ИНФРАКРАСНАЯ ОПТОЭЛЕКТРОНИКА НА ОСНОВЕ УЗКОЗОННЫХ НАНОГЕТЕРОСТРУКТУР ПОЛУПРОВОДНИКОВ A3B5

Объектом исследований являются узкозонные наногетероструктуры полупроводников А3В5 для инфракрасной оптоэлектроники, наноэлектроники и водородной энергетики, а также оптоэлектронные приборы на их основе. Основная цель работы − выращивание узкозонных наногетероструктур, в том числе пониженной размерности, на основе полупроводников А3В5, изучение фундаментальных физических свойств полученных наногетероструктур и разработка на их основе оптоэлектронных приборов для ближнего и среднего инфракрасного диапазона. Получены узкозонные гетероструктуры с самоорганизующимися нанообъектами − квантовые точки InSb на матричной поверхности In(Ga)As(Sb,P) и одиночный слой квантовых точек InSb в матрице InAs. В гетероструктурах InAs/InAsSb/InAsSbP впервые наблюдалось стимулированное излучение при T<30 K в области длин волн 4.1−4.2 мкм. Предложен новый подход к увеличению квантовой эффективности светодиодов среднего ИК-диапазона и снижению роли безызлучательной оже-рекомбинации за счет процесса ударной ионизации горячими носителями заряда на скачке потенциала в зоне проводимости. В наногетероструктуре с глубокой квантовой ямой AlSb/InAsSb/AlSb при T=77 К обнаружено аномально большое голубое смещение спектра электролюминесценции (h=0.6−0.7 эВ) с ростом тока накачки. Созданы ИК-мультиспектральные фоточувствительные материалы и фотоприемники на основе наногетероструктур из твердых растворов InAs. Впервые изучены низкочастотные шумы, включая шум 1/f, в средневолновых ИК фотодиодах и оптопарах «светодиод-фотодиод». Показано, что шумовые измерения могут использоваться для определения состава аналита. Созданы датчики, работающие на эффекте многократно нарушенного полного внутреннего отражения. Разработаны быстродействующие фотоприемники для ближнего и среднего ИК диапазонов, в том числе InAs/InAsSbP фотодиоды air-bridge конструкции для диапазона длин волн 1.5−3.8 мкм и GaInAsSb/GaAlAsSb фотодиоды для оптопар «диодный лазер-фотодиод» в газоанализаторах. Создан одномодовый WGM-лазер со связанными резонаторами для диапазона 2.0−2.4 мкм. Созданы структуры Pd/InP и Pd−оксид−InP, а также впервые получены структуры на основе n-InP с помощью золь-гель технологии. Разработаны сенсоры для измерения концентрации водорода до 100 об.%. Определены области применения разработанных технологий и приборов.