НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОВОДИМЫЕ В ЛАБОРАТОРИИ
Сотрудники лаборатории квантовой электроники проводят исследования по теоретическому осмыслению и практическому использованию способов оптимизации технологического режима получения новых нанопористых структур, путём анодной электрохимической обработки полупроводниковых кристаллов, с целью создания высокоэффективных светодиодов, инжекционных лазеров, сенсоров и солнечных преобразователей на их основе. Анодная электрохимическая обработка полупроводниковых кристаллов приводит к образованию микропористых структур, что существенно изменит электрические и излучающие характеристики соответствующих квантовых приборов.
На примере кристаллов фосфида индия и арсенида галлия, являющихся эффективными материалами полупроводниковой электроники было установлено, что по мере роста степени пористости в поверхностной структуре этих соединений их оптическая ширина запрещенной зоны заметно увеличивается и подвижность носителей заряда резко падает. Это даёт возможность расширить спектральный диапазон люминесцентной электроники и на этой основе создать светодиоды и лазеры с улучшенными характеристиками. Здесь речь идёт об изменении пространственного ограничения носителей заряда во всех измерениях, связанных с размерным квантованием в полупроводниках, где модификация электронных свойств рабочего материала ярко выражена. К тому же окончательные электронные параметры рабочего материала, определяющими временем излучательной рекомбинации, временем энергетической релаксации и Оже-рекомбинацией между электронными подуровнями, также сильно зависят от геометрических размеров квантовых точек, число которых зависит от степени пористости полупроводниковой основы.
В случае лазерных диодов эти микроскопические изменения происходят в основном, в результате генерации второй гармоники за счет сильного собственного электрического поля когерентного излучения внутри их и наложения дополнительной люминесценции за счет искусственно созданных микропор. Этому также способствует рост высокого коэффициента поглощения в изученных полупроводниках при энергии фотонов, равной приблизительно удвоенной ширине запрещенной зоны. Вторая гармоника должна возникать в p-n переходе в слое толщиной около 100 Ǻ, примыкающем непосредственно к зеркалу резонатора. Т.е. в лазерных диодах из зеркала резонатора, покрытого слоем нанопористого материала, наблюдается широкополосное спонтанное излучение, состоящее из наложения полос собственного излучения p-n перехода, второй гармоники излучения p-n перехода c длиной волны в максимуме около 450 нм и дополнительной фотолюминесценции модифицированного полупроводникового кристалла. В результате, из противоположного зеркала будет испускаться лазерное излучение с значительно высоким порогом генерации. Таким образом, явления возникновения или искусственного создания наноструктур позволяет создать основу для разработки новой технологии получения полупроводниковых материалов для опто- и микроэлектроники нового поколения.
Экспериментальную базу лаборатории составляют различные спектральные приборы по изучению люминесценции и масс-спектрометры для качественного и количественного анализа элементного состава изучаемых объектов.
НАУЧНЫЕ СВЯЗИ
Лаборатория квантовой электроники сотрудничает с учеными России (ФИАН РФ г. Москва, С-пГУ г. Санкт-Петербург, ОГУ им. Ф.М.Достоевского, г. Омск, СамГУ им. С.П. Королёва г. Самара, МГУ г. Москва, Екатеринбургский госуниверситет) и поддерживает научные связи с дальним за рубежом.