Молекулярно-пучковая эпитаксия соединений A2B6 для лазеров видимого и среднего инфракрасного диапазонов

• Автор: Забежайлов, Андрей Олегович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1 . Лазеры с вертикальным резонатором и катодно-лучевой накачкой (ЛКН) на основе низкоразмерных структур
1.1.1 . Принцип работы лазеров с катодно-лучевой накачкой (ЛКН)
1.1.2. Эволюция ЛКН систем
1.1.3 . ЛКН для синей области спектра
1.1.4 . Перспективы освоения ультрафиолетового диапазона
1.2 . Твердотельные перестраиваемые лазеры среднего ИК-диапазона на основе полупроводниковых соединений А2В(,, легированных переходными металлами
1.2.1 . Схема энергетических уровней ТМ2+ ионов в кристаллической решетке
соединений А2В6 с тетраэдрической симметрией
1.2.2 . Спектральные свойства соединений Сг:А2Вб
1.2.3 . Лазеры на основе соединений Сг:А2Вб
1.2.4 . Планарные лазерные структуры
1.3 . Выводы Главы 1 и постановка задачи
Глава 2. Экспериментальная техника и оборудование
2.1 . Технология молекулярно-пучковой эпитаксии
2.2 . Состав и особенности установки МПЭ
2.2.1 . Ионизационный вакуумметр Баярда-Альпсрта
2.2.2 . Дифракция быстрых электронов
2.3 . Установка для исследования катодолюминесценции и лазерных характеристик низкоразмерных гетероструктур
2.4 . Технология изготовление лазерного элемента на основе гстероструктуры для синего лазера с накачкой электронным пучком
2.5 . Установка для исследования люминесценции эпитаксиальных пленок и объемных кристаллов СгпБе в средней ПК области спектра
2.6 . Установка для исследования кинетики люминесценции внутрицентровых переходов ионов хрома в эпитаксиальных пленках и объемных кристаллах Сг:7пБс
Глава 3. Особенности молекулярно-пучковой эпитаксии соединений А2Вб и твердых растворов на их основе
3.1 . Исследование особенностей гетероэпитаксии слоев гпБе на подложках СіаАз
3.2 . Анализ процессов МПЭ твердых растворов ZnSySel-y и 7пі.хМрх8у8Є[-у
3.3 . Выводы к Главе

Глава 4. Низкоразмерные гетероструктуры 2п8е(2п88е)/ 2пМ§88с для «синего» лазера с продольной накачкой электронным пучком
4.1 . Наноразмерные структуры 2п8е(2п88е)/2п1У88е, сформированные методом
' МПЭ при фиксированной температуре эпитаксии
4.1.1 . Катодолюминесценция низкоразмерных структур 2п8е(2п88е)/2пМ88е
4.1.2 . Рентгеновская диффрактометрия низкоразмерных структур 2п8е(2п88е)/2пМё88е
4.2 . Наноразмерные эпитаксиальные структуры 7,п8е(2п88с)/'2пМ§88е сформированные методом МПЭ в стехиометрических условиях
4.3 . Исследование поверхностных дефектов в структурах 2п88с/ 2пМр88е
4.4 . Фазовая неоднородность твердого раствора 2нМ§88е (обсуждение экспериментальных результатов)
4.5 . Влияние Сс1 на интенсивность излучения К Я в наноразмерных структурах 2п|. xCdxSe/ZnMgSSe
4.6 . Лазер с продольной накачкой электронным пучком на основе наноразмерных структур 2пСс18еЛад88с
4.7 . Выводы к Главе
Глава 5. Формирование методом МПЭ полупроводниковых эпитаксиальных слоев на
основе Сг:2п8е и их исследование
5.1 . Особенности легирования эпитаксиальных слоев 2пЯе примесью хрома в процессе МПЭ
5.2 . Образцы, легированные с помощью дифенил бензол трикарбонила хрома
5.2.1 . Спектрально-кинетические свойства эпитаксиальных слоев Сг:2п8е, выращенных с использованием СЭВТ
5.3 . Формирование серии эпитаксиальных слоев 7.п8е:Сг с различной концентрацией легирующей примеси с помощью селенида хрома !
5.3.1 . Спектрально-кинетические свойства эпитаксиальных слоев Сг:7п8е, выращенных с использованием СгБе
5.4 . Волноводные структуры на основе Cr:ZnSe/ZnMgSSe
5.5 . Выводы к Главе
Выводы диссертационной работы
Список работ, положенных в основу диссертации
Список литературы

Введение.
Широкозонные соединения Л2Вб являются перспективными материалами для создания на их основе новых источников лазерного излучения в сине-зеленой и средней инфракрасной областях спектра. Источники сине-зеленого излучения могут быть использованы в полноцветных оптических дисплеях и системах проекционного лазерного телевидения, а инфракрасного излучения - в области контроля окружающей среды; медицине; системах беспроводной передачи данных.
После реализации впервые, в 1991 году, «зеленого» инжекционного лазера на основе 2п8е, соединения А2В6 рассматривались как наиболее перспективные материалы для лазеров сине-зеленого спектрального диапазона (460-530 нм) [1]. Однако вскоре обнаружились проблемы, связанные с ограниченным сроком службы этих приборов [2]. Основной причиной деградации инжекционных лазеров на основе соединений А2В6 явилась нестабильность проводимости /7-типа и контактов [3]. В тоже время, при использовании оптической накачки или накачки электронным пучком, не требуется создание /?-«-перехода и омических контактов, что позволяет избежать этих проблем.
Лазеры с продольной накачкой электронным пучком являются перспективными источниками монохроматического излучения для применений в системах проекционного телевидения и способны составить конкуренцию как применяемым в настоящее время дуговым источникам света, так и предложенным недавно новым лазерным схемам, основанным на удвоении частоты [4]. Основным элементом лазера с катодно-лучевой накачкой (ЛКН) является вертикально излучающая наноразмерная структура, обеспечивающая резонансно-периодическое усиление на длине волны генерации. Одной из нерешенных научных проблем, сдерживающих развитие систем на основе ЛКН, является получение наноразмерных структур соединений А2В6 для синего диапазона. Наиболее подходящим соединением

2п8е с проводимостью п-типа в недавней работе [98] подтверждает реальность таких надежд.
Дополнительный интерес к соединениям Сг:А2Вб связан с поиском полупроводников, обладающих ферромагнетизмом при комнатной температуре, для применений в новой области электроники - «спинтронике». Недавно, в 2003г., японскими учеными было установлено, что эпитаксиальный слой ZnCrTe, с содержанием Сг 20%, имеет ферромагнитный порядок при комнатной температуре [99]. Позже было показано, что в эпитаксиальных слоях ZnCrTe п-типа, наблюдается ферромагнитный переход при комнатной температуре уже при содержании Сг 5% [100].
Таким образом, полупроводниковые эпитаксиальные структуры на основе соединений Сг:А2Вб, обладая превосходными оптическими, электрическими и магнитными свойствами, перспективны для создания эффективных лазерных источников, перестраиваемых в среднем ИК-диапазоне, в том числе с электрической накачкой, и для применений в спинтронике, как разбавленные магнитные полупроводники. Разработка и освоение технологии выращивания таких структур является ключевым этапом на пути создания новых устройств.