Квантоворазмерные эффекты в двумерных гетероструктурах на основе ZnO, полученных методом импульсного лазерного напыления

• Автор: Лотин, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.27.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Шатура
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ГЛАВА 1. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ И МЕТОДЫ ВЫРАЩИВАНИЯ ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Основные преимущества гетероструктур перед объемными полупроводниками.

1.1.1. Модель Андерсона для классификации гетероструктур.

1.1.2. Квантовая яма конечной глубины и с проницаемыми барьерами

1.2. Методы и механизмы эпитаксиального роста тонких пленок и многослойных гетероструктур

1.2.1. Методы молекулярнолучевой и газофазовой эпитаксии гетероструктур.

1.2.2. Метод импульсного лазерного напыления.

1.2.3. Механизмы эпитаксиального роста тонких пленок.

1.3. Оксид цинка и его основные физические свойства

1.4. Экситоны в полупроводниках

1.4.1. Экситоны в оксиде цинка.
1.4.2. Температурное поведение экситонов.
1.5. Гетероструктуры на основе оксида цинка
1.6. Приборное применение оксида цинка.
1.7. Выводы
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ОБРАЗЦОВ
2.1. Экспериментальная установка для импульсного лазерного напыления
2.2. Подготовка подложек.
2.3. Методы исследования образцов
2.3.1. Исследование электрофизических свойств
2.3.2. Рентгеноструктурный анализ
2.3.3. Атомносиловая и электронная сканирующая микроскопии
2.3.4. Оптическая спектроскопия
2.3.5. Низкотемпературные исследования.
2.3.6. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия.
2.4. Выводы.
ГЛАВА 3. ТОНКИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПЛЕНКИ гпО, .x.x, саугп,.у0 И ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ НА ИХ ОСНОВЕ.
3.1. Пленки оксида цинка и тройные растворы на его основе.
3.1.1. Тонкие эпитаксиальные пленки оксида цинка.
3.1.2. Столбчатые наноструктуры
3.1.3. Нанокластеры
3.1.4. Пленки тройных растворов xx и Ссщ.уО
3.2. Квантовые ямы x.x
3.2.1. Структурные свойства квантовых ям xx, полученных методом импульсного лазерного напыления
3.2.2. Численный расчет энергии перехода в квантовых ямах x.x с помощью трансцендентного уравнения
3.2.3. Экспериментальное наблюдение квантоворазмерных эффектов в МКЯ x1x.
3.2.4. Стимулированное излучение в МКЯ x.x при
оптической накачке.
3.3. Выводы.
ГЛАВА 4. СВЕТОДИОДЫ НА ОСНОВЕ ОКСИДА ЦИНКА
4.1. Механизмы протекания тока в омических контактах металлполупроводник 7пО и ОаИ
4.2. Исследование сопротивлений металлических контактов к пленкам р
ваМ и пЪпО
4.3. Светоизлучающие гетероструктуры на основе оксида цинка
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


IX, X и XI Межвузовская научная школа молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине» НИИЯФ МГУ, г. Всероссийская научная школа для молодежи «Концентрированные потоки энергии в индустрии наносистем, материалов и живых систем» МИЭМ, г. Современные нанотехнологии и нанофотоника для науки и производства», г. ИПЛИТ РАН под руководством академика В. Я. Панченко и профессора B. C. Голубева, г. Шатура, -. Разработка технологии и создание светоизлучающих полупроводниковых устройств синего и ближнего УФ диапазонов (лазеров и светодиодов) на базе оксида цинка», в рамках проекта «Формирование низкоразмерных структур полупроводников и металлов методом импульсного лазерного напыления для устройств наноэлектроники и спинтроники», программы фундаментальных исследований Отделения нанотехнологий и информационных технологий (ОНИТ) «Элементная база микроэлектроники, наноэлектроники и квантовых компьютеров, материалы для микро- и наноэлсктроники, микросистемная техника, твердотельная электроника». Работа поддерживалась грантами РФФИ: проекты 8_а, 6_а, 8_а, 1_а, 8-офи_м; проект МНТЦ № «Создание излучающих в синей и ближней УФ области спектра пленочных структур на основе оксида цинка», Государственный контракт Федерального агентства по науке и инновациям № . Разработка методов создания полупроводниковых наноматериалов для высокоэффективных лазеров и светодиодов в спектральной области 0,-1, мкм». Достоверность. Получение образцов и исследования их физических свойств проводились на современном оборудовании. Результаты диссертационной работы неоднократно докладывались и подробно обсуждались на международных и всероссийских конференциях. Общее согласование с результатами других исследователей также подтверждает достоверность результатов работы. Личный вклад автора. Автор является непосредственным разработчиком экспериментальной установки для импульсного лазерного напыления квантовых ям. Результаты по исследованию особенностей роста пленок выполнены совместно с соавторами опубликованных работ. Образцы и результаты исследований характеристик тонких пленок тройных растворов и многослойных структур, изложенные в диссертационной работе, являются оригинальными, они получены лично автором. Новодворского O. Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в научных работах, в числе которых 8 статей в изданиях, рекомендованных ВАК для публикации основных результатов диссертации, и в 2 патентах РФ на полезную модель. Структура и объем. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы из 8 наименований и одного приложения. Основная часть работы изложена на 9 страницах, содержит рисунка и 8 таблиц. ГЛАВА 1. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ГЕТЕРОСГРУКТУРЫ И МЕТОДЫ ЭПИТАКСИАЛЬНОГО РОСТА. Впечатляющие достижения вычислительной техники, информатики, радиоэлектроники и других направлений техники почти всегда базируются на достижениях микроэлектроники. И не только потому, что она формирует элементарную базу всех современных средств приема, передачи и обработки информации, автоматизированных систем управления и т. Сегодня невозможно представить себе современную электронику без полупроводниковых гетероструктур. Основные физические свойства гетероструктур. Идея использования гетероструктур в полупроводниковой электронике была выдвинута уже на заре развития электроники, в начале шестидесятых годов [1]. На ранней стадии изучения гетероструктур важный теоретический вклад в исследования внес Г. Кремср, разделивший с Ж. И. Алферовым Нобелевскую премию. В г. Ж.И. Алферов и Г. Кремер независимо сформулировали концепцию полупроводниковых лазеров на основе двойной гетероструктуры [2, 3]. Вскоре после этого Ж. Благодаря потенциальным барьерам на границе полупроводников с различной шириной запрещенной зоны . Инверсия населенности для получения стимулированного излучения может быть достигнута чисто инжекционным способом (<двойная инэ/секция), и для ее получения не требуется высокого уровня легирования средней области .