ПУБЛИКАЦИИ
2019
Иконников А.В., Черничкин В.И., Дудин В.C., Акопян Д.А., Акимов А.Н., Климов А.Э., Терещенко О.Е., Рябова Л.И., Хохлов Д.Р. Особенности спектров примесной фотопроводимости эпитаксиальных пленок PbSnTe(In) при изменении температуры // Физика и техника полупроводников. 2019. Т. 53. № 9. С. 1303-1308. DOI: 10.21883/FTP.2019.09.48144.28 (перевод - Ikonnikov A.V., Chernichkin V.I., Dudin V.S., Akopian D.A., Ryabova L.I., Khokhlov D.R., Akimov A.N., Klimov A.E., Tereshchenko O.E. Features of the impurity-photoconductivity spectra of PbSnTe(In) epitaxial films with temperature changes // Semiconductors. 2019. Т. 53. № 9. С. 1272-1277. DOI: 10.1134/S1063782619090069)
Спектры фотопроводимости эпитаксиальных пленок PbSnTe(In) исследованы методом фурье-спектроскопии в области дальнего инфракрасного диапазона при температурах от 4.2 до 32.4 K. Наряду с межзонными переходами в спектрах обнаружены субщелевые особенности, связанные с возбуждением примесно-дефектных состояний. Прослежена эволюция спектров при изменении температуры и в условиях дополнительной подсветки. (The photoconductivity spectra of PbSnTe(In) epitaxial films are investigated by Fourier spectroscopy in the far infrared range at temperatures from 4.2 to 32.4 K. In addition to interband transitions, subgap features associated with the excitation of impurity-defect states are found in the spectra. The evolution of the spectra with temperature and additional illumination is traced.)
Климов А.Э., Акимов А.Н., Ахундов И.О., Голяшов В.А., Горшков Д.В., Ищенко Д.В., Сидоров Г.Ю., Супрун С.П., Тарасов А.С., Эпов В.С., Терещенко О.Е. Динамика поверхностной проводимости в пленках PbSnTe : In с составом вблизи инверсии зон // Физика и техника полупроводников. 2019. Т. 53. № 9. С. 1207-1211. DOI: 10.21883/FTP.2019.09.48125.08 (перевод - Klimov A.E., Akimov A.N., Akhundov I.O., Golyashov V.A., Gorshkov D.V., Ishchenko D.V., Sidorov G.Y., Suprun S.P., Tarasov A.S., Epov V.S., Tereshchenko O.E. Surface сonductivity dynamics in PbSnTe: In films in the vicinity of a band inversion // Semiconductors. 2019. Т. 53. № 9. С. 1182-1186. DOI: 10.1134/S1063782619090094)
При гелиевых температурах изучены особенности переходных процессов в эффекте поля в пленках PbSnTe : In с изменением тока до 105 раз, качественно соответствующие модели, в которой на поверхности PbSnTe : In имеется большая концентрация ловушек с различными параметрами. Роль поверхности подтверждается сильным изменением экспериментальных характеристик после химического удаления с поверхности PbSnTe : In собственных оксидов и ее пассивации слоем Al2O3. (The features of transient processes under the field effect in PbSnTe: In films with a variation in the current up to a factor of 105 are studied at helium temperatures. These features qualitatively correspond to a model, in which a high concentration of traps with different parameters is present on the PbSnTe: In surface. The role of the surface is confirmed by a strong variation in the experimental characteristic after the chemical removal of native oxides from the PbSnTe: In surface and its passivation by an Al2O3 layer.)
Тарасов А.С., Ищенко Д.В., Акимов А.Н., Ахундов И.О., Голяшов В.А., Климов А.Э., Пащин Н.С., Супрун С.П., Федосенко Е.В., Шерстякова В.Н., Терещенко О.Е. Модификация поверхностных свойств эпитаксиальных слоев PbSnTe с составом вблизи инверсии зон // Журнал технической физики. 2019. Т. 89. № 11. С. 1795-1799. DOI: 10.21883/JTF.2019.11.48347.128-19 (перевод - Tarasov A.S., Ishchenko D.V., Akimov A.N., Akhundov I.O., Golyashov V.A., Klimov A.E., Pashchin N.S., Suprun S.P., Fedosenko E.V., Sherstyakova V.N., Tereshchenko O.E. Modification of the surface properties of PbSnTe<In> epitaxial layers with composition near band inversion // Technical Physics. 2019. Т. 64. № 11. С. 1704-1708. DOI: 10.1134/S1063784219110264)
Приведены результаты изучения выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии высокоомных слоев Pb1-xSnxTe на подложках BaF2 (111) с составами, близкими к инверсии зон. Проведены исследования вольт-амперных характеристик и релаксационных зависимостей фототока структур в зависимости от химической обработки поверхности и последующей экспозиции образцов на воздухе. Обнаружена существенная трансформация наблюдаемых характеристик от физико-химического состояния поверхности. Установлено, что химическая обработка поверхности в растворе соляной кислоты в изопропиловом спирте приводит к увеличению тока до 104 раз с последующим восстановлением вольт-амперных характеристик при экспозиции образцов на воздухе в течение нескольких суток. (High-resistance Pb1-xSnxTe<In> layers grown by molecular beam epitaxy on BaF2(111) substrates with compositions close to band inversion have been investigated. The I–V characteristics and relaxation dependences of the photocurrent of the structures in dependence on the chemical surface treatment and subsequent exposure of the samples in air have been examined. It has been observed that the characteristics significantly transform depending on the physicochemical surface state. It has been found that the chemical surface treatment in the hydrochloric acid solution in isopropyl alcohol leads to an increase in the current by up to four orders of magnitude with the subsequent recovery of the I–V characteristics upon exposure of the samples in air for several days.)
Фильнов С.О., Сурнин Ю.А., Королёва А.В., Климовских И.И., Естюнин Д.А., Варыхалов А.Ю., Бокай К.А., Кох К.А., Терещенко Е., Голяшов В.А., Шевченко Е.В., Шикин А.М. Магнитная и электронная структуры Gd-легированного топологического изолятора Bi1.09Gd0.06Sb0.85Te3 // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2019. Т. 156. № 3 (9). С. 483-492. DOI: 10.1134/S0044451019090116 (перевод - Filnov S.O., Surnin Y.A., Koroleva A.V., Klimovskikh I.I., Estyunin D.A., Bokai K.A., Kokh K.A., Tereshchenko O.E., Golyashov V.A., Shevchenko E.V., Shikin A.M., Varykhalov A.Y. // Magnetic and electronic properties of Gd-doped topological insulator Bi1.09Gd0.06Sb0.85Te3 // Journal of Experimental and Theoretical Physics. 2019. Т. 129. № 3. С. 404-412. DOI: 10.1134/S106377611908003X)
Реализация квантового аномального эффекта Холла и наблюдение фермионов Майораны усиливают интерес к исследованию магнетизма в топологических изоляторах. В данной работе электронная и магнитная структуры топологического изолятора Bi1.09Gd0.06Sb0.85Te3, легированного гадолинием, были систематически изучены с помощью фотоэмиссионной спектроскопии с угловым разрешением, резонансной фотоэмиссионной спектроскопии и СКВИД-магнитометрии. Экспериментально обнаружены резонансные особенности, связанные с плотностью состояний атомов гадолиния вблизи уровня Ферми. Исследование магнитной структуры показало наличие антиферромагнитного порядка в объеме при низких температурах, а также наличие петли гистерезиса при повышенных температурах. Обсуждаются возможный механизм магнетизма и его связь с наблюдаемыми особенностями электронной структуры. (The recent realization of quantum anomalous Hall effect and Majorana fermions observation enhance interest in magnetism investigation in topological insulators. In this work, the electronic and magnetic structure of the Gd-doped topological insulator Bi1.09Gd0.06Sb0.85Te3 were systematically studied by means of angle-resolved photoemission spectroscopy, resonance photoemission spectroscopy (ResPES) and SQUID magnetometry. Resonant features related to the Gd density of states near the Fermi level are experimentally observed. Study of magnetic structure showed antiferromagnetic ordered bulk at low temperatures as well as presence of hysteresis loop at elevated temperatures. Finally, possible mechanism of magnetism and its relation to observed electronic features are discussed.)
Atuchin V.V., Pervukhina N.V., Gavrilova T.A., Kokh K.A., Tereshchenko O.E., Kuratieva N.V., Surovtsev N.V. Structural and vibrational properties of Pvt grown BiTeCl microcrystals // Materials Research Express. 2019. Т. 6. № 4. С. 045911. DOI: 10.1088/2053-1591/aafd45
High-quality BiTeCl microcrystals are grown by the physical vapor transport (PVT) method without using a foreign transport agent. The plate-like microcrystals with a developed (0001) surface are up to ~500 μm in diameter. The grown crystal phase composition was identified by the x-ray single crystal structure analysis in space group P6 3 mc: a = 4.2475(6) Å, c = 12.409(2) Å' Z = 2 (R = 0.0343). The BiTeCl microcrystal phase purity was verified by Raman microspectrometry under excitation at λ = 632.8 and 532.1 nm.
Das P.K., Whitcher T.J., Chi X., Diao C.Z., Breese M.B.H., Rusydi A., Castro-Neto A.H., Wee A.T.S., Feng Y.P., Yang M., Lin W., Chen J.S., Vobornik I., Fujii J., Kokh K.A., Tereshchenko O.E., Moon J., Oh S. Electronic correlation determining correlated plasmons in Sb-doped Bi2Se3 // Physical Review B. 2019. Т. 100. № 11. С. 115109. DOI: 10.1103/PhysRevB.100.115109
Electronic correlation is believed to play an important role in exotic phenomena such as insulator-metal transition, colossal magnetoresistance, and high-temperature superconductivity in correlated electron systems. Recently, it has been shown that electronic correlation may also be responsible for the formation of unconventional plasmons. Herewith, using a combination of angle-dependent spectroscopic ellipsometry, angle resolved photoemission spectroscopy, and Hall measurements, all as a function of temperature supported by first-principles calculations, the existence of low-loss high-energy correlated plasmons accompanied by spectral weight transfer, a fingerprint of electronic correlation, in topological insulator (Bi0.8Sb0.2)2Se3 is revealed. Upon cooling, the density of free charge carriers in the surface states decreases whereas that in the bulk states increases, and the recently reported correlated plasmons are key to explaining this phenomenon. Our result shows the importance of electronic correlation in determining correlated plasmons and opens an alternative path in engineering plasmonic-based topologically insulating devices.
Shikin A.M., Estyunin D.A., Surnin Y.I., Koroleva A.V., Shevchenko E.V., Kokh K.A., Tereshchenko O.E., Kumar S., Schwier E.F., Shimada K., Saitoh Y., Takeda Y., Yoshikawa T., Kimura A. Dirac gap opening and Dirac-fermion-mediated magnetic coupling in antiferromagnetic Gd-doped topological insulators and their manipulation by synchrotron radiation // Scientific Reports. 2019. Т. 9. № 1. С. 4813. DOI: 10.1038/s41598-019-41137-w
A new kind of magnetically-doped antiferromagnetic (AFM) topological insulators (TIs) with stoichiometry Bi1.09Gd0.06Sb0.85Te3 has been studied by angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES), superconducting magnetometry (SQUID) and X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) with analysis of its electronic structure and surface-derived magnetic properties at different temperatures. This TI is characterized by the location of the Dirac gap at the Fermi level (EF) and a bulk AFM coupling below the Neel temperature (4–8 K). At temperatures higher than the bulk AFM/PM transition, a surface magnetic layer is proposed to develop, where the coupling between the magnetic moments located at magnetic impurities (Gd) is mediated by the Topological Surface State (TSS) via surface Dirac-fermion-mediated magnetic coupling. This hypothesis is supported by a gap opening at the Dirac point (DP) indicated by the surface-sensitive ARPES, a weak hysteresis loop measured by SQUID at temperatures between 30 and 100 K, XMCD measurements demonstrating a surface magnetic moment at 70 K and a temperature dependence of the electrical resistance exhibiting a mid-gap semiconducting behavior up to temperatures of 100–130 K, which correlates with the temperature dependence of the surface magnetization and confirms the conclusion that only TSS are located at the EF. The increase of the TSS's spectral weight during resonant ARPES at a photon energy corresponding to the Gd 4d-4f edge support the hypothesis of a magnetic coupling between the Gd ions via the TSS and corresponding magnetic moment transfer at elevated temperatures. Finally, the observed out-of-plane and in-plane magnetization induced by synchrotron radiation (SR) due to non-equal depopulation of the TSS with opposite momentum, as seen through change in the Dirac gap value and the k∥ -shift of the Dirac cone (DC) states, can be an indicator of the modification of the surface magnetic coupling mediated by the TSS.
Sumida K., Kakoki M., Reimann J., Nurmamat M., Goto S., Takeda Y., Saitoh Y., Kokh K.A., Tereshchenko O.E., Güdde J., Hüfer U., Kimura A. Magnetic-impurity-induced modifications to ultrafast carrier dynamics in the ferromagnetic topological insulators Sb2−xVxTe3 // New Journal of Physics. 2019. Т. 21. № 9. С. 093006. DOI: 10.1088/1367-2630/ab3ac6
Quantum anomalous Hall effect (QAHE) is a key phenomenon for low power-consumption device applications owing to its dissipationless spin-polarized and quantized current in the absence of an external magnetic field. However, the recorded working temperature of the QAHE is still very low. Here we systematically investigate the magnetic dopants induced modifications from the view points of magnetic, structural and electronic properties and the ultrafast carrier dynamics in a series of V-doped Sb2Te3 samples of composition Sb2−xVxTe3 with x = 0, 0.015 and 0.03. Element specific x-ray magnetic circular dichroism signifies that the ferromagnetism of V-doped Sb2Te3 is governed by the p–d hybridization between the host carrier and the magnetic dopant. Time- and angle-resolved photoemission spectroscopy excited with mid-infrared pulses has revealed that the V impurity induced states underlying the topological surface state (TSS) add scattering channels that significantly shorten the duration of transient surface electrons down to the 100 fs scale. This is in a sharp contrast to the prolonged duration reported for pristine samples though the TSS is located inside the bulk energy gap of the host in either magnetic or non-magnetic cases. It implies the presence of a mobility gap in the bulk energy gap region of the host material that would work toward the robust QAHE. Our findings shed light on the material design for low-energy-consuming device applications.
Sumida K., Yoshikawa T., Chen J., Nurmamat M., Kimura A., Ishida Y., Shin S., Kokh K.A., Tereshchenko O.E. Inverted dirac-electron population for broadband lasing in a thermally activated p-type topological insulator // Physical Review B. 2019. Т. 99. № 8. С. 085302. DOI: 10.1103/PhysRevB.99.085302
Maintaining a population inversion in electron distributions is the first step towards lasing. There is a strong interest in realizing the inversion in a Dirac conical band structure, because broad-band lasing may then be realized owing to the zero-gap nature of the Dirac cone. Here we show that the population inversion can be elongated to > 7 ps at 8 K and > 10 ps at 300 K on the surface of a p-type topological insulator (Sb0.73Bi0.27)2Te3. Time-and angle-resolved photoemission spectroscopy gives us the direct evidence for the elongated duration of the inversion in the topological surface states. We hereby provide a guideline to prolong the population inversion at finite temperatures. Our study strengthens the route toward the Dirac materials to be a lasing medium.
Yoshikawa T., Sumida K., Chen J., Nurmamat M., Kimura A., Ishida Y., Akiba K., Miyake A., Tokunaga M., Shin S., Kokh K.A., Tereshchenko O.E. Bidirectional surface photovoltage on a topological insulator // Physical Review B. 2019. Т. 100. № 16. С. 165311. DOI: 10.1103/PhysRevB.100.165311
Controlled extraction of spin-polarized currents from the surface of topological insulators (TIs) would be an important step to use TIs as spin-electronic device materials. One way is to utilize the surface photovoltage (SPV) effect, by which the surface current may flow upon irradiation of light. To date, unipolar SPV has been observed on TIs, while the realization of ambipolar SPV is crucial for taking control over the direction of the flow. By using time-resolved photoemission, we demonstrate the ambipolar SPV realized on the TI Bi2Te3. The topological surface states showed downward and upward photovoltaic shifts for the n- and p-type samples, respectively. We also discerned the photogenerated carriers accumulated in the surface states for > 4μs. We provide the keys besides the in-gap Fermi level to engineer the SPV on TIs.
2018
Акимов А.Н., Климов А.Э., Эпов В.С. Эффект поля в пленках PbSnTe : In с низкой проводимостью в режиме инжекции из контактов и ограничения тока пространственным зарядом // Физика и техника полупроводников. 2018. Т. 52. № 12. С. 1401-1406. DOI: 10.21883/FTP.2018.12.46747.26 (перевод - Akimov A.N., Klimov A.E., Epov V.S. Field effect in PbSnTe: In films with low conductivity in the mode of injection from contacts and space-charge limitation of the current // Semiconductors. 2018. Т. 52. № 12. С. 1505-1510. DOI: 10.1134/S1063782618120035)
При T=4.2 K впервые экспериментально наблюдалось сильное (до 4 раз) изменение тока, ограниченного пространственным зарядом, в образцах на основе полуизолирующих пленок PbSnTe : In, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии на подложках (111) BaF2. Полученные результаты согласуются с экспериментами по влиянию на ток, ограниченный пространственным зарядом, обработки поверхности пленок PbSnTe : In с изменением величины тока до 103 и более раз. На качественном уровне рассмотрена модель, предполагающая существенный вклад локализованных поверхностных состояний в пространственный заряд, образующийся в режиме тока, ограниченного пространственным зарядом, вследствие инжекции носителей заряда из контактов. (At T = 4.2 K, a strong change (up to 4 times) in the space-charge-limited current (SCLC) is observed for the first time at samples based on semi-insulating PbSnTe: In films grown by molecular-beam epitaxy on BaF2(111) substrates. The obtained results agree with experiments on the effect of treatment of the surface of PbSnTe: In films on the space-charge-limited current with a variation in the current to 103 times or more. At a qualitative level, the model is considered which assumes the substantial contribution of localized surface states to space charge formed in the mode of space-charge-limited current due to the injection of charge carriers from contacts.)
Ищенко Д.В., Неизвестный И.Г. Излучательная рекомбинация, захват носителей заряда на ловушки и релаксация фототока в PbSnTe : In с составом вблизи инверсии зон // Физика и техника полупроводников. 2018. Т. 52. № 7. С. 694-698. DOI: 10.21883/FTP.2018.07.46036.8614 (перевод - Ishchenko D.V., Neizvestny I.G. Radiative recombination, carrier capture at traps, and photocurrent relaxation in PbSnTe: In with a composition close to band inversion // Semiconductors. 2018. Т. 52. № 7. С. 836-839. DOI: 10.1134/S1063782618070096)
На основании представлений о том, что PbSnTe : In является прямозонным полупроводником, выполнены расчеты времени жизни излучательной рекомбинации, а в предположении, что PbSnTe : In это неупорядоченная структура, в которой существуют центры захвата, рассчитана релаксация фототока и зависимости мгновенного времени жизни электронов и дырок. Приведенные расчеты объясняют такие наблюдаемые в эксперименте особенности PbSnTe : In, как высокая фоточувствительность в широком диапазоне длин волн, стабилизация уровня Ферми, долговременная релаксация фототока. Проведено также сравнение расчетов с экспериментальными данными и оценка возможных параметров фотоприемников. (Based on the notions that PbSnTe: In is a direct-gap semiconductor, the radiative-recombination lifetime is calculated, and the photocurrent relaxation and dependences of the instantaneous electron and hole lifetime are calculated under the assumption that PbSnTe: In is a disordered structure containing capture centers. These calculations explain such experimentally observed peculiarities of PbSnTe: In as a high photosensitivity in a wide wavelength range, pinning of the Fermi level, and long-term photocurrent relaxation. Calculations are also compared with experimental data and the possible parameters of photodetectors are evaluated.)
Ищенко Д.В. , Неизвестный И.Г., Пащин Н.С., Шерстякова В.Н. Особенности протекания фототока в инжекционных структурах на основе пленок PbSnTe: In // Микроэлектроника. 2018. Т. 47. № 4. С. 3-6. DOI: 10.31857/S054412690001608-5 (перевод - Ishchenko D.V., Neizvestnyi I.G., Pashchin N.S., Sherstyakova V.N. Features of the current flow in injection structures based on PbSnTe: In films // Russian Microelectronics. 2018. Т. 47. № 4. С. 221-225. DOI: 10.1134/S1063739718040042)
В работе исследованы особенности ВАХ p-i-p- структур на основе пленок Pb1-xSnxTe, легированных индием, с содержанием олова х ≈ 0.31, в которых наблюдается переход «металл-диэлектрик». Показано, что при оптическом преобладает захват электронов на уровни, и фототок является дырочным. Приведено сравнение экспериментальных данных с расчетом. (This paper reports a study of the current–voltage (I–V) features of the p-i-p structures based on Pb1-xSnxTe: In films with the tin content х ≈ 0.31 in which the metal–insulator transition occurs. It is shown that the photocurrent is the hole current under light interband excitation, and electron trapping is dominant. The experimental and theoretical data are compared.)
Мансуров В.Г., Галицын Ю.Г., Малин Т.В., Тийс С.А., Федосенко Е.В., Кожухов А.С., Журавлев К.С., Cora I., Pecz B. Формирование графеноподобного слоя SiN на поверхности (111)Si // Физика и техника полупроводников. 2018. Т. 52. № 12. С. 1407-1413. DOI: 10.21883/FTP.2018.12.46748.27 (перевод - Mansurov V.G., Galitsyn Y.G., Malin T.V., Teys S.A., Fedosenko E.V., Kozhukhov A.S., Zhuravlev K.S., Cora I., Pécz B. Formation of a graphene-like SiN layer on the surface Si(111) // Semiconductors. 2018. Т. 52. № 12. С. 1511-1517. DOI: 10.1134/S1063782618120151)
Исследована кинетика образования и термического разложения двумерного нитридного слоя SiN-(8×8) на поверхности (111)Si. Структура SiN-(8×8) является метастабильной промежуточной фазой при нитридизации кремния с образованием стабильной аморфной фазы Si3N4. Исследование структуры SiN-(8×8) методом сканирующей туннельной микроскопии показывает ее сложное строение, она состоит из адсорбционной фазы (8/3×8/3) с латеральным периодом 10.2 Å и сотовой структуры со стороной шестиугольника ~6 Å, который развернут относительно адсорбционной фазы на 30°. Измерена ширина запрещенной зоны SiN-(8×8), она равна ~2.8 эВ, что меньше в сравнении с шириной запрещенной зоны кристаллической фазы beta-Si3N4 5.3 эВ. Измерены межплоскостные расстояния в структуре (AlN)3/(SiN)2 на поверхности (111)Si, равные 3.3 Å в SiN и 2.86 Å в AlN. Такие межплоскостные расстояния указывают на слабое ван-дер-ваальсово взаимодействие между слоями. Предложена модель структуры SiN-(8×8) как плоского графеноподобного слоя, удовлетворяющая как дифракционным, так и микроскопическим данным. (The kinetics of the formation and thermal decomposition of a two-dimensional SiN-(8×8) nitride layer on a Si(111) surface is studied. The SiN-(8×8) structure is a metastable intermediate phase formed during the nitridation of silicon before the formation of a stable amorphous Si3N4 phase. Studying the SiN-(8×8) structure by scanning tunneling microscopy shows its complex structure: it consists of an adsorption (8/3×8/3) phase, with the lateral period 10.2 Å, and a honeycomb structure with a ~6 Å side of a hexagon that is turned 30° with respect the adsorption phase. The band gap of the SiN-(8×8) phase is measured and found to be ~2.8 eV, which is smaller compared to the band gap of the β-Si3N4 crystal phase 5.3 eV. The interplanar spacings in the (AlN3)/(SiN)2 structure on the Si(111) surface are measured. The spacings are 3.3 and 2.86 Å in SiN and AlN, respectively. Such interplanar spacings are indicative of weak van der Waals interaction between the layers. A model of the SiN-(8×8) structure as a flat graphene-like layer is suggested. The model is consistent with the diffraction and microscopy data.)
Akimov A.N., Epov V.S., Klimov A.E., Paschin N.S., Kubarev V.V. Sensitivity of PbSnTe: In films to the radiation of free electron laser // Journal of Physics: Conference Series. 2018. Т. 946. С. 012016. DOI: 10.1088/1742-6596/946/1/012016
The analysis of experimental data on the observation of photoresponse in narrow gap semiconductor Pb1-xSnxTe: In films grown by the method of molecular beam epitaxy, exposing samples to the powerful radiation of the Novosibirsk free electron laser (wavelength range of about 70-240 μm) under different measurement conditions, is presented in the paper. Both the positive and negative photoconductivities were detected. In a magnetic field, the resonance-type photoconductivity was observed. The results are discussed within the framework of the model taking into account the existence of different capture levels in PbSnTe.
2017
Акимов А.Н., Климов А.Э., Супрун С.П., Эпов В.С. Влияние поверхности на транспортные явления в пленках PbSnTe: In/BaF2 // Физика и техника полупроводников. 2017. Т. 51. № 11. С. 1569-1573. DOI: 10.21883/РTР.2017.11.45113.28 (перевод – Akimov A.N., Klimov A.E., Suprun S.P., Epov V.S. Effect of the surface on transport phenomena in PbSnTe: In/BaF2 films // Semiconductors. 2017. Т. 51. № 11. С. 1517-1521. DOI: 10.1134/S1063782617110021)
Рассмотрено влияние поверхности на вольт-амперные характеристики структур на основе пленок PbSnTe: In без магнитного поля и в магнитном поле B < 4 Тл разной ориентации, в том числе в режиме тока, ограниченного пространственным зарядом. Анализ особенностей экспериментальных данных, полученных как при разном направлении магнитного поля, так и при послойном травлении пленок, показал, что вклад свободной поверхности пленок и границы с подложкой в транспортные явления существенно различен и может быть обусловлен различием параметров центров локализации вблизи этих поверхностей. (The effect of the surface on the I–V characteristics of PbSnTe: In film-based structures is investigated in zero magnetic field and in a magnetic field of B ≤ 4 T with different orientations, including in the mode of current limited by space charge. Analysis of the features in the experimental data obtained at different magnetic-field directions and upon layer-by-layer etching of the films shows that the contributions of the free film surface and interface with the substrate to transport phenomena are significantly different and can be caused by a difference in the parameters of localization centers near these surfaces.)
Акимов А.Н., Климов А.Э., Пащин Н.С., Ярошевич А.С., Савченко М.Л., Эпов В.С., Федосенко Е.В. Связь длинноволновой границы чувствительности пленок PbSnTe : In, полученных методом молекулярно-лучевой эпитаксии, с их составом и структурой // Физика и техника полупроводников. 2017. Т. 51. № 11. С. 1574-1578. DOI: 10.21883/FTP.2017.11.45114.29 (перевод - Akimov A.N., Klimov A.E., Paschin N.S., Yaroshevich A.S., Savchenko M.L., Epov V.S., Fedosenko E.V. Long-wavelength sensitivity limit in MBE-grown PbSnTe: In films: correlation with the film structure and composition // Semiconductors. 2017. Т. 51. № 11. С. 1522-1526. DOI: 10.1134/S1063782617110033)
Исследованы пленки PbSnTe : In с длинноволновой границей чувствительности свыше 20 мкм и низкой проводимостью без освещения. Проведено сравнение спектральных зависимостей фотопроводимости, полученных при различных температурах с использованием фурье-спектрометра, с составом пленок, определенным методом рентгеновского микроанализа. Обнаружена немонотонная зависимость длинноволнового края фоточувствительности от температуры, которая объясняется комбинацией температурной зависимости ширины запрещенной зоны PbSnTe и эффекта Бурштейна-Мосса, дающего наибольший вклад в измерения при низких температурах из-за большого времени жизни неравновесных носителей заряда. Показано, что различия в значениях ширины запрещенной зоны, определяемых из измеренного состава и температурных зависимостей длинноволнового края чувствительности, могут быть связаны с неоднородностью состава пленок, получаемых методом молекулярно-лучевой эпитаксии. (PbSnTe: In films with a long-wavelength sensitivity limit of over 20 μm and low “dark” conductivity are studied. The spectral dependences of the photoconductivity obtained at different temperatures using a Fourier spectrometer are compared with data on the film composition determined by X-ray microanalysis. The established nonmonotonic temperature dependence of the long-wavelength sensitivity limit is attributed to the combination of the temperature dependence of the PbSnTe band gap and the Burstein–Moss effect making the largest contribution to low-temperature measurements due to the long lifetime of excess charge carriers. It is shown that the difference between the band-gap values determined from the measured composition and temperature dependences of the long-wavelength sensitivity limit can be related to the inhomogeneity of the composition of the films grown by molecular beam epitaxy.)
Климов А.Э., Эпов В.С. Гигантское магнетосопротивление пленок PbSnTe: In в режиме токов, ограниченных пространственным зарядом: угловые особенности и влияние поверхности // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2017. Т. 106. № 7-8. С. 426-433. DOI: 10.7868/S0370274X17190067 (перевод – Klimov A.E., Epov V.S. Giant magnetoresistance of PbSnTe: In films in the space-charge-limited current regime: angular features and effect of the surface // JETP Letters. 2017. Т. 106. № 7. С. 446-453. DOI: 10.1134/S0021364017190092)
В режиме тока, ограниченного пространственным зарядом, при T = 4.2 К исследовано магнетосопротивление (МС) пленок PbSnTe: In/(111)BaF2 при различной взаимной ориентации магнитного поля В (напряженностью до 4Тл) по отношению к электрическому полю Е (напряженностью до ~ 103 В/см) и нормали к поверхности п. При В ∥ n уменьшение тока достигает ~ 106 раз, при В ∥ Е ток увеличивается до ~ 103 раз. Исследованы угловые зависимости МС при "вращении" В в трех различных плоскостях. Для плоскости, соответствующей ориентации В ⊥ Е, на угловых зависимостях МС наблюдаются локальные максимумы вблизи ориентации B ⊥ n, при которых носители заряда отклоняются магнитным полем к одной из границ пленки. При отклонении к свободной поверхности полуширина максимумов составляет несколько градусов. При отклонении к границе с подложкой полуширина максимумов больше примерно на порядок, а их амплитуда меньше в 10-100 раз. Обсуждаются возможные механизмы гигантского положительного и отрицательного МС и влияние границ пленки на угловые зависимости магнетосопротивления. (In the space-charge-limited current regime at T = 4.2 K, the magnetoresistance of PbSnTe: In/(111)BaF2 films has been studied at various mutual orientation of the magnetic field B (up to 4 T), electric field E (up to ~103 V/cm), and normal to the surface n. At B ‖ n, the reduction of the current reaches a factor of ~105, whereas at B ‖ E, the current increases by a factor of ~103. The angular dependences of the magnetoresistance have been studied at the “rotation” of B in three different planes. The angular dependences of the magnetoresistance for the plane corresponding to the orientation B ⊥ E exhibit local maxima near the orientations B ⊥ n, at which charge carriers are deflected by the magnetic field to one of the boundaries of the film. At the deviation to the free surface, the half-width of maxima is several degrees. At the deviation to the interface with the substrate, the half-width of maxima is about an order of magnitude larger and their amplitude is one or two orders of magnitude smaller. Possible mechanisms of giant positive and negative magnetoresistance, as well as the effect of the boundaries of the film on the angular dependences of the magnetoresistance, have been discussed.)
Ищенко Д.В., Кучумов Б.М. Разработка методики локального легирования и коррекции проводимости эпитаксиальных слоёв PbSnTe путём диффузии индия из поверхностных нанометровых плёнок // Микроэлектроника. 2017. Т. 46. № 4. С. 301-304. DOI: 10.7868/S054412691704007X (перевод – Ishchenko D.V., Kuchumov B.M. A technique for the local doping and correction of the conductivity of PbSnTe epitaxial layers via indium diffusion from superficial nanometer-thick films // Russian Microelectronics. 2017. Т. 46. № 4. С. 277-281. DOI: 10.1134/S1063739717040047)
Описана методика локального легирования индием эпитаксиальных плёнок твёрдого раствора PbSnTe p-типа проводимости до получения перехода “металл-диэлектрик” при гелиевых температурах. Диффузия индия проводилась с поверхности плёнки из слоя In толщиной в несколько нанометров, а форма и размер легированного слоя задавались маской. Подчеркивается необходимость удаления окисного слоя перед осаждением индия, и прецизионный выбор толщины осаждаемого слоя индия, исходя из толщины плёнки PbSnTe. Рассмотрены результаты применения этой методики на пленках разного состава, и результаты измерений планарной p-i-p-структуры. (A technique is described for the local indium doping of epitaxial films of a p-type PbSnTe solid solution to obtain a metal-insulator transition at liquid-helium temperatures. The indium was diffused from the surface of the film, from an In layer several nanometers thick, whereas the shape and size of the doped layer were set by a mask. It is emphasized that the oxide layer should be removed before indium deposition, and that the thickness of the deposited indium layer should be precisely chosen based on the thickness of the PbSnTe film. The results of using this technique for films having different compositions and the results of measurements performed on a planar p-i-p structure are considered.)
2016
Ищенко Д.В., Эпов В.С. Исследование особенностей вольт-амперных характеристик плёнок PbSnTe: In в магнитном поле в режиме инжекции электронов из контактов // Автометрия. 2016. Т. 52. № 5. С. 26-30. DOI: 10.15372/AUT20160504 (перевод - Ishchenko D.V., Epov V.S. Current-coltage characteristics of PbSnTe: In films in a magnetic field with electron injection from the contacts // Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. 2016. Т. 52. № 5. С. 438-441. DOI: 10.3103/S8756699016050046)
Исследованы вольт-амперные характеристики (ВАХ) плёнок PbSnTe: In с содержанием олова x ≈ 0,29 при гелиевых температурах в режиме монополярной инжекции из контактов и ограничения пространственным зарядом в магнитном поле до 4 Тл. Анализ полученных ВАХ показал, что при увеличении магнитного поля от 0 до 4 Тл происходит трансформация наблюдаемых особенностей ВАХ. Предложено обоснование связи данных особенностей с наличием многоуровневой системы ловушек, расположенных в запрещённой зоне. (The current-voltage characteristics (CVC) of PbSnTe: In films with a tin content of x ≈ 0.29 at helium temperatures with unipolar injection from the contacts and limitation by the space charge in a magnetic field of up to 4 T have been studied. Analysis of the CVC has shown that increasing the magnetic field from 0 to 4 T leads to changes in the CVC pattern. A relationship between these changes and the presence of a multilevel system of traps located in the band-gap zone has been suggested.)
Неизвестный И.Г., Шумский В.Н. Трёхспектральное многоэлементное фотоприёмное устройство // Автометрия. 2016. Т. 52. № 5. С. 37-43. DOI: 10.15372/AUT20160506 (перевод - Neizvestny I.G., Shumsky V.N. Three-spectrum multielement photodetector device // Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. 2016. Т. 52. № 5. С. 447-452. DOI: 10.3103/S875669901605006X)
Описаны конструкция и характеристики трёхспектрального многоэлементного фотоприёмного устройства с диапазоном чувствительности 0,6-12,0 мкм, состоящего из трёх линеек фотоприёмников с чувствительностью в областях 0,6-0,9, 3-5 и 8-12 мкм. Приведены методы изготовления линеек, фотоприёмного устройства в целом и его фотоэлектрические характеристики. (The design and characteristics of a three-spectrum multielement photodetector device with a sensitivity range from 0.6 to 12.0 μm, which consists of three arrays of photodetectors having sensitivity ranges 0.6–0.9, 3–5, and 8–12 μm, are described. Methods of fabrication of photodetector arrays, the photodetector device as a whole, and its photoelectric characteristics are presented.)
Неизвестный И.Г., Климов А.Э., Кубарев В.В., Шумский В.Н. Приёмники излучения на основе плёнок PbSnTe: In, чувствительных в терагерцовой области спектра // Автометрия. 2016. Т. 52. № 5. С. 55-70. DOI: 10.15372/AUT20160508 (перевод - Neizvestnyi I.G., Klimov A.E., Kubarev V.V., Shumskii V.N. Radiation detectors based on PbSnTe: In films, sensitive in the terahertz range of the spectrum // Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. 2016. Т. 52. № 5. С. 462-474. DOI: 10.3103/S8756699016050083)
Представлен обзор исследований фотоэлектрических свойств плёнок PbSnTe: In, полученных методом молекулярно-лучевой эпитаксии, и параметров фоточувствительных структур дальнего ИК- и субмиллиметрового диапазонов на их основе. Сравниваются параметры многоэлементных фотоприёмных устройств этого типа и приёмников на основе примесных полупроводников и сверхпроводников. Реализованы линейчатые (2 × 128) и матричные (128 × 128 элементов) многоэлементные фотоприёмные устройства на основе PbSnTe: In с краем чувствительности ~22 мкм и рабочей температурой T ≤ 16 К. В бесфоновых условиях мощность, эквивалентная шуму, достигала значений МЭШ ≤ 10-18 Вт/Гц0,5 при T = 7 К по источнику излучения типа абсолютно чёрное тело с TАЧТ = 77 К. В субмиллиметровой области спектра наблюдалась чувствительность к лазерному излучению с длиной волны
λ ≤205 мкм и величиной МЭШ ≤ 10-12 Вт/Гц0,5 без оптимизации конструкции макета фоточувствительного элемента и минимизации шумов схемы измерений. Рассмотрены направления развития приёмников излучения на основе PbSnTe: In. (This paper presents a review of studies of the photoelectric properties of PbSnTe: In films obtained by molecular beam epitaxy and photosensitive structures in the far infrared and submillimeter ranges based on these films. The parameters of photodetector arrays of this type and detectors based on doped semiconductors and superconductors are compared. One-dimensional (2×128 elements) and two-dimensional (128 × 128 elements) PbSnTe: In based arrays with a sensitivity threshold of 22 μm and an operating temperature of T ≤ 16 K are implemented. Under background-free conditions, the noise equivalent power (NEP) was NEP ≤ 10−18 W/Hz0.5 at T = 7 K for a black body radiation source at TBB = 77 K. In the submillimeter range of the spectrum, sensitivity to laser radiation with a wavelength λ ≤ 205 μm and a value NEP ≤ 10−12 W/Hz0.5 was observed without optimization of the design of the photosensitive element and minimization of the measurement circuit noise. The directions of the development of PbSnTe: In based radiation detectors are considered.)
Акимов А.Н., Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Шумский В.Н., Эпов В.С. Температурные особенности релаксации фотопроводимости в пленках PbSnTe : In при межзонном возбуждении // Физика и техника полупроводников. 2016. Т. 50. № 4. С. 447-453. (перевод - Akimov A.N., Klimov A.E., Neizvestny I.G., Shumsky V.N., Epov V.S. Specific temperature-related features of photoconductivity relaxation in PbSnTe: In films under interband excitation // Semiconductors. 2016. Т. 50. № 4. С. 440-446. DOI: 10.1134/S1063782616040023)
Исследованы временные зависимости изменения фотопроводимости в пленках PbSnTe : In в интервале T~19-25 K при межзонном возбуждении. Обнаружено, что характер релаксации проводимости после выключения освещения зависит от длительности и интенсивности предшествующего освещения. При этом характерные времена релаксации для разных способов освещения могут отличаться более чем на порядок. Полученные результаты обсуждаются в рамках модели, предполагающей наличие в запрещенной зоне PbSnTe : In квазинепрерывного спектра уровней захвата, а также возможное влияние на параметры таких уровней сегнетоэлектрического фазового перехода, температура которого лежит в исследуемом температурном диапазоне. (The time dependences of variations in the photoconductivity of PbSnTe: In films in the range of T ≈ 19-25 K upon interband excitation are studied. It is found that the character of conductivity relaxation after switch-off of illumination depends on the duration and intensity of the preceding illumination. In this case, the characteristic times of relaxation for various modes of illumination can differ by more than an order of magnitude. The obtained results are discussed in the context of a model assuming the presence of a quasicontinuous spectrum of capture levels in the band gap of PbSnTe: In and also a possible effect on the parameters of these levels of the ferroelectric phase transition, the temperature of which is found to be in the temperature range under study.)
Климов А.Э., Эпов В.С. Анизотропия магнитоемкости структур на основе пленок PbSnTe : In/BaF2 // Физика и техника полупроводников. 2016. Т. 50. № 11. С. 1501-1508. (перевод - Klimov A.E., Epov V.S. Anisotropy of the magnetocapacitance of structures based on PbSnTe: In/BaF2 films // Semiconductors. 2016. Т. 50. № 11. С. 1479-1487. DOI: 10.1134/S1063782616110130)
При T = 4.2 K экспериментально исследованы угловые зависимости емкости структур на основе пленок PbSnTe в магнитном поле B ≤ 4 Тл при различном напряжении смещения, имеющие выраженный анизотропный характер по направлению магнитного поля с модуляцией емкости примерно в 1.5-2 раза. Проведено сравнение полученных данных с экспериментальными анизотропными угловыми зависимостями тока, ограниченного пространственным зарядом, с модуляцией величины тока до 102-104 раз и более. Рассмотрена качественная модель полученных результатов. (The angular dependences of the capacitance of structures based on PbSnTe: In films in a magnetic field B ≤ 4 T at various bias voltages, which have a distinct anisotropic pattern in the magnetic-field direction with capacitance modulation approximately by a factor of 1.5–2, are studied experimentally at T = 4.2 K. The data obtained are compared with the experimental anisotropic angular dependences of the space-charge-limited current with current modulation up to a factor of 102–104 or greater. A qualitative model of the results obtained is considered.)
Ищенко Д.В., Климов А.Э., Шумский В.Н., Эпов В.С. Твердый раствор PbSnTe : In - уровни захвата, гальваномагнитные свойства и ТГц фоточувствительность // Физика и техника полупроводников. 2016. Т. 50. № 12. С. 1662-1668. (перевод - Ishchenko D.V., Klimov A.E., Shumsky V.N., Epov V.S. PbSnTe: In compound: electron capture levels, galvanomagnetic properties, and THz sensitivity // Semiconductors. 2016. Т. 50. № 12. С. 1635-1640. DOI: 10.1134/S1063782616120083)
Рассмотрена модель Pb1-xSnxTe: In, основанная на представлениях теории неупорядоченных систем, проведены расчеты температурных зависимостей положения уровня Ферми и концентрации носителей заряда в зависимости от уровня легирования индием и их сравнение с экспериментальными данными. Проведен расчет нестационарных вольт-амперных характеристик в режиме инжекции из контакта и ограничения тока пространственным зарядом при различных скоростях изменения напряжения, выполнено сравнение полученных данных с экспериментом и показано, что вид характеристик определяется параметрами захвата электронов на локализованные состояния. Исследованы релаксации фототока в магнитном поле и обсужден механизм таких релаксаций в предположении о магнитном вымораживании носителей заряда. (A model of the Pb1-xSnxTe: In compound, based on concepts of the theory of disordered systems is considered. The temperature dependences of the Fermi-level position and carrier concentration are calculated depending on the indium doping level and are compared with experimental data. The transient current–voltage characteristics are calculated in the mode of injection from the contact and current limitation by space charge at various voltage-variation rates. The data obtained are compared with the experiments. It is demonstrated that the shape of the characteristics is controlled by the parameters of electron capture at localized states. Photocurrent relaxation in a magnetic field is studied, and the mechanism of such relaxation is discussed under the assumption of the magnetic freezing of carriers.)
Акимов А.Н., Климов А.Э., Морозов С.В., Супрун С.П., Эпов В.С., Иконников А.В., Фадеев М.А., Румянцев В.В. Гигантская отрицательная фотопроводимость пленок PbSnTe : In с краем чувствительности вблизи 30 мкм // Физика и техника полупроводников. 2016. Т. 50. № 12. С. 1713-1719. (перевод - Akimov A.N., Klimov A.E., Morozov S.V., Suprun S.P., Epov V.S., Ikonnikov A.V., Fadeev M.A., Rumyantsev V.V. Giant negative photoconductivity of PbSnTe: In films with wavelength cutoff near 30 μm // Semiconductors. 2016. Т. 50. № 12. С. 1684-1690. DOI: 10.1134/S1063782616120022)
Представлены экспериментальные результаты исследований динамики фотопроводимости пленок PbSnTe : In с высоким содержанием SnTe и с соответствующим краем фундаментального поглощения вблизи 30 мкм при гелиевых температурах. Рассмотрены возможные причины гигантской (выше 2 порядков) отрицательной фотопроводимости образцов. (Experimental results on the photoconductivity dynamics in PbSnTe: In films with a high SnTe content and corresponding fundamental absorption edge near 30 μm at liquid helium temperatures are reported. The possible causes for the giant (over two orders of magnitude) negative photoconductivity of the samples are discussed.)
Ильин Е.М., Ищенко Д.В., Климов А.Э., Пащин Н.С., Полубехин А.И., Супрун С.П., Федосенко Е.В., Черевко А.Г., Шерстякова В.Н., Шумский В.Н. Приемное устройство радиолокатора дальнего ИК- и ТГц-диапазона // Вестник СибГУТИ. 2016. № 3 (35). С. 176-191.
Описаны типы терагерцовых приемников. Разработана физическая модель чувствительного элемента приемного устройства локатора, на основе которой объяснены высокая фоточувствительность и долговременная релаксация фототока, связанные с захватом электронов на ловушки, а также чувствительность в широкой полосе терагерцового диапазона, обусловленная оптическими переходами с уровней с разной энергией возбуждения. Рассмотрены проблемы разработки интегрального приемника на базе пленок PbSnTe: In, полученных методом молекулярно-лучевой эпитаксии на подложках кремния через буферные слои фторидов кальция и бария, с одновременным созданием мультиплексоров. На основе расчетных и экспериментальных данных проведена оценка мощности, эквивалентной шуму, и перспектив приемников.
2015
Неизвестный И.Г., Климов А.Э., Шумский В.Н. Матричные фотонные приёмники для дальней инфракрасной и субмиллиметровой области спектра // Успехи физических наук. 2015. Т. 185. № 10. С. 1031-1042. DOI: 10.3367/UFNr.0185.201510b.1031 (перевод – Neizvestnyi I.G., Klimov A.E., Shumsky V.N. Photon far-infrared and submillimeter array detectors // Успехи физических наук. 2015. Т. 58. № 10. С. 952. DOI: 10.3367/UFNr.0185.201510b.1031)
Представлен анализ существующего положения в области создания матричных тепловых и фотонных приёмников для дальней инфракрасной и субмиллиметровой области. Дано сравнение их пороговых характеристик и проведена оценка перспективности применения фотоприёмников. (This review analyzes the current state of research pertaining to the design of thermal and photon far-infrared and submillimeter array detectors. Threshold detector characteristics are compared and the application potential of photodetectors is explored.)
Ильин Е.М., Климов А.Э., Пащин Н.С., Полубехин А.И., Черевко А.Г., Шумский В.Н. Пассивные локационные системы. Перспективы и решения // Вестник СибГУТИ. 2015. № 2 (30). С. 7-20.
В обзоре рассмотрены базовые концепции построения современных радиолокационных комплексов. Акцент сделан на конфигурацию и структуру пассивных и пассивноактивных устройств в коротковолновой области. Описаны конкретные варианты пассивных радиолокаторов, технические характеристики которых опубликованы в открытых источниках. Сформулированы основные направления предположительного развития данного класса устройств.
Акимов А.Н., Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Супрун С.П., Шумский В.Н. Матричные приёмники дальнего ИК и терагерцового диапазонов - основа одного из перспективных направлений развития радиолокационных систем // Вестник СибГУТИ. 2015. № 2 (30). С. 37-50.
В обзоре рассмотрены современные приёмники в дальнем инфракрасном и терагерцовом диапазонах для создания дополнительного оптического канала обнаружения объектов в пассивном режиме. Особое внимание уделено матричным фотонным приёмникам на основе твёрдых растворов PbSnTe: In. Приведены результаты, свидетельствующие о принципиальной возможности создания фотонных приёмников с поглощением на переходах зона - зона. Проанализированы результаты по разработке монолитных фотоприёмных устройств и пороговые характеристики приёмников.
Володин В.А., Сачков В.А., Синюков М.П. Взаимодействие оптических и интерфейсных фононов и их анизотропия в сверхрешетках GaAs/AlAs: эксперимент и расчеты // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2015. Т. 147. № 5. С. 906-916. (перевод - Volodin V.A., Sinyukov M.P., Sachkov V.A. Interaction of optical and interface phonons and their anisotropy in GaAs/AlAs superlattices: experiment and calculations // Journal of Experimental and Theoretical Physics. 2015. Т. 120. № 5. С. 781-789. DOI: 10.1134/S1063776115040251)
Рассчитаны и экспериментально исследованы угловая анизотропия интерфейсных фононов и их взаимодействие с оптическими фононами в сверхрешетках GaAs/AlAs (001). В эксперименте применялся метод спектроскопии комбинационного рассеяния света в различных геометриях рассеяния, для фононов с волновым вектором, направленным как по нормали к сверхрешетке, так и вдоль ее слоев. Для расчетов частот фононов применялся расширенный метод Борна с учетом кулоновского взаимодействия в приближении жестких ионов. Спектры комбинационного рассеяния света были рассчитаны в приближении поляризуемости связей Волькенштейна. (Расчеты подтвердили, что экспериментально наблюдаемая угловая анизотропия фононов возникает вследствие взаимодействия (смешивания) оптических фононов, в которых атомы смещаются в основном по нормали к сверхрешетке, с интерфейсными фононами (TO-IF-моды). В геометрии рассеяния, когда волновой вектор лежит в плоскости слоев сверхрешеток, смешанные TO-IF-моды наблюдаются в нерезонансных условиях. Спектры комбинационного рассеяния света TO-IF-мод зависят от перемешивания атомов на гетерограницах. (The angular anisotropy of interface phonons and their interaction with optical phonons in (001) GaAs/AlAs superlattices are calculated and experimentally studied. Experiments were performed by Raman light scattering in different scattering geometries for phonons with the wave vector directed normally to the superlattice and along its layers. Phonon frequencies were calculated by the extended Born method taking the Coulomb interaction into account in the rigid-ion approximation. Raman scattering spectra were calculated in the Volkenshtein bond-polarizability approximation. Calculations confirmed that the angular anisotropy of phonons observed in experiments appears due to interaction (mixing) of optical phonons, in which atoms are mainly displaced normally to superlattices, with interface phonons (TO-IF modes). In the scattering geometry, when the wave vector lies in the plane of superlattice layers, the mixed TO-IF modes are observed under nonresonance conditions. The Raman spectra for TO-IF modes depend on the mixing of atoms at heteroboundaries.)
2014
Володин В.А., Синюков М.П., Щеглов Д.В., Латышев А.В., Федосенко Е.В. Комбинационное рассеяние света в пленках PbTe и PbSnTe: фазовые трансформации in situ в процессе измерений // Физика и техника полупроводников. 2014. Т. 48. № 2. С. 185-189. (перевод - Volodin V.A., Sinyukov M.P., Shcheglov D.V., Latyshev A.V., Fedosenko E.V. Raman scattering in PbTe and PbSnTe films: in situ phase transformations // Semiconductors. 2014. Т. 48. № 2. С. 173-177. DOI: 10.1134/S1063782614020298)
Пленки PbTe и Pb1-xSnxTe, как нелегированные, так и легированные индием, исследованы с применением метода спектроскопии комбинационного рассеяния света. Обнаружено, что поверхность пленок меняется в процессе записи спектров. Из сравнительного анализа полученных нами и литературных данных предположено, что пики при 90, 117 и 138 см-1 связаны с комбинационным рассеянием света на выделениях теллура или оксида теллура. Установлено, что эти пики появляются в пленках Pb1-xSnxTe и в пленках PbTe только при легировании индием. Пик при 180 см-1 наблюдается в спектрах всех образцов и не связан с плазмон-фононной модой, природа его до конца не ясна. (The PbTe and Pb1-xSnxTe films, both undoped and doped with indium, are studied by Raman spectroscopy. It is found that the film surface changes during spectra recording. From comparative analysis of the data obtained in the study and those reported in publications, it is inferred that the 90, 117, and 138 cm-1 peaks correspond to the scattering of light at tellurium or tellurium-oxide precipitates. It is established that these peaks appear in the spectra of Pb1-xSnxTe films and epitaxial PbTe films only when doped with indium. The 180-cm-1 peak is observed in the spectra of all of the samples and not attributed to the plasmon-phonon mode. The nature of the 180-cm-1 peak is still not completely understood.)
2013
Акимов А.Н., Ищенко Д.В., Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Пащин Н.С., Шерстякова В.Н., Шумский В.Н. Перспективы применения твердых растворов Pb1-xSnxTe: In с х > 0.3 для фотоприемников с расширенным спектральным диапазоном чувствительности // Микроэлектроника. 2013. Т. 42. № 2. С. 83. DOI: 10.7868/S0544126913020026 (перевод - Akimov A.N., Ishchenko D.V., Klimov A.E., Neizvestny I.G., Pashchin N.S., Sherstyakova V.N., Shumsky V.N. Industrial prospects of Pb1-xSnxTe: In with x > 0.3 solid solutions for photodetectors with extended sensitivity spectral range // Russian Microelectronics. 2013. Т. 42. № 2. С. 59-62. DOI: 10.1134/S1063739713020029)
Исследованы фотоэлектрические свойства пленок Pb1-xSnxTe: In состава х > 0.3 в интервале температур 4.2...80 К. При гелиевых температурах обнаружена высокая чувствительность образцов к излучению от источника типа АЧТ, причем с уменьшением температуры источника излучения чувствительность возрастает, что может быть связано с оптическими переходами в дальней ИК и терагерцовой области спектра. Значение обнаружительной способности D* = 8.2 × 1016 см · Гц1/2/Вт, соответствующее мощности эквивалентной шуму МЭШ = 3.1 × 10-18 Вт/Гц1/2, получено при температуре приемника 4.2 К и при ТАЧТ = 15 К. (Photoelectric properties of Pb1-xSnxTe: In films with composition x > 0.3 in the temperature range from 4.2 to 80 K have been investigated. High sample sensitivity to black-body radiation has been discovered at the temperature of helium, and as the temperature of the radiation source decreases the sensitivity increases, which can be connected with the optical-frequency transition in the short-wavelength infrared and terahertz spectral range. The detectivity value D*= 8.2 × 1016 cm· Hz1/2/W corresponding to the NEP = 3.1 × 10-18 W/Hz1/2, has been obtained at detector temperature 4.2 K and TBBR = 15 K.)
Акимов А.Н., Ищенко Д.В., Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Пащин Н.С., Шерстякова В.Н., Шумский В.Н. Влияние материала инжектирующих контактов на ВАХ пленок Pb1-xSnxTe: In // Микроэлектроника. 2013. Т. 42. № 2. С. 88. DOI: 10.7868/S0544126913020038 (перевод - Akimov A.N., Ishchenko D.V., Klimov A.E., Neizvestny I.G., Pashchin N.S., Sherstyakova V.N., Shumsky V.N. Effect of the material of injecting contacts on the CVCs of Pb1-xSnxTe: In films // Russian Microelectronics. 2013. Т. 42. № 2. С. 63-67. DOI: 10.1134/S1063739713020030)
Рассмотрено протекание инжекционного тока в структурах Pb1-xSnxTe: In (х ≥ 0.3) с контактами из разных металлов при гелиевой температуре. Приводятся вольт-амперные характеристики (ВАХ) структур в темноте и при освещении от модели АЧТ. Обнаружено, что ВАХ зависят от материала металлического контакта. Приводится распределение плотности локализованных состояний по запрещенной зоне в структурах с разными контактами, обсуждается влияние приконтактной области и локализованных состояний на ВАХ. Обсуждаются вопросы построения фотоприемников с оптимальными пороговыми характеристиками. (The flowing of the injection current in Pb1-xSnxTe: In structures (x ≥ 0.3) with various metal contacts at the temperature of helium is considered. The current-voltage characteristics (CVCs) of the structures in the dark and when they are illuminated from the blackbody model are given. It is found that the CVCs depend on the materials of the metal contact. The localized state density distribution over the forbidden band in structures with various contacts is given and the influence of the contact region and localized states on the CVC is discussed. The problems of constructing photodetectors with optimum threshold characteristics are discussed.)
Акимов А.Н., Ищенко Д.В., Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Пащин Н.С., Шерстякова В.Н., Шумский В.Н., Эпов В.С. Приёмники излучения в терагерцовом диапазоне на основе плёнок Pb1-xSnxTe: In // Автометрия. 2013. Т. 49. № 5. С. 86-92. (перевод - Akimov A.N., Ishchenko D.V., Klimov A.E., Neizvestny I.G., Pashchin N.S., Sherstyakova V.N., Shumsky V.N., Epov V.S. Terahertz detectors based on Pb1-xSnxTe: In films // Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. 2013. Т. 49. № 5. С. 492-497. DOI: 10.3103/S8756699013050105)
Приведены результаты экспериментальных исследований плёнок Pb1-xSnxTe: In, полученных методом молекулярно-лучевой эпитаксии, с содержанием олова близким к инверсии зон. Определена оптимальная концентрация индия и получены плёнки с x > 0,3, в которых наблюдался так называемый переход металл–диэлектрик. Изготовлены макеты фотоприёмников и проведены измерения фототока при воздействии излучения лазера на свободных электронах в области 140–205 мкм. Даны оценки и показана возможность использования приёмников для регистрации собственного излучения тела, нагретого до температуры 300 К, в пассивном режиме, в том числе и в системах регистрации изображения в терагерцовой области спектра. (Results of experimental studies of Pb1-xSnxTe: In films grown by molecular beam epitaxy with the tin concentration close to band inversion are presented. An optimal concentration of indium is determined, and films with x > 0.3 are obtained, where the so-called metal-insulator transition is observed. Photoconductor prototypes are fabricated, and the photocurrent induced by free electron laser radiation in the range of 140-205 μm is measured. A possibility of using photoconductors for recording the own radiation of a body heated to a temperature of 300 K in a passive mode, including systems of image registration in the terahertz spectral range, is estimated.)
Акимов А.Н., Климов А.Э., Самойлов А.М., Шумский В.Н., Эпов В.С. Зависимость кинетики фототока в пленках Pb1-xSnxTe от уровня освещения и времени экспозиции // Конденсированные среды и межфазные границы. 2013. Т. 15. № 4. С. 378-381.
В работе представлены результаты исследования динамики нарастания и спада фототока в полученных молекулярно-лучевой эпитаксией пленках Pb1-xSnxTe с составами x ≈ 0.24-0.28 при Т = 4.2 К при различных интенсивностях освещения и его продолжительности. Рассматриваются возможные причины отличия поведения фототока в зависимости от указанных факторов.
2012
Suprun S.P., Suprun A.P. Computers: classical, quantum and others, Bentham Science Publisher Sharjah, U.A.E. Saif Zone, 2012, 123p.
Володин В. А., Акимов А. Н., Синюков М. П. Фотостимулированное окисление пленок PbTe и PbSnTe. // Фазовые переходы, упорядоченные состояния и новые материалы. Электронный журнал. - 2012. - № 4. URL: http: //ptosnm.ru/ru/issue/2012/4/73/publication/711.
Методом спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС) исследованы пленки PbTe и Pb1-xSnxTe как нелегированные таки и легированные индием. Из сравнительного анализа спектров КРС и литературных данных установлено, что пики 90, 117, и 138 см-1 связаны с КРС в оксиде теллура – TeO2. Следовательно, в процессе измерений происходит фотостимулированное окисление теллура в пленках Pb1-xSnxTe, Pb1-xSnxTe: In и PbTe: In. Пленки «чистого» PbTe более стойки к окислению.
2011
Климов А.Э., Шумский В.Н. Влияние центров захвата электронов на электрические и фотоэлектрические свойства PbSnTe: In // Автометрия. 2011. Т. 47. № 5. С. 32-42. (Klimov A.E., Shumsky V.N. Effect of electron trapping centers on electrical and photoelectric properties of PbSnTe: In. // Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. 2011. Т. 47. № 5. С. 442-451.)
Обобщены результаты экспериментальных работ, в которых приводятся данные о влиянии центров захвата электронов на свойства Pb1-xSnxTe: In с х ≈ 0,24-0,29 при температурах ниже 20 К. Рассмотрена модель, непротиворечиво объясняющая особенности ряда явлений в твердых растворах Pb1-xSnxTe: In: вольт-амперные характеристики без освещения, являющиеся результатом инжекции из контактов и ограничения тока пространственным зарядом при захвате электронов на ловушки, распределенные по энергии в запрещенной зоне; фотоэлектрические явления в инфракрасной и терагерцовой областях спектра; особенности гальваномагнитных явлений; флуктуации тока, включая его автоколебания без и при наличии освещения. (Results of experimental studies presenting data on the effect of electron trapping centers on the properties of Pb1-xSnxTe: In with x ≈ 0.24–0.29 at temperatures below 20 K are described. A model is developed that consistently explains a number of phenomena in Pb1-xSnxTe: In solid solutions, including current–voltage characteristics in the absence of light resulting from the injection from contacts and space-charge limited current when electrons are captured in traps distributed in energy in the bandgap, photoelectric phenomena in the infrared and terahertz spectral ranges, features of galvanomagnetic phenomena, and fluctuations and autooscillations of current in the absence or presence of light.)
Акимов А.Н., Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Пащин Н.С., Шерстякова В.Н., Шумский В.Н. Особенности переходных процессов в PbSnTe: In при инжекции электронов // Sensor electronics and microsystems technologies. 2011. T. 2. № 8. С. 20-26.
В пленках PbSnTe: In после подачи на них постоянного напряжения в отсутствие фоновой засветки обнаружены затухающие колебания тока. Немонотонный переход к стационарному состоянию обсуждается в рамках теории токов, ограниченных пространственным зарядом при захвате инжектируемых из контактов электронов на распределенные по энергии ловушки, что ведет к осциллирующему изменению поляризуемости и инжекционного тока. Отношение полного тока при возбуждении лазерным излучением с длиной волны λ = 205 мкм (hν = 0.006 эВ) к току в темноте могло быть больше либо меньше единицы в зависимости от уровня инжекции электронов, т.е. приложенного напряжения, что находит объяснение в рамках предлагаемой модели.
Акимов А.Н., Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Пащин Н.С., Шерстякова В.Н., Шумский В.Н. Осциллирующие переходные токи в PbSnTe: In в бесфоновом режиме // Микроэлектроника. 2011. Т. 40. №. 2. С. 83-88. (Akimov A.N., Klimov A.E., Neizvestnyi I.G., Pashchin N.S., Sherstyakova V.N., Shumskii V.N. Oscillating transient currents in PbSnTe: In in a backgroundless mode // Russian Microelectronics. 2011. Т. 40. № 2. С. 73-77.)
В пленках PbSnTe: In после подачи на них постоянного напряжения в отсутствие фоновой засветки обнаружены затухающие колебания тока. Немонотонный переход к стационарному состоянию обсуждается в рамках теории токов, ограниченных пространственным зарядом при захвате инжектируемых из контактов электронов на распределенные по энергии ловушки, что ведет к осциллирующему изменению поляризуемости и инжекционного тока. Отношение полного тока при возбуждении лазерным излучением с длиной волны λ = 205 мкм (hν = 0.006 эВ) к току в темноте могло быть больше либо меньше единицы в зависимости от уровня инжекции электронов, т.е. приложенного напряжения, что находит объяснение в рамках предлагаемой модели. (Damping oscillations of a current are found in the PbSTe: In films after supplying a direct voltage to them in the absence of background illumination. A nonmonotonic transition to the steady state is discussed in the scope of the theory of the currents confined by a space charge upon the capture of electrons injected from the contacts to the traps distributed by energy, which leads to oscillating variation in polarizability and injection current. The ratio of the total current under the excitation by laser radiation with wavelength λ = 205 μm (hν = 0.006 eV) to the dark current could be larger or smaller than unity depending on the injection level of the electrons, i.e., supplied voltage, which can be interpreted in the scope of the suggested model.)
2010
Акимов А.Н., Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Пащин Н.С., Шерстякова В.Н., Шумский В.Н. Осциллирующие переходные токи в PbSnTe: In в бесфоновом режиме // Микроэлектроника. 2011. Т. 40. № 2. С. 83-88. (перевод - Akimov A.N., Klimov A.E., Neizvestnyi I.G., Pashchin N.S., Sherstyakova V.N., Shumskii V.N. Oscillating transient currents in PbSnTe: In in a backgroundless mode // Russian Microelectronics. 2011. Т. 40. № 2. С. 73-77. DOI: 10.1134/S1063739711020028)
В пленках PbSnTe: In после подачи на них постоянного напряжения в отсутствие фоновой засветки обнаружены затухающие колебания тока. Немонотонный переход к стационарному состоянию обсуждается в рамках теории токов, ограниченных пространственным зарядом при захвате инжектируемых из контактов электронов на распределенные по энергии ловушки, что ведет к осциллирующему изменению поляризуемости и инжекционного тока. Отношение полного тока при возбуждении лазерным излучением с длиной волны λ = 205 мкм (hν = 0.006 эВ) к току в темноте могло быть больше либо меньше единицы в зависимости от уровня инжекции электронов, т.е. приложенного напряжения, что находит объяснение в рамках предлагаемой модели. (Damping oscillations of a current are found in the PbSTe: In films after supplying a direct voltage to them in the absence of background illumination. A nonmonotonic transition to the steady state is discussed in the scope of the theory of the currents confined by a space charge upon the capture of electrons injected from the contacts to the traps distributed by energy, which leads to oscillating variation in polarizability and injection current. The ratio of the total current under the excitation by laser radiation with wavelength λ = 205 μm (hμ = 0.006 eV) to the dark current could be larger or smaller than unity depending on the injection level of the electrons, i.e.; supplied voltage, which can be interpreted in the scope of the suggested model.)
