ИСТИНА

Полупроводниковая оптоэлектроника 1. Выявлены физические процессы, ответственные за явления самовоздействия при однофотонном резонансном возбуждении экситонов в коллоидных квантовых точках CdSe/ZnS – насыщение поглощения на частоте основного экситонного перехода и штарковский сдвиг линии экситонного поглощения приводят к созданию наведенной амплитудной одномерной дифракционной решетки и канала прозрачности. Установлено, что при однофотонном возбуждении экситонов в коллоидных квантовых точках CdSe/ZnS нелинейное изменение поглощения сопровождается нелинейным изменением показателя преломления, что может приводить к образованию наведенной фазовой дифракционной решетки; 2. Обнаруженная самодифракция двух лазерных лучей при двухфотонном резонансном возбуждении экситонов в коллоидных квантовых точках CdSe/ZnS объяснена их дифракцией на фазовой наведенной дифракционной решетке. 3. Измеренная кубическая зависимость интенсивности самодифрагированных импульсов от интенсивности возбуждающих импульсов при двухфотонном возбуждении квантовых точек CdSe/ZnS такая же, как и для процесса четырехволнового взаимодействия. Обнаруженная зависимость интенсивности самодифрагированных импульсов от интенсивности возбуждающих импульсов выше 5-ой степени может быть объяснена дополнительным поглощением на двухфотонно возбужденных носителях, приводящим к образованию помимо фазовой, амплитудной наведенной дифракционной решетки. Так же возможен рост величины двухфотонного поглощения (при приближении энергии двух фотонов лазерного излучения к точному резонансу экситонного поглощения за счет красного штарковского сдвига спектра экситонного поглощения). 4. Самодифракция трех лазерных лучей, пересекающихся в кювете с коллоидными квантовыми точками CdSe/ZnS, в случае однофотонного резонансного возбуждения экситонов объяснена их дифракцией на наведенной динамической двумерной дифракционной решетке, которая, по-видимому, возникает за счет сосуществующих и конкурирующих процессов насыщения основного экситонного перехода и длинноволнового штарковского сдвига спектра экситонного поглощения. 4. Методом накачки и зондирования наведенной нестационарной дифракционной решетки обнаружен двухэкспоненциальный спад релаксации резонансно возбужденных экситонов, быстрая часть которого объяснена Оже рекомбинацией и процессом захвата носителей зарядов на поверхностные состояния квантовых точек, а медленная часть – излучательной рекомбинацией экситонов. 4. Проанализирована динамика начального двух электронного состояния, локализованного в системе двух взаимодействующих одноуровневых квантовых точек с кулоновскими корреляциями, слабо связанными с состояниями непрерывного спектра резервуара. Обнаружено увеличение степени перепутанности в процессе релаксации, обусловленное наличием в системе кулоновских корреляций. Показано, что для больших значений кулоновского взаимодействия недиагональные парные корреляционные функции всегда превосходят диагональные. Обнаружено появление динамической инверсной заселенности уровней энергии в квантовых точках в процессе релаксации. 4. Исследованы особенности, возникающие при протекании туннельного тока через систему двух взаимодействующих по средствам внешнего поля квантовых точек, слабо связанных с состояниями непрерывного спектра в берегах туннельного контакта, при наличии кулоновских корреляций локализованных электронов. Показано, что изменение частоты внешнего поля вызывает быстрые многократные переключения туннельного тока и приводит к формированию областей с отрицательной туннельной проводимостью. 4. Обнаружено, что для определенных значений параметров системы связанных квантовых точек с кулоновскими корреляциями полное электронное число заполнения может резко уменьшаться с ростом величины напряжения на туннельном контакте. Обнаружено явление спиновой блокады в случае асимметричного туннельного контакта. 4. Показано, что наличие низкоразмерных структур на поверхности Ge(111) приводит к формированию дополнительных особенностей - пиков в запрещенной зоне поверхностных состояний. Предложена теоретическая модель, позволившая на микроскопическом уровне объяснить полученные результаты. Теория полупроводников 4. Проведен анализ особенностей частотной зависимости импеданса неупорядоченных полупроводников при низких температурах для прыжкового механизма проводимости. Основное внимание уделено наблюдаемым расхождениям между экспериментом и существующей теорией, связанным с видом частотной зависимости вещественной части проводимости в области кроссовера от линейной к квадратичной зависимости (“излом” на кривых зависимости от ), а также с аномально с большими измеряемыми значениями ( - угол диэлектрических потерь). Эти расхождения можно описать на основе подхода, принимающего во внимание как фононный, так и резонансный вклады в проводимость, а также переход к режиму проводимости с постоянной длиной прыжка при частотах, превышающих частоту кроссовера. 4. Развито описание спектра и состояний локализованных на дефектах электронов с учетом внутренней структуры. Построение системы уравнений для их волновых функций в многокомпонентном случайном поле. Физика неупорядоченных и неоднородных полупроводников 4. Исследованы свойства титаната стронция, легированного никелем, с помощью рентгеновской дифракции и XAFS-спектроскопии. Показано, что независимо от условий получения наиболее устойчивыми фазами в образцах являются однофазный твердый раствор SrTi1-xNixO3 и NiTiO3, которые могут сосуществовать. По данным EXAFS в однофазном образце SrTi0.97Ni0.03O3 атомы никеля замещают атомы титана и являются центральными. При этом искажений кислородного октаэдра, которые могли бы появляться в случае присутствия вакансий кислорода в окружении никеля, не обнаружено. Анализ спектров XANES показывает, что зарядовое состояние никеля в NiTiO3 равно 2+, а в твердом растворе SrTi1-xNixO3 оно близко к 4+. Показано, что наиболее сильное поглощение света в легированных образцах связано с присутствием четырехвалентного никеля в твердом растворе SrTi1-xNixO3. Это легирование представляется наиболее перспективным для преобразователей солнечной энергии, использующих объемный фотовольтаический эффект. 4.13. Из первых принципов рассчитаны разрывы зон в девяти гетеропереходах, образованных титанатами, цирконатами и ниобатами с кубической структурой перовскита. В расчетах последовательно учтено влияние деформации в контактирующих оксидах на их энергетическую структуру; в рамках GW-приближения рассчитаны поправки к положению краев зон за счет многочастичных эффектов; учтено расщепление края зоны проводимости за счет спин-орбитального взаимодействия. Показано, что пренебрежение многочастичными эффектами может приводить к ошибкам в определении разрывов зон, достигающим 0.36 eV. Продемонстрирована принципиальная несостоятельность гипотезы транзитивности, которая часто используется для определения разрывов зон в гетеропереходах путем сопоставления разрывов зон в паре гетеропереходов, образованных компонентами исследуемого гетероперехода с третьим общим компонентом, и объяснена ее причина. 4.14. Совместно с отделом микроэлектроники НИИЯФ МГУ продолжены исследования влияния условий освещения на внешний квантовый выход кремниевых солнечных элементов (СЭ) с наноструктурированными пленками прозрачных проводящих окислов в качестве просветляющих покрытий. Проведена модернизация установки для изучения фотопроводимости в базовой области СЭ путем неразрушающих бесконтактных измерений. А именно, собран и отлажен узел установки, предназначенный для освещения СЭ модулированным светом лазеров с длинами волн 808 и 980 нм и измерении модуляции СВЧ волны, отраженной от СЭ. 4.15. Проведено сравнение эффективностей фотопреобразования базовой области кремниевого СЭ при его освещении с лицевой или тыльной стороны. Расчеты показали, что они могут стать равными в случае предельно высоких значений времени жизни неравновесных носителей в базе и низких значениях поверхностной рекомбинации. Результаты измерений СВЧ фотопроводимости согласуются с расчетными данными. Физика аморфных и микрокристаллических полупроводников 4.16. Продолжались исследования изменения структуры, электрических, фотоэлектрических и оптических свойств пленок гидрированного кремния (a-Si:H) в результате их облучения фемтосекундным лазерным излучением. Проведенные исследования изменения структуры пленок a-Si:H при их модификации фемтосекундным излучением с различной длиной волны показали, что в случае облучения пленок квантами с энергией большей ширины подвижности материала кристаллизация происходит в приповерхностной области пленок. Возникающая неоднородная структура пленок определяет их оптические и фотоэлектрические свойства, в частности, различие проводимости при планарной и сэндвичевой конфигурации контактов. 4.17. Проведены исследования оптических, электрических и фотоэлектрических свойств смесей органических полупроводников, формирующих объемные гетеропереходы (P3HT+PCBM, PTB7+PCBM, PCDTBT+PCBM). Наблюдаемое увеличение фотопроводимости и смещение края поглощения в длинноволновую область спектра для исследованных смесей по сравнению с указанными параметрами для органических полупроводников, формирующих смеси, объясняется возникновением в них так называемых состояний с переносом заряда. Обнаружено метастабильное изменение проводимости пленок P3HT+PCBM, вызванное, по-видимому, светоиндуцированным легированием пленок кислородом. 4.18. В нелегированных пленках аморфного гидрированного кремния (a-Si:H) с высокой фоточувствительностью исследованы особенности кинетики релаксации фотоиндуцированной при температурах выше 400К метастабильной темновой проводимости. Проведен сравнительный анализ скоростей релаксации метастабильной проводимости в темноте и при слабой подсветке. 4.19. Установлено, что особенности релаксации определяются процессами релаксации двух типов метастабильных фотоиндуцированных дефектов – быстрых и медленных, энергетические уровни которых лежат в нижней и верхней половине запрещенной зоны. Показано, что медленный процесс релаксации метастабильной проводимости определяется независимыми процессами термической и фотоиндуцированной релаксации и генерации медленных фотоиндуцированных метастабильных дефектов. Таким образом, обнаружен эффект фотоиндуцированного отжига медленных метастабильных дефектов – оборванных связей кремния вблизи Si-H связи. Люминесценция полупроводников 4.20. Составлен конспект лекций в формате «Power Point» на 146 слайдах; он был дан студентам для изучения и подготовки к экзаменам. Он является основой для подготовки и представления к изданию планируемого учебного пособия по этому спецкурсу. 4.21. Опубликован обзор об истории создания и развития полупроводниковых источников излучения – светодиодов, как на русском, так и на английском языках . 4.22. Отредактирован и опубликован выпуск электронного журнала «Ученые записки физического факультета», №2 за 2014 г., содержащий ряд статей по материалам 9-й Российской Конференции "Нитриды галлия, индия и алюминия: структуры и приборы", состоявшейся 13-15 июня 2013г. на Физическом факультете МГУ имени М.В.Ломоносова. 4.23. Подготовлен и сделан доклад на 38-х «Вавиловских чтениях» в Физическом Институте им. П.Н.Лебедева РАН: Юнович А.Э. «Проблемы исследований и разработок полупроводниковых светодиодов и перспективы их применений». 4.24. Сделан доклад на заседании Ученого Совета Физического Факультета МГУ в связи с присуждением Нобелевской премии японским ученым за изобретение ярких синих светодиодов и создание белых светодиодов для освещения, а также о работах на Физическом факультете по этой тематике: А.Э.Юнович. Полупроводниковые светодиоды: проблемы исследований, перспективы применений. 4.25. Исследованы процессы катодолюминесценции (КЛ) в гетероэпитаксиальных структурах GaN/InGaN(МКЯ)/GaN/Al2O3 (подложка) при 300К и 77К в зависимости от энергии электронов и тока импульсного электронного пучка. 4.26. Показано, что при проникновении пучка на всю толщину образца в спектре КЛ наблюдаются четыре полосы, образующиеся в результате излучательной рекомбинации экситонов, донорно-акцепторных пар, неравновесных носителей в области множественных квантовых ям и на глубоких примесях. Интенсивность излучения из области квантовых ям более чем на два порядка интенсивнее остальных полос. Показано, что наблюдается послесвечение всех полос, связанное с захватом неравновесных носителей на ловушках, образованных в базовой области гетероструктуры. Полученные результаты представляют интерес при разработке источников света на основе гетероструктур на нитриде галлия, возбуждаемых электронными пучками.