Регистрация / Вход
Прислать материал

14.613.21.0039

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.613.21.0039
Тематическое направление
Информационно-телекоммуникационные системы
Исполнитель проекта
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики полупроводников им.А.В.Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук
Название доклада
Создание новых лазерных сред на основе AlGaN гетероструктур, активированных дефектами; исследование их люминесцентных и генерационных свойств и разработка лазерных систем на этой основе сине-зеленого спектрального диапазона
Докладчик
Журавлев Константин Сергеевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Данный проект направлен на решение фундаментальной проблемы лазерно-информационных технологий, оптики и квантовой электроники, а именно, поиск и исследование новых твердотельных лазерных сред и способов их возбуждения для создания мощных, эффективных и стабильных во времени твердотельных источников лазерного излучения сине-зеленого диапазона спектра. Целью проекта является исследование люминесцентных и генерационных свойств активных сред на основе AlGaN гетероструктур с дефектами при различных методах возбуждения (электронно-пучковое, оптическое) применительно к созданию на этой основе светоизлучающих структур для источников излучения когерентной и некогерентной природы, в том числе, с широкой полосой излучения в единичном излучающем элементе.
Актуальность и новизна исследования
Полупроводниковые лазеры сине-зеленого и ближнего УФ диапазонов спектра активно используются во многих областях науки и техники вследствие широкого набора доступных длин волн, компактности, эффективности, надежности, малой стоимости и простоты эксплуатации. В рамках проекта впервые в мире изучается возможность создания сине-зеленого полупроводникового излучателя на основе AlGaN:Si структур. Он будет востребован в системах передачи и отображения информации, телекоммуникации, фотодинамической терапии, в устройствах энергосберегающего освещения на светодиодной основе, в научных исследованиях в качестве лазерных источников и широкополосных источников перестраиваемого по длине волны излучения. Научно-исследовательская работа, проводимая в рамках предлагаемого проекта, является интеграцией нескольких взаимодополняющих исследований. Во-первых, это исследование синтеза AlGaN/AlN структур с новыми свойствами, во-вторых, исследование способов энергетического воздействия на полупроводниковые структуры, в частности методов эффективной генерации импульсных низкоэнергетичных интенсивных электронных пучков и, в-третьих, это изучение люминесцентных, генерационных и лазерных свойств AlGaN/AlN структур с дефектами.
Описание исследования

1. Определены условия роста и синтезированы AlGaN/AlN структуры с люминесцирующими дефектами.

2. Проведены исследования дефектов, отвечающих за излучение  в видимой и ближней инфракрасной области спектра оптическими методами: фотолюминесцентная спектроскопия, спектроскопия возбуждения фотолюминесценции, спектроскопия поглощения света.

2.1. Исследованы механизмы рекомбинации неравновесных носителей заряда через уровни дефектов

2.2. Исследована энергетическая структура дефектов, отвечающих за фотолюминесценцию в AlGaN/AlN структурах

2.3. Исследованы механизмы возбуждения дефектов

3. Проведены исследования дефектов, отвечающих за излучение  в видимой и ближней инфракрасной области спектра оптическими методами: методы электронной микроскопии и методы дифракции рентгеновских лучей.

4. Проведено исследование люминесцентных свойств AlGaN/AlN структур при различных способах возбуждения.

5. Проведено исследование усилительных свойств AlGaN/AlN структур.

 

Результаты исследования

1. Выращена серия структур  AlxGa1-xN сильно легированных кремнием c массовой долей алюминия от x=0 до x=1 и серия структур Al0.62Ga0.38N  с разным уровнем легирования.

2. Морфология поверхности AlxGa1-xN структур исследована методами электронной микроскопии.  Методом дифракции рентгеновских лучей были измерены плотность дислокаций и напряжения в слоях AlxGa1-xN

3. Изучена зависимость энергетического положения и интенсивности люминесценции от массовой доли алюминия и уровня легирования.

4. Получены энергии ионизации люминесцирующих центров для слоев AlxGa1-xN.

5. Определены оптимальные для получения зелёного излучения (λ ≈ 530 нм) значения массовой доли алюминия и уровня легирования.

6. Изучены люминесцентные свойства структур Al0.5Ga0.5N и Al0.62Ga0.38N  при электронно-пучковом и оптическом возбуждении. Получены спектры стимулированной люминесценции, характерные для сверхсветимости в планарном волноводе при распространении света под углом, близким к углу полного внутреннего отражения. Получено расщепление излучения по длинам волн, являющееся следствием модовой структуры сверхизлучения образцов.

7. Измерен коэффициент усиления активной среды для данных структур при оптическом возбуждении.

 

Практическая значимость исследования
Результаты, полученные при данных исследованиях имеют значение с далеко идущими перспективами:
- Обнаружение усиления активной среды позволяет получить лазерную генерацию в AlGaN/AlN структурах, что станет основой для создания твердотельных лазеров сине-зеленого диапазона спектра.
- Гетероструктуры AlGaN являются основой новых видов фотоприемников, электрооптических переключателей на ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный спектральные диапазоны.
- Результаты данной НИР могут быть использованы при совершенствовании технологии получения УФ фотоприемных устройств. Активный интерес к УФ фотоприемным устройствам (ФПУ) определяются их способностью регистрировать УФ излучение различных источников при сильном солнечном фоне.
- GaN/AlGaN короткопериодные сверхрешетки имеют перспективу использования при разработке гетероструктур с двумерным электронным газом для мощных СВЧ транзисторов.