Разработка и создание полупроводниковых гетероинтерфейсов на основе многокомпонентных материалов для устройств СВЧ-электроники и фотоники

Отчет 53 с., 1 кн., 28 рис., 7 табл., 26 источн., 2 прил. ПОЛУПРОВОДНИКИ, СВЧ-ЭЛЕКТРОНИКА, ФОТОНИКА, ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ, МНОГОКОМПОНЕНТНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ, КВАНТОВЫЕ СТРУКТУРЫ, ФОТОНЫ Объект исследования – многокомпонентные твердые растворы на основе полупроводниковых соединений AIIIBV. Целью работы является решение физических и технологических проблем полупроводниковых наногетероструктур, разработка конструкций эффективных устройств для СВЧ-электроники и фотоники. В ходе первого года реализации проекта исследовано влияние металлоидов на структурные свойства полупроводниковых твердых растворов AlGaInSbBi, GaInAsSbBi, выращенных на подложках InSb и GaSb. Установлено, что введение в твердый раствор GaInAsSb пятого компонента (Bi) улучшает согласование параметров решеток и коэффициент термического расширения слоя и подложки, а также позволяет осуществить уменьшение ширины запрещенной зоны и сдвинуть максимум фоточувствительности в длинноволновую область. В ходе второго года реализации проекта проведен расчет термодинамической стабильности и ширины запрещенной зоны твердого раствора AlxGayIn1–x–ySbzAs1–z, выращенного на подложках InAs. Исследованы люминесцентные свойства и показано, что при 300 К фотолюминесценция обусловлена излучением, связанным с краем зоны. Исследованы фазовые включения и влияние концентрации металлоидов на подавление антиструктурных дефектов в многокомпонентных твердых растворах AlGaInAsP, легированных изовалентным элементом V-группы – висмутом. Анализ спектров фотолюминесценции показывает, что при низких концентрациях висмута присутствуют низкоэнергетические пики, которые мы связываем с появлением антиструктурных дефектов комплексов VInInP и VInInBi. В ходе третьего этапа реализации проекта выращены гетероструктуры AlGaInSbAs/InAs и измерены их спектральные зависимости квантового выхода. Выращены гетероструктуры на основе твердых растворов GaInAsP на подложках GaAs и Si и изучены их структурные свойства. Исследованы состав, спектры комбинационного рассеяния и фотолюминесценции тонких пленок GaAs1–xBix, полученных из мишеней с содержанием Bi 1 и 22 %. Получены тонкие пленки InGaAsN на подложках GaAs и Si. Степень внедрения – основные результаты исследований, проводимых в течение 2019–2021 гг., были опубликованы в научных изданиях – журналах из базы данных Web of Science и Scopus, а также доложены на международных и всероссийских конференциях.