-тип, так и вакансионный p-тип проводимости. В качестве прекурсора для роста Al2O3\u0000использовался триметилалюминий (ТМА). Температуры роста диэлектрика составляли 80, 120 и\u0000160°С. Время t менялось в диапазоне от\u00001.0 до 9.0 с. Измеренные вольтфарадные характеристики для\u0000температуры 120 °С и различных\u0000временах t приведены на рисунке.\u0000Наблюдается рост встроенного заряда в\u0000диэлектрик с увеличением времени t,\u0000который, по всей видимости, связан с\u0000изменением стехиометрии и\u0000концентрации примесей в диэлектрике,\u0000так как зависимость величины\u0000встроенного заряда от времени t\u0000коррелирует с зависимостью скорости\u0000роста Al2O3 от времени t. Вероятнее\u0000всего, встроенный заряд обусловлен\u0000вакансиями кислорода в диэлектрике.\u0000Также можно допустить, что\u0000недостаток кислорода в плёнке Al2O3 приводит к изменению состава собственного окисла на\u0000поверхности КРТ, а значит оказывать влияние на границу раздела КРТ - собственный окисел.","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"1 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"129158136","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Предложен новый метод локального спектрального анализа полупроводниковых наноструктур, основанный на обнаруженном гигантском комбинационное рассеяние света (КРС) полупроводниковыми наноструктурами, расположенными на поверхности массива нанокластеров Au, вблизи металлизированного кантилевера атомно-силового микроскопа (АСМ). В зазоре между металлическими нанокластерами и острием кантилевера АСМ микроскопа, где расположена полупроводниковая наноструктура, возникает сильное увеличение локального поля («горячая точка») и, как следствие, резкое усиление сигнала КРС. В эксперименте наблюдается гигантское усиление сигнала КРС локализованными продольными и поверхностными оптическими фононами (LO и SO) в нанокристаллах (НК) CdSe (коэффициент усиления 106). Картирование сигнала КРС на частоте оптических фононов CdSe позволило изучить эффекты локальных электромагнитных полей на фононный спектр нанокристаллов CdSe с пространственным разрешением 2 нм [1], определить фононный спектр отдельных нанокристаллов CdSe размером 6 нм [2], что находится далеко за дифракционным пределом (Рис.1б). Показано, что максимальное усиление сигнала наблюдается от торцов нанокластеров Au, имеющих цилиндрическую форму, где локальное электромагнитное поле максимально.
{"title":"Локальный спектральный анализ полупроводниковых нанокристаллов","authors":"","doi":"10.34077/rcsp2019-39","DOIUrl":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-39","url":null,"abstract":"Предложен новый метод локального спектрального анализа полупроводниковых наноструктур,\u0000основанный на обнаруженном гигантском комбинационное рассеяние света (КРС)\u0000полупроводниковыми наноструктурами, расположенными на поверхности массива нанокластеров\u0000Au, вблизи металлизированного кантилевера атомно-силового микроскопа (АСМ).\u0000В зазоре между металлическими нанокластерами и острием кантилевера АСМ микроскопа, где\u0000расположена полупроводниковая наноструктура, возникает сильное увеличение локального поля\u0000(«горячая точка») и, как следствие, резкое усиление сигнала КРС.\u0000В эксперименте наблюдается гигантское усиление сигнала КРС локализованными продольными и\u0000поверхностными оптическими фононами (LO и SO) в нанокристаллах (НК) CdSe (коэффициент\u0000усиления 106). Картирование сигнала КРС на частоте оптических фононов CdSe позволило изучить\u0000эффекты локальных электромагнитных полей на фононный спектр нанокристаллов CdSe с\u0000пространственным разрешением 2 нм [1], определить фононный спектр отдельных нанокристаллов\u0000CdSe размером 6 нм [2], что находится далеко за дифракционным пределом (Рис.1б). Показано, что\u0000максимальное усиление сигнала наблюдается от торцов нанокластеров Au, имеющих\u0000цилиндрическую форму, где локальное электромагнитное поле максимально.","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"1 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"129961311","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Наступающая эпоха больших данных нуждается в новых вычислительных средствах, способных в режиме реального времени обрабатывать огромные объемы зашумленной информации [1]. Существует множество задач, где разработка чётких алгоритмов с высокой производительностью для традиционных систем является чрезвычайно трудной и часто неосуществимой в разумных временных затратах (например, оптическое распознавание объектов с фотоприёмных приборов, системы контроля производственных процессов и т.д.). Для преодоления этих достаточно жестких ограничений используется машинное обучение искусственных нейронных сетей. Аппаратная реализация нейронных сетей на центральных процессорах (ЦП) и графических ускорителях (ГП) требует больших энергетических ресурсов, что сильно усложняет применение нейронных сетей в различных областях человеческой деятельности. Современные успехи в области микроэлектроники позволяют разрабатывать и изготавливать интегральные схемы с нейроморфной архитектурой [2], которая старается упрощённо имитировать принципы работы биологических нейронных систем. Такие ИС значительно отличаются от реализации на ЦП и ГП в энергоэффективности и компактности. На данный момент не существует единого решения на счет рационального устройства нейроморфной архитектуры [3,4], поэтому для разработки нейроморфной заказной СБИС существует необходимость в разработке аппаратной инфраструктуры для исследования и пробной эксплуатации импульсных нейронных сетей, построенных с использованием данных СБИС. К такой инфраструктуре относится ряд программных и аппаратных решений, в том числе прототип нейроморфной СБИС на базе программируемых логических матриц в целях апробации основных нейроморфных подходов. В рамках проекта по разработке нейроморфной СБИС была разработана модульная система, поддерживающая масштабирование размеров моделируемой нейронной сети. Элементарной ячейкой нейронной сети является нейрон, а архитектура предполагает выполнение функций множества нейронов по алгоритму, который реализуется в виде конечного автомата (ядро). Временной шаг работы нейронной сети определяется сигналом тик, за время которого каждое ядро последовательно обрабатывает все свои нейроны. Если потенциал нейрона какого-либо ядра становится достаточно высоким, то он испускает пакет или спайк на заранее указанный адрес дендрита другого нейрона. Объединением ядер в двумерную матрицу с направлениями «Север», «Восток», «Запад» и «Юг» мы получили легко масштабируемую нейронную сеть. Аппаратная реализация модульной системы состоит из модуля акселератора на базе ПЛИС и объединительной платы. Модуль нейроморфного акселератора на базе ПЛИС представляет собой компактную печатную плату с двумя ПЛИС, которые 131 тысячу нейронов и 67 миллионов синаптических связей. Объединительная плата позволяет устанавливать до 16 модулей нейроморфных акселераторов и предоставляет внешний интерфейс для связи с ПК стандарта USB 3.1. При этом на плате имеются все необходимые скоростные интерфейсы для масштабирования размер
{"title":"Разработка нейроморфного акселератора","authors":"","doi":"10.34077/rcsp2019-120","DOIUrl":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-120","url":null,"abstract":"Наступающая эпоха больших данных нуждается в новых вычислительных средствах, способных в\u0000режиме реального времени обрабатывать огромные объемы зашумленной информации [1].\u0000Существует множество задач, где разработка чётких алгоритмов с высокой производительностью для\u0000традиционных систем является чрезвычайно трудной и часто неосуществимой в разумных\u0000временных затратах (например, оптическое распознавание объектов с фотоприёмных приборов,\u0000системы контроля производственных процессов и т.д.). Для преодоления этих достаточно жестких\u0000ограничений используется машинное обучение искусственных нейронных сетей.\u0000Аппаратная реализация нейронных сетей на центральных процессорах (ЦП) и графических\u0000ускорителях (ГП) требует больших энергетических ресурсов, что сильно усложняет применение\u0000нейронных сетей в различных областях человеческой деятельности. Современные успехи в области\u0000микроэлектроники позволяют разрабатывать и изготавливать интегральные схемы с нейроморфной\u0000архитектурой [2], которая старается упрощённо имитировать принципы работы биологических\u0000нейронных систем. Такие ИС значительно отличаются от реализации на ЦП и ГП в\u0000энергоэффективности и компактности. На данный момент не существует единого решения на счет\u0000рационального устройства нейроморфной архитектуры [3,4], поэтому для разработки нейроморфной\u0000заказной СБИС существует необходимость в разработке аппаратной инфраструктуры для\u0000исследования и пробной эксплуатации импульсных нейронных сетей, построенных с использованием\u0000данных СБИС. К такой инфраструктуре относится ряд программных и аппаратных решений, в том\u0000числе прототип нейроморфной СБИС на базе программируемых логических матриц в целях\u0000апробации основных нейроморфных подходов.\u0000В рамках проекта по разработке нейроморфной СБИС была разработана модульная система,\u0000поддерживающая масштабирование размеров моделируемой нейронной сети. Элементарной ячейкой\u0000нейронной сети является нейрон, а архитектура предполагает выполнение функций множества\u0000нейронов по алгоритму, который реализуется в виде конечного автомата (ядро). Временной шаг\u0000работы нейронной сети определяется сигналом тик, за время которого каждое ядро последовательно\u0000обрабатывает все свои нейроны. Если потенциал нейрона какого-либо ядра становится достаточно\u0000высоким, то он испускает пакет или спайк на заранее указанный адрес дендрита другого нейрона.\u0000Объединением ядер в двумерную матрицу с направлениями «Север», «Восток», «Запад» и «Юг» мы\u0000получили легко масштабируемую нейронную сеть.\u0000Аппаратная реализация модульной системы состоит из модуля акселератора на базе ПЛИС и\u0000объединительной платы. Модуль нейроморфного акселератора на базе ПЛИС представляет собой\u0000компактную печатную плату с двумя ПЛИС, которые 131 тысячу нейронов и 67 миллионов\u0000синаптических связей. Объединительная плата позволяет устанавливать до 16 модулей\u0000нейроморфных акселераторов и предоставляет внешний интерфейс для связи с ПК стандарта USB\u00003.1. При этом на плате имеются все необходимые скоростные интерфейсы для масштабирования\u0000размер","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"1 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"129443712","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Настройка микросканера (МС) на базе плоскопараллельной пластинки (ППС) требует учёта клиновидности. Вклад в смещение проекции внешней сцены паразитным оптическим клином, может оказаться больше чем вклад, который могла бы дать идеальная плоскопараллельная пластинка при прочих равных условиях. Значение сдвига вносимого клином зависит от точности изготовления ППС. Если производитель и уложился в допуски при производстве пластинки, итоговое значение клиновидности каждого германиевого стекла необходимо считать отдельно не сводя клиновидность к погрешности расчётов. Как показал опыт настройки, клиновидность ППС модно считать погрешностью, в пределах 5%, при смещении проекции до 100 мкм, если клиновидность стекла составляет менее 10 секунд. Технологически изготовить такое изделие может не каждое специализированное оборудование. Именно по этой причине определение клиновидности необходимо рассматривать как отдельную процедуру. В видимом диапазоне волнового спектра, для определения угла клиновидности ППС, используется интерференционные методы. В ИК диапазоне, практически доступных, эффективных методов нет. Предлагается методика определения угла клина германиевой пластинки. Привлекательность метода состоит в простоте процедур измерения и доступности оборудования. Рис.1 Измерительный стенд схематично изображен на рис.1. В его состав входят: диодный лазер; экран для фиксации положения следа луча; подложка из оконного стекла; германиевая пластинка; рулетка для замера расстояния от экрана до середины германиевого стекла. Все вычисления проводятся в отражённом свете. На устойчивую поверхность горизонтально устанавливается подложка (степень горизонтальности не критична). На подложку кладётся германиевая пластинка и обводится маркером. Направив в середину ППС луч лазера (точка А), на экране получим след. Вращение германиевой пластинки, без выхода за отмеченную маркером границу, приводит к колебанию следа лазера из самого высокой точки 1 в самую низкую точку 2 и обратно. Замерим расстояние АВ (порядка 10 метров) и интервал между точками 1 и 2. Допустим, что треугольник АВС прямоугольный. После проведения несложных преобразований угол клиновидности θ будет равен: 𝜃 = 1 4 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔 𝐶В АВ Метод позволяет получить приемлемую точность при его использовании в рамках методики настройки микросканера. Относительная погрешность в смещении проекции сцены, при использовании данных о клине полученных изложенным методом, не превышает 10 %.
{"title":"Методика определения клиновидности плоскопараллельной пластинки (в дополнение\u0000к методике настройки микросканера на базе плоскопараллельной пластинки)","authors":"","doi":"10.34077/rcsp2019-176","DOIUrl":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-176","url":null,"abstract":"Настройка микросканера (МС) на базе плоскопараллельной пластинки (ППС) требует учёта\u0000клиновидности. Вклад в смещение проекции внешней сцены паразитным оптическим клином, может\u0000оказаться больше чем вклад, который могла бы дать идеальная плоскопараллельная пластинка при\u0000прочих равных условиях. Значение сдвига вносимого клином зависит от точности изготовления ППС.\u0000Если производитель и уложился в допуски при производстве пластинки, итоговое значение\u0000клиновидности каждого германиевого стекла необходимо считать отдельно не сводя клиновидность к\u0000погрешности расчётов. Как показал опыт настройки, клиновидность ППС модно считать\u0000погрешностью, в пределах 5%, при смещении проекции до 100 мкм, если клиновидность стекла\u0000составляет менее 10 секунд. Технологически изготовить такое изделие может не каждое\u0000специализированное оборудование. Именно по этой причине определение клиновидности\u0000необходимо рассматривать как отдельную процедуру. В видимом диапазоне волнового спектра, для\u0000определения угла клиновидности ППС, используется интерференционные методы. В ИК диапазоне,\u0000практически доступных, эффективных методов нет.\u0000Предлагается методика определения угла клина германиевой пластинки. Привлекательность\u0000метода состоит в простоте процедур измерения и доступности оборудования.\u0000\u0000\u0000 Рис.1\u0000Измерительный стенд схематично изображен на рис.1. В его состав входят: диодный лазер; экран\u0000для фиксации положения следа луча; подложка из оконного стекла; германиевая пластинка; рулетка\u0000для замера расстояния от экрана до середины германиевого стекла.\u0000Все вычисления проводятся в отражённом свете. На устойчивую поверхность горизонтально\u0000устанавливается подложка (степень горизонтальности не критична). На подложку кладётся\u0000германиевая пластинка и обводится маркером. Направив в середину ППС луч лазера (точка А), на\u0000экране получим след. Вращение германиевой пластинки, без выхода за отмеченную маркером\u0000границу, приводит к колебанию следа лазера из самого высокой точки 1 в самую низкую точку 2 и\u0000обратно. Замерим расстояние АВ (порядка 10 метров) и интервал между точками 1 и 2. Допустим, что\u0000треугольник АВС прямоугольный. После проведения несложных преобразований угол\u0000клиновидности θ будет равен:\u0000𝜃 =\u00001\u00004\u0000𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔\u0000𝐶В\u0000АВ\u0000Метод позволяет получить приемлемую точность при его использовании в рамках методики\u0000настройки микросканера. Относительная погрешность в смещении проекции сцены, при\u0000использовании данных о клине полученных изложенным методом, не превышает 10 %.","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"291 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"115928135","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
В настоящее время полупроводниковые источники излучения, в том числе лазеры, создаются на основе прямозонных материалов. Однако существует целый класс задач, для решения которых необходимо реализовать источники излучения на основе непрямозонных полупроводников. Гетероструктуры Ge/Si с квантовыми точками (КТ) рассматриваются сегодня как один из объектов для решения этой задачи. Привлекательностью этих структур является наличие в их спектрах люминесценции сигнала при комнатной температуре в области длин волн 1.3-1.6 мкм. Однако существенным недостатком данного типа светоизлучающих структур является низкая квантовая эффективность. Одним из подходов повышения эффективности излучательной рекомбинации носителей заряда в Ge/Si структурах является встраивание КТ в микрорезонаторы на основе фотонных кристаллов (ФК) [1, 2]. В данной работе рассматриваются следующие возможные способы повышения эффективности источников света на основе КТ: упорядочение взаимного расположения КТ и их встраивание в оптические микрорезонаторы. Для получения структур с пространственно упорядоченными массивами КТ, встроенными в микрорезонаторы на основе двумерных фотонных кристаллов (ФК), использовались подложки кремний-на-изоляторе (SOI). Создание тестовых образцов проводилось в три этапа. На первом этапе методами электронной литографии и плазмохимического травления были созданы структурированные подложки, представляющие собой периодическую последовательность ямок в виде квадратной решётки с периодом от 0.5 мкм до 6 мкм. На втором этапе методом молекулярнолучевой эпитаксии на структурированных подложках SOI проведено формирование пространственно упорядоченных массивов КТ и групп КТ. Были созданы два типа упорядоченных структур: 1) одиночные квантовые точки внутри ямок, 2) группы квантовых точек, упорядоченных в кольцо вокруг ямок. На третьем этапе была отработана технология создания и пространственного совмещения микрорезонаторов на базе ФК с упорядоченными массивами GeSi КТ. Излучательные свойства структур с пространственно-упорядоченными GeSi КТ, встроенными в микрорезонаторы, исследовались методом микро-фотолюминесценции (ФЛ) с высоким пространственным и спектральным разрешением. Обнаружено, что интенсивность люминесцентного отклика возрастает для образцов с ФК по сравнению с интенсивностью от образцов с упорядоченными группами КТ без ФК. Возрастание интенсивности связано с увеличением эффективности вывода излучения из структуры за счет ФК. Ярко выраженные пики ФЛ от КТ наблюдаются в спектральном диапазоне от 0.9 до 1.0 эВ. Показано, что интенсивность сигнала от групп КТ выше, чем от одиночных КТ при одном и том же периоде упорядочения. Обнаружено, что для структур с упорядоченными группами КТ, расположенных с периодом 1 мкм относительно друг друга, наблюдается интенсивный сигнал ФЛ с тонкой структурой из резонансных линий в области свечения GeSi КТ. Для структур с одиночными КТ подобного эффекта не наблюдалось.
{"title":"Ge/Si структуры с упорядоченными квантовыми точками, встроенными в\u0000микрорезонаторы","authors":"","doi":"10.34077/rcsp2019-74","DOIUrl":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-74","url":null,"abstract":"В настоящее время полупроводниковые источники излучения, в том числе лазеры, создаются на\u0000основе прямозонных материалов. Однако существует целый класс задач, для решения которых\u0000необходимо реализовать источники излучения на основе непрямозонных полупроводников.\u0000Гетероструктуры Ge/Si с квантовыми точками (КТ) рассматриваются сегодня как один из объектов\u0000для решения этой задачи. Привлекательностью этих структур является наличие в их спектрах\u0000люминесценции сигнала при комнатной температуре в области длин волн 1.3-1.6 мкм. Однако\u0000существенным недостатком данного типа светоизлучающих структур является низкая квантовая\u0000эффективность. Одним из подходов повышения эффективности излучательной рекомбинации\u0000носителей заряда в Ge/Si структурах является встраивание КТ в микрорезонаторы на основе\u0000фотонных кристаллов (ФК) [1, 2]. В данной работе рассматриваются следующие возможные способы\u0000повышения эффективности источников света на основе КТ: упорядочение взаимного расположения\u0000КТ и их встраивание в оптические микрорезонаторы.\u0000Для получения структур с пространственно упорядоченными массивами КТ, встроенными в\u0000микрорезонаторы на основе двумерных фотонных кристаллов (ФК), использовались подложки\u0000кремний-на-изоляторе (SOI). Создание тестовых образцов проводилось в три этапа. На первом этапе\u0000методами электронной литографии и плазмохимического травления были созданы\u0000структурированные подложки, представляющие собой периодическую последовательность ямок в\u0000виде квадратной решётки с периодом от 0.5 мкм до 6 мкм. На втором этапе методом молекулярнолучевой эпитаксии на структурированных подложках SOI проведено формирование пространственно\u0000упорядоченных массивов КТ и групп КТ. Были созданы два типа упорядоченных структур: 1)\u0000одиночные квантовые точки внутри ямок, 2) группы квантовых точек, упорядоченных в кольцо\u0000вокруг ямок. На третьем этапе была отработана технология создания и пространственного\u0000совмещения микрорезонаторов на базе ФК с упорядоченными массивами GeSi КТ.\u0000Излучательные свойства структур с пространственно-упорядоченными GeSi КТ, встроенными в\u0000микрорезонаторы, исследовались методом микро-фотолюминесценции (ФЛ) с высоким\u0000пространственным и спектральным разрешением. Обнаружено, что интенсивность люминесцентного\u0000отклика возрастает для образцов с ФК по сравнению с интенсивностью от образцов с\u0000упорядоченными группами КТ без ФК. Возрастание интенсивности связано с увеличением\u0000эффективности вывода излучения из структуры за счет ФК. Ярко выраженные пики ФЛ от КТ\u0000наблюдаются в спектральном диапазоне от 0.9 до 1.0 эВ. Показано, что интенсивность сигнала от\u0000групп КТ выше, чем от одиночных КТ при одном и том же периоде упорядочения. Обнаружено, что\u0000для структур с упорядоченными группами КТ, расположенных с периодом 1 мкм относительно друг\u0000друга, наблюдается интенсивный сигнал ФЛ с тонкой структурой из резонансных линий в области\u0000свечения GeSi КТ. Для структур с одиночными КТ подобного эффекта не наблюдалось.","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"83 3-4 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"132483543","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
В настоящее время наблюдается значительный прогресс в технологии создания р + -n фотодиодов на основе CdхHg1-хTe с использованием ионной имплантации мышьяка. Одной из ключевых для данной технологии является операция электрической активации имплантированной примеси, которая обычно проводится путём двухстадийного термического отжига. Первый этап отжига, проводимый при высоких температурах (~360 0C), и имеющий целью активацию мышьяка и аннигиляцию радиационных дефектов, приводит весь материал к дырочному типу проводимости, а в результате второго этапа (~220 0С при насыщенном давлении паров ртути) вакансии ртути, созданные на первом этапе, аннигилируют, а сама «база» р + -n перехода возвращается к электронному типу проводимости, обусловленному легированием донорной примесью (как правило, индием), проводимым на стадии выращивания материала. При проведении измерений электрических параметров образовавшейся после отжига р + -n структуры оказывается сложно выделить вклад р + -слоя (с имплантированным и активированным мышьяком) в проводимость на фоне высокой проводимости n-«базы». Для решения этой проблемы и получения достоверных данных об электрических свойствах создаваемых структур, проведено исследование влияния различных отжигов на свойства имплантированных мышьяком структур на основе CdхHg1-хTe, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии на подложках Si. Исследовались три гетероэпитаксиальные структуры с близким химическим составом фоточувствительных слоёв (x=0.22), выращенные в разных технологических циклах. Ионная имплантация была проведена на установке IMC200 (Ion Beam Services, Франция) однозарядными ионами As+ с энергией Е≈200 кэВ и флюенсом Ф=1014 см-2 . Двухстадийный активационный отжиг проводился в следующих режимах: 360 С, 2 часа при насыщенном давлении паров ртути (THg = 350 C), и 220 С, 24 часа, при насыщенном давлении паров ртути (THg = 210 C). Также проводился изотермический отжиг в р-тип проводимости, – в атмосфере гелия при температуре ~230 0С в течение 22 часов. После отжигов исследовались спектры отражения, ПЭМ исследования приповерхностной дефектной области и электрических параметров структур. В результате исследований было установлено, что тип проводимости имплантируемого образца (n- или р-) не влияет на характер радиационного дефектообразования (формирование дефектов вида «междоузельная ртуть, захваченная дислокационной петлей»). Связывания атомов мышьяка на дислокационных петлях, в свою очередь, нами обнаружено не было. В результате активационного отжига наблюдалась аннигиляция дислокационных петель и связанных с ними радиационных донорных дефектов, ответственных за появление электронов с низкой подвижностью. Как было установлено, активационный отжиг приводит к образованию поверхностного (толщиной порядка величины полного пробега ионов, 300 нм) слоя р-типа проводимости с высокой степенью активации мышьяка. Возможный механизм активации — распад стеклообразных центров вида As2Те3, в которые мышьяк связывается после имплант
{"title":"Термические отжиги имплантированных мышьяком МЛЭ пленок CdHgTe","authors":"","doi":"10.34077/rcsp2019-177","DOIUrl":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-177","url":null,"abstract":"В настоящее время наблюдается значительный прогресс в технологии создания р\u0000+\u0000-n фотодиодов\u0000на основе CdхHg1-хTe с использованием ионной имплантации мышьяка. Одной из ключевых для\u0000данной технологии является операция электрической активации имплантированной примеси, которая\u0000обычно проводится путём двухстадийного термического отжига. Первый этап отжига, проводимый\u0000при высоких температурах (~360 0C), и имеющий целью активацию мышьяка и аннигиляцию\u0000радиационных дефектов, приводит весь материал к дырочному типу проводимости, а в результате\u0000второго этапа (~220 0С при насыщенном давлении паров ртути) вакансии ртути, созданные на первом\u0000этапе, аннигилируют, а сама «база» р\u0000+\u0000-n перехода возвращается к электронному типу проводимости,\u0000обусловленному легированием донорной примесью (как правило, индием), проводимым на стадии\u0000выращивания материала. При проведении измерений электрических параметров образовавшейся\u0000после отжига р\u0000+\u0000-n структуры оказывается сложно выделить вклад р\u0000+\u0000-слоя (с имплантированным и\u0000активированным мышьяком) в проводимость на фоне высокой проводимости n-«базы». Для решения\u0000этой проблемы и получения достоверных данных об электрических свойствах создаваемых структур,\u0000проведено исследование влияния различных отжигов на свойства имплантированных мышьяком\u0000структур на основе CdхHg1-хTe, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии на подложках\u0000Si. Исследовались три гетероэпитаксиальные структуры с близким химическим составом\u0000фоточувствительных слоёв (x=0.22), выращенные в разных технологических циклах.\u0000Ионная имплантация была проведена на установке IMC200 (Ion Beam Services, Франция)\u0000однозарядными ионами As+\u0000с энергией Е≈200 кэВ и флюенсом Ф=1014 см-2\u0000. Двухстадийный\u0000активационный отжиг проводился в следующих режимах: 360 С, 2 часа при насыщенном давлении\u0000паров ртути (THg = 350 C), и 220 С, 24 часа, при насыщенном давлении паров ртути (THg = 210 C).\u0000Также проводился изотермический отжиг в р-тип проводимости, – в атмосфере гелия при\u0000температуре ~230 0С в течение 22 часов. После отжигов исследовались спектры отражения, ПЭМ\u0000исследования приповерхностной дефектной области и электрических параметров структур.\u0000В результате исследований было установлено, что тип проводимости имплантируемого образца\u0000(n- или р-) не влияет на характер радиационного дефектообразования (формирование дефектов вида\u0000«междоузельная ртуть, захваченная дислокационной петлей»). Связывания атомов мышьяка на\u0000дислокационных петлях, в свою очередь, нами обнаружено не было. В результате активационного\u0000отжига наблюдалась аннигиляция дислокационных петель и связанных с ними радиационных\u0000донорных дефектов, ответственных за появление электронов с низкой подвижностью. Как было\u0000установлено, активационный отжиг приводит к образованию поверхностного (толщиной порядка\u0000величины полного пробега ионов, 300 нм) слоя р-типа проводимости с высокой степенью активации\u0000мышьяка. Возможный механизм активации — распад стеклообразных центров вида As2Те3, в которые\u0000мышьяк связывается после имплант","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"121 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"132087365","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
京公网安备 11010802042870号
京ICP备2023020795号-1
扫码关注我们
求助内容：
应助结果提醒方式：