Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://cm.phys.msu.ru/vfiles/12nov14/IvanovSV_abstract_12nov14.doc Дата изменения: Tue Nov 11 19:52:49 2014 Дата индексирования: Sat Apr 9 22:30:53 2016 Кодировка: koi8-r

Оптоэлектроника на основе широкозонных полупроводниковых гетероструктур А3N
и А2В6
Иванов Сергей Викторович

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, Санкт-Петербург

Среди бинарных полупроводников А3В5 за последние 20 лет наиболее активно
и плодотворно развивались технологии, физика и приборные применения
гетероструктур А3-нитридов (AlGaIn)N. Это привело 7 октября 2014 года к
решению Королевской Шведской академией наук о присуждении Нобелевской
премии по физике в области полупроводниковой технологии Isamu Akasaki,
Hiroshi Amano и Shuji Nakamura "за изобретение эффективных синих
светоизлучающих диодов, позволившее создать яркие энергосберегающие
источники белого света" [1]. Это первая премия за полупроводниковую
технологию спустя 14 лет после Нобелевской премии Ж.И. Алферова за открытие
полупроводниковых гетероструктур в целом. Несмотря на существенный прогресс
нитридной оптоэлектроники, в настоящее время коммерчески освоено лишь ~25%
от всего спектрального диапазона, потенциально перекрываемого этими
соединениями (?=210-1800нм). Поэтому актуальной задачей является разработка
технологий и создание гетероструктурных излучателей и фотоприемников,
работающих в среднем и глубоком УФ диапазоне (?<350 нм) на базе соединений
AlGaN, а также продвижение в зелено-желтую область видимого спектра
(?>530 нм) с помощью гетероструктур InGaN с высоким содержанием In.
В лекции будут представлены основные результаты исследований и разработок
ФТИ им. А.Ф. Иоффе в области квантоворазмерных гетероструктур AlGaN,
выращиваемых методом плазменно-активированной молекулярно-пучковой
эпитаксии (МПЭ), для источников спонтанного и лазерного излучения в УФ
диапазоне длин волн 250-320 нм и солнечно-слепых фотоприемников [2,3].
Будут рассмотрены методы снижения концентрации прорастающих дислокаций при
росте на решеточно-рассогласованных подложках, способы достижения p-типа
проводимости в слоях AlGaN с высоким содержанием Al и преимущества
формирования квантовых ям методом суб-монослойной дискретной эпитаксии.
Речь пойдет также об исследованиях эффектов локализации носителей заряда,
встроенных электрических полей в квантоворазмерных активных областях [4] и
проблеме перенормировки валентной зоны при содержании Al более 25% [5].
Сопоставление с мировым уровнем подтверждает перспективность предложенных
решений для оптоэлектронных устройств и открывает широкие возможности для
развития нитридной нанофотоники.
Лазерные гетероструктуры на основе широкозонных полупроводников А2В6,
обладающие ультранизкой пороговой плотностью мощности (менее 1 кВт/см2 при
300К), составляют достойную конкуренцию А3N структурам в зеленом (?=520-550
нм) диапазоне. Более того, они позволяют существенно легче продвинуться в
желтую часть видимого спектра [6]. Оригинальный дизайн таких структур,
разрабатываемый в ФТИ в течение более 15 лет, базируется на активной
области, содержащей плоскости квантовых точек CdSe/ZnSe, помещенные в
волновод с плавным изменением показателя преломления на основе переменно-
напряженных сверхрешеток Zn(Mg)SSe/ZnSe. В лекции будут представлены
приоритетные результаты по разработке МПЭ технологии таких гетероструктур,
приведшие к созданию в ФТИ первых в мире зеленых лазерных диодов с
квантовыми точками CdSe/ZnSe [7], а также оригинальная концепция зелено-
желтого инжекционного лазерного конвертера на основе гетероструктуры А2В6,
накачиваемой излучением синего лазерного диода InGaN (416-440 нм), которую
мы развиваем совместно с Институтом физики им. Б.И. Степанова НАН Беларуси
[8]. В настоящее время такой лазерный микрочип-конвертер уже
продемонстрировал максимальную выходную мощность 160 мВт (?=535 нм) при
пороговой мощности импульса накачки 0.3 Вт. Будут обсуждаться пути
оптимизации параметров диодных конвертеров для зелено-желтого спектрального
диапазона.

[1] Nobel Prize in Physics 2014 for "Efficient blue light-emitting diodes
leading to bright and energy-saving white light sources",
http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2014/
[2] S.V. Ivanov et al., Semicond. Sci. Technol. 29, 084008 (2014),
invited paper in a special issue on UV LED eds. J.Han, H. Amano, L.
Schowalter.
[3] V.N. Jmerik et al., Phys. Status Solidi A 210, 439 (2013), feature
paper.
[4] A.A. Toropov et al., J. Appl. Phys. 114 , 124306 (2013).
[5] Е.В. Луценко и др., ФТТ 55, 2059 (2013).
[6] S.V. Ivanov, S.V. Sorokin, I.V.Sedova, Molecular beam epitaxy of wide-
gap II-VI laser heterostructures. Chapter In: Henini M, editor. "Molecular
Beam Epitaxy: From research to mass production". Elsevier Inc., 2013. p.
611-630.
[7] S.V. Ivanov et al., Appl. Phys. Lett. 74, 498 (1999).
[8] S.V. Sorokin et al., Electron. Lett. 48, 118 (2012).