Исследование примесно-дефектных центров и рекомбинаций Шокли - Рида - Холла в эпитаксиальных структурах CdHgTe и гетероструктурах с квантовыми ямами HgCdTe/CdHgTe

Название НИОКТР	Исследование примесно-дефектных центров и рекомбинаций Шокли - Рида - Холла в эпитаксиальных структурах CdHgTe и гетероструктурах с квантовыми ямами HgCdTe/CdHgTe
Аннотация	(ИК) диапазона. Группами ИФМ РАН и ИФП СО РАН продвигается идея создания на основе гетероструктур с квантовыми ямами (КЯ) HgCdTe лазеров на межзонных переходах, которые могут составить конкуренцию квантовым каскадным лазерам (ККЛ) в окне прозрачности атмосферы 3-5 мкм, где характеристики ККЛ существенно падают, и в длинноволновой области, где сильно двухфононное поглощения в материалах А3В5, из которых изготовляются ККЛ. Одной из проблем при создании длинноволновых межзонных лазеров является доминирование безызлучательных оже-рекомбинации (которую в КЯ HgCdTe/CdHgTe удается подавить) и рекомбинации Шокли-Рида-Холла (ШРХ) через состояния примесей и дефектов в запрещенной зоне при уменьшении ширины запрещенной зоны. Хотя канал рекомбинации ШРХ может быть насыщен при достаточно высоком уровне оптического возбуждения, именно он определяет порог возбуждения и эффективность лазерной генерации в непрерывном режиме, что делает актуальным исследования центров рекомбинации ШРХ в «узкозонных» структурах с КЯ КРТ. Для диапазона 3-5 мкм актуальным остается вопрос создания структур с р-n переходом, когда носители инжектируются в широкозонные барьеры, где также важно минимизировать рекомбинацию ШРХ. В проекте 22-12-00298 удалось решить ряд задач, связанных с контролируемым введением примесей (акцептор As) и дефектов (вакансий ртути) в эпитаксиальные слои и гетероструктуры с КЯ HgTe/CdHgTe и их исследованием в первую очередь методами ТГц ФП и «межзонной» ФЛ. Были развиты методы описания состояний мелких и глубоких центров в твердых растворах HgCdTe и скоростей межзонной безызлучательной рекомбинации ШРХ с их участием. Неожиданным результатом оказалось отсутствие выраженной зависимости положений линий фотовозбуждения вакансий ртути и акцепторной примеси мышьяка при изменении доли кадмия от 0.2 до 0.4, что может быть связано с кластеризацией в твердом растворе. Эти и другие «насущные» проблемы предполагается решать в рамках продолжения проекта в 2025-26 гг. в том числе с привлечением новых экспериментальных и теоретических подходов. Первая группа задач связана с гетероструктурами с относительно небольшой (от 40 мэВ) шириной запрещенной зоны, где рекомбинация ШРХ идет преимущественно через вакансии ртути. В проекте 2022 г. основное внимание было уделено узкозонным слоям HgCdTe, а в 2025-26 гг. планируется сосредоточиться на исследовании вакансий и рекомбинации ШРХ в лазерных гетероструктурах с КЯ. Будет развито описание состояний вакансий в структурах с КЯ и скоростей рекомбинации ШРХ с их участием. Для описания многофононного процесса рекомбинации помимо уже использованного полуклассического подхода будут проводиться квантовые расчеты на основе адиабатического приближения и уравнений Борна-Оппенгеймера. Экспериментальные исследования дефектов в таких структурах будут проводиться методами ТГц ФП (в том числе впервые бесконтактной), ТГц и межзонной ФЛ. Время жизни неравновесных носителей заряда будет определяться по кинетике релаксации межзонной ФП. Для «залечивания» вакансий ртути и увеличения времени жизни в лазерных гетероструктурах будет применяться отжиг в атмосфере паров ртути, а также новый для участников проекта метод бомбардировки низкоэнергетичными ионами аргона. Вторая группа задач связана с исследованием гетероструктур с КЯ с шириной запрещенной зоны 250-400 мэВ (диапазон 3-5 мкм) и эпитаксиальных слоев CdHgTe с долей Cd до 0.7 – барьерных слоев в гетероструктурах с КЯ. Будут исследоваться как нелегированные структуры с КЯ, так и легированные индием (донорная примесь) и мышьяком (акцепторная примесь) эпитаксиальные слои, которые в будущем будут использованы для создания лазерных структур с p-n-переходом. Основное внимание будет уделено обнаружению глубоких дефектов - центров рекомбинации ШРХ, в первую очередь комплексов с участием вакансий ртути, которые можно «залечить» указанными выше методами. Основным методом исследования здесь видится «межзонная» ФЛ.
Доступ к ОКОГУ исполнителя	False
Количество связанных РИД	0
Количество завершенных ИКРБС	0
Сумма бюджета	14000.0
Дата начала	2025-06-10
Дата окончания	2026-12-31
Номер контракта	22-12-00298-П
Дата контракта	2025-06-10
Количество отчетов	1
УДК	537.311.322
Количество просмотров	4
Руководитель работы	Гавриленко Владимир Изяславович
Руководитель организации	Денисов Григорий Геннадьевич
Исполнитель	ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИКИ ИМ. А.В. ГАПОНОВА-ГРЕХОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК"
Заказчик	Российский научный фонд
Федеральная программа	—
Госпрограмма	—
Основание НИОКТР	Грант
Последний статус	2025-06-26 09:23:33 UTC, 2025-06-26 09:23:33 UTC
ОКПД	Услуги, связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области физики
Отраслевой сегмент	—
Минздрав	—
Межгосударственная целевая программа	—
Ключевые слова	КВАНТОВАЯ ЯМА; ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ; ФОТОПРОВОДИМОСТЬ; ВАКАНСИЯ; ПРИМЕСЬ; КАДМИЙ-РТУТЬ-ТЕЛЛУР
Соисполнители	—
Типы НИОКТР	Фундаментальное исследование
Приоритетные направления	—
Критические технологии	—
Рубрикатор	29.31.23 - Люминесценция; 29.19.31 - Полупроводники
OECD	—
OESR	Физика конденсированного состояния (включая физику твердого тела, сверхпроводимость)
Приоритеты научно-технического развития	а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
Регистрационные номера	—