- В 1977 году окончил Ленинградский политехнический институт - инженер-физик.
- C 1977 г. работает на кафедре физики полупроводников и наноэлектроники СПбГПУ.
- Кандидатская диссертация (1984 г.) "Оптические явления в полупроводниках при разогреве и дрейфе носителей заряда".
- Докторская диссертация (2000 г.) "Оптические явления в полупроводниках и полупроводниковых наноструктурах, связанные с неравновесными свободными носителями заряда".
- С сентября 2009 г. по август 2019 г. – заведующий кафедрой физики полупроводников и наноэлектроники СПбГПУ.
- С сентября 2019 г. – профессор ВИФШ.
- Длительные визиты с целью совместных научных исследований в Regensburg University (Регенсбург, Германия), Aalto University (Хельсинки, Финляндия), State University of New York at Stony Brook (Стони Брук, США).
- Почетный профессор Российско-Армянского (Славянского) университета.
- В настоящее время является соруководителем учебно-научной лаборатории «Оптика неравновесных электронов».
- Основные научные интересы
- Оптические явления и неравновесные носители заряда в полупроводниках и наноструктурах
- Физика полупроводниковых лазеров
- Оптоэлектроника
- Наноэлектроника
Современная оптоэлектроника базируется на самых разнообразных оптических, фотоэлектрических и фотогальванических явлениях. Обнаружение новых эффектов при воздействии на полупроводниковые структуры оптического излучения, электрического и магнитного полей открывает новые функциональные возможности, ведет к созданию более совершенных приборов.
Физика полупроводниковых структур с пониженной размерностью – актуальное и быстро развивающееся направление в области физики полупроводников. В наноструктурах с квантовыми ямами, в одиночных гетеропереходах с двумерными электронами, в графене возникает целый ряд физических явлений, которые невозможно наблюдать в объемных материалах. В значительной степени это обусловлено более низкой симметрией двумерных полупроводниковых структур по сравнению с объемными полупроводниками.
В последнее десятилетие широко ведутся исследования спиновых явлений в полупроводниках и наноструктурах: изучаются особенности спин-орбитального взаимодействия, спиновая динамика электронов и дырок, процессы передачи углового момента фотона электронной системе. Кроме традиционных исследований по оптической ориентации спинов носителей заряда проводятся также эксперименты, нацеленные на изучение спинового эффекта Холла и спиновой ориентации носителей заряда под действием электрического тока.
Поглощение поляризованного света в полупроводниковых структурах может приводить не только к выстраиванию спинов носителей заряда, но и к выстраиванию их импульсов, в результате чего, наряду с оптической ориентацией, наблюдаются также различные фотогальванические эффекты. Исследование фотогальванических эффектов в двумерных структурах дает возможность выявлять симметрию структур и доминирующие механизмы рассеяния носителей заряда, определять времена релаксации энергии, импульса и спина, создавать фотоприемники различного функционального назначения.
Весьма информативным является также исследование оптического поглощения и двулучепреломления наноструктур с двумерным электронным газом в электрических полях. Подобные исследования не только имеют важное фундаментальное значение для физики двумерных электронов, но и обеспечивают надежные методы характеризации наноструктур, открывают путь для создания быстродействующих модуляторов оптического излучения.
- Текущие научные проекты
Создание новых источников излучения терагерцового диапазона – актуальная задача полупроводниковой оптоэлектроники. Для практических применений наиболее удобны источники излучения с электрическим возбуждением. В связи с этим ставится задача исследования различных механизмов эмиссии терагерцового излучения из полупроводниковых микро- и наноструктур в электрическом поле. Одним из перспективных направлений в этой области является использование оптических переходов горячих (неравновесных) электронов между примесными состояниями в полупроводниках. .
Другой проект, реализуемый в настоящее время, связан с терагерцовой плазмоникой. Физика плазмон-поляритонов в двумерных наноструктурах активно развивается в последнее дясятилетие. Новым направлением в этой области является получение эмиссии терагерцового излучения за счет поверхностных плазмон-поляритонов, взаимодействующих со структурными неоднородностями наноматериала. В рамках данного проекта предполагается изготовить и исследовать тонкие проводящие слои из различных полупроводников А3В5, содержащие как случайные, так и регулярно расположенные неоднородности, что позволит реализовать условия для эффективного возбуждения плазмон-поляритонов в терагерцовом диапазоне частот, а также для интенсивной эмиссии терагерцового излучения.
Таким образом, данные проекты предусматривают проведение фундаментальных и прикладных исследований в актуальных направлениях физики полупроводников и наноматериалов (оптика горячих электронов и терагерцовая плазмоника) и нацелены на создание эффективных источников излучения терагерцового диапазона. .
- Преподаваемые дисциплины
- Оптические и фотоэлектрические явления в полупроводниках
- Физика горячих электронов
- Фотоника
- Оптические свойства полупроводниковых наноструктур
- Квантово-размерные системы
- Shalygin, V.A. et.al. Optical access to folded transverse acoustic phonon doublet in 6H-SiC Journal of Applied Physics, 2021, 129(23), 235701
- Shalygin, V.A. et.al. Far-infrared spectroscopy of folded transverse acoustic phonons in 4H-SiC Applied Physics Letters, 2020, 117(20), 202105
- Babichev, A.V. et.al. Spectral Characteristics of Half-Ring Quantum-Cascade Lasers Optics and Spectroscopy, 2020, 128(8), стр. 1187–1192
- Vinnichenko, M.Y. et.al. Acceptor-related infrared optical absorption in GaAs/AlGaAs quantum wells Physica E: Low-Dimensional Systems and Nanostructures, 2020, 124, 114301
- V.A. Shalygin et.al. Selective terahertz emission due to electrically excited 2D plasmons in AlGaN/GaN heterostructure. Journal of Applied Physics 126(18) 183104 (2019).
- I.S Makhov et.al. Impurity-assisted terahertz photoluminescence in compensated quantum wells. Journal of Applied Physics 126(17) 175702 (2019).
- I.S Makhov et.al. Terahertz photoluminescence of the donor doped GaAs/AlGaAs quantum wells controlled by the near-infrared stimulated emission. Journal of Luminescence 210 352-357 (2019).
- V.A. Shalygin et.al. Interaction of surface plasmon-phonon polaritons with terahertz radiation in heavily doped GaAs epilayers. Journal of Physics Condensed Matter 31(10) 105002 (2019).
- Maxim Vinnichenko, Roman Balagula, Ivan Makhov, Dmitry Firsov, Leonid Vorobjev, Leon Shterengas, Gregory Belenky The effect of Auger recombination on the nonequilibrium carrier recombination rate in the InGaAsSb/AlGaAsSb quantum wells. Superlattices and Microstructures 109 743-749 (2017).
- V. Akimov, D.A. Firsov, C.A. Duque, V. Tulupenko, R.M. Balagula, M. Ya. Vinnichenko, L.E. Vorobjev Temperature shift of intraband absorption peak in tunnel-coupled QW structure.Optical Materials, Vol. 66, pp.160-165 (2017).
- I.S. Makhov, V.Yu. Panevin, A.N. Sofronov, D.A. Firsov, L.E. Vorobjev, M.Ya. Vinnichenko, A.P. Vasil'ev, N.A. Maleev The effect of stimulated interband emission on the impurity-assisted far-infrared photoluminescence in GaAs/AlGaAs quantum wells. Superlattices and Microstructures 112 79-85 (2017).
- S.Hanna, B.Eichenberg, D.A.Firsov, L.E.Vorobjev, V.M.Ustinov, A.Seilmeier. Electromagnetically induced transparency in a cascade-type quantum well subband system under intense picosecond excitation. Physica E: Low-Dimensional Systems and Nanostructures 75, 12111, pp. 93-96 (2016).
- G.A.Melentev, V.A.Shalygin, L.E.Vorobjev, V.Yu.Panevin, D.A.Firsov, L.Riuttanen, S.Suihkonen, V.V.Korotyeyev, Yu.M.Lyaschuk, V.A.Kochelap, V.N.Poroshin. Interaction of surface plasmon polaritons in heavily doped GaN microstructures with terahertz radiation. Journ. of Appl. Phys. 119, 093104 (2016).
- Agekyan, V. F., Borisov E. V., Vorobjev L. E., Melentyev G. A., Nykänen H., Riuttanen L., Serov A.Y., Suihkonen S., Svensk O., Filisofov N.G., Shalygin V.A., Shelukhin L.A. Optical and electrical properties of GaN: Si-based microstructures with a wide range of doping levels. Physics of the Solid State, 57(4), 787-793 (2015).
- Sofronov A. N., Vorobjev L. E., Firsov D. A., Panevin V. Y., Balagula R. M., Werner P., Tonkikh A. A.. Photoinduced mid-infrared intraband light absorption and photoconductivity in Ge/Si quantum dots. Superlattices and Microstructures, 87, 53-57 (2015).
- Д.А.Фирсов, Л.Е.Воробьев, В.Ю.Паневин, А.Н.Софронов, Р.М.Балагула, И.С.Махов, Д.В.Козлов, А.П.Васильев. Терагерцовое излучение, связанное с примесными переходами электронов в квантовых ямах при оптической и электрической накачке. Физика и техника полупроводников 49, вып. 1, 30-34 (2015).
- L.E.Vorobjev, D.A.Firsov, V.Yu.Panevin, A.N.Sofronov, R.M.Balagula, A.A.Tonkikh. Mid-infrared light absorption by photo-excited charge carri-ers in Ge/Si quantum dots. J. Phys.: Conf. Ser. 586 012001 (2015).
- Д.А.Фирсов, Л.Е.Воробьев, М.Я.Винниченко, Р.М.Балагула, М.М.Кулагина, А.П.Васильев. Влияние поперечного электрического поля и температуры на поглощение света в туннельно-связанных квантовых ямах GaAs/AlGaAs.Физика и техника полупроводников 49, вып. 11, 1473-1477 (2015).
- Firsov D.A., Vorobjev L.E., Panevin V.Y., Sofronov A.N., Balagula R.M., Kozlov D.V.. Impurity-related terahertz emission from quantum well nanostructures. Lithuanian Journal of Physics 54, Iss. 1, 46-49 (2014).
- Y.Lin, D.Wang, D.Donetsky, G.Kipshidze, L.Shterengas, L.E.Vorobjev, G.Belenky. Transport properties of holes in bulk InAsSb and performance of barrier long-wavelength infrared detectors. Semiconductor Science and Technology, Vol 29, Num. 11, pp. 112002-112007(6) (2014).
- М.Я.Винниченко, Л.Е.Воробьев, Д.А.Фирсов, М.О.Машко, Р.М.Балагула, G.Belenky, L.Shterengas, G.Kipshidze. Зависимость концентрации носителей заряда от тока в инжекционных лазерах среднего инфракрасного диапазона с квантовыми ямами. Физика и техника полупроводников 47, вып. 11, 1526-1529 (2013).
- В.Ю.Паневин, А.Н.Софронов, Л.Е.Воробьев, Д.А.Фирсов, В.А.Шалыгин, М.Я.Винниченко, Р.М.Балагула, А.А.Тонких, P.WernerB.Fuhrman, G.Schmidt. Латеральная фотопроводимость структур с квантовыми точками Ge/Si. Физика и техника полупроводников 47, вып. 12, 1599-1603 (2013)
- Воробьев Л., Софронов А., Фирсов Д., Демидов Д., Леус Р., Свердлов М., Тер-Мартиросян А.Л. Лазерные диоды для фотодинамической терапии. Фотоника. 2012. Т. 31. № 1. С. 20-23
- М.Я.Винниченко, Д.А.Фирсов, Л.Е.Воробьев, М.О.Машко, L.Shterengas, G.Belenky. Динамика фотолюминесценции в наноструктурах с квантовыми ямами InGaAsSb/AlGaAsSb.Физика и техника полупроводников 46, вып. 12, 1581-1586 (2012)
- V.A.Shalygin, L.E.Vorobjev, D.A.Firsov, A.N.Sofronov, G.A.Melentyev, W.V.Lundin, A.E.Nikolaev, A.V.Sakharov, A.F.Tsatsulnikov. Blackbody-like emission of terahertz radiation from AlGaN/GaN heterostructure under electron heatingin lateral electric field. Journ. of Appl. Phys. 109, 073108 (2011)
- B.Eichenberg, S.Dobmann, H.Wunderlich, A.Seilmeier, L.E.Vorobjev, D.A.Firsov, V.Panevin, A.A.Tonkikh. Intraband spectroscopy of excited quantum dot levels by measuring photoinduced currents. PhysicaE 43, 1162–1165 (2011)
- T.V.Shubina, A.V.Andrianov, A.O.Zakhar’in, V.N. Jmerik, I.P.Soshnikov, T.A.Komissarova, A.A.Usikova, PS.Kop’ev, S.V.Ivanov, V.A.Shalygin, A.N.Sofronov, D.A.Firsov, L.E.Vorob’ev, N.A.Gippius, J.Leymarie, X.Wang, AkihikoYoshikawa. Terahertz electroluminescence of surface plasmons from nanostructured InN layers. Applied Physics Letters, v. 96, 183106 (2010).
- Д.А.Фирсов, В.А.Шалыгин, В.Ю.Паневин, Г.А.Мелентьев, А.Н.Софронов, Л.Е.Воробьев, А.В.Андрианов, А.О.Захарьин, В.С.Михрин, А.П.Васильев, А.Е.Жуков, Л.В.Гавриленко, В.И.Гавриленко, А.В.Антонов, В.Я.Алешкин. Излучение и фотопроводимость в квантовых ямах GaAs/AlGaAs n-типа в терагерцовой области спектра: роль резонансных состояний. "Наука", ФТП 44(11), 1443-1446 (2010).
- V.A.Shalygin, L.E.Vorobjev, D.A.Firsov, V.Yu.Panevin, A.N.Sofronov, G.A.Melentyev, A.V.Antonov, V.I.Gavrilenko, A.V.Andrianov, A.O.Zakharyin, S.Suihkonen, P.T.Törma, M.Ali, H.Lipsanen. Impurity breakdown and terahertz luminescence in n-GaN epilayers under external electric field. Journ. of Appl. Phys. 106, 123523 (2009)
- V.A.Shalygin, L.E.Vorobjev, D.A.Firsov, V.Yu.Panevin, A.N.Sofronov, A.V.Andrianov, A.O.Zakhar'in, A.Yu.Egorov, A.G.Gladyshev, O.V.Bondarenko, V.M.Ustinov, N.N.Zinov'ev, D.V.Kozlov. Terahertz luminescence in strained GaAsN:Be layers under strong electric fields. Applied Physics Letters, v. 90, Iss. 16, 161128 (2007).
- L.E.Vorobjev, N.K.Fedosov, V.Yu.Panevin, D.A.Firsov, V.A.Shalygin, M.I.Grozina, A.Andreev, V.M.Ustinov, I.S.Tarasov, N.A.Pikhtin, Yu.B.Samsonenko, A.A.Tonkikh, G.E.Cirlin, V.A.Egorov, F.H.Julien, F.Fossard, A.Helman, Kh.Moumanis. Interband light absorption and Pauli blocking in InAs/GaAs quantum dots covered by InGaAs quantum wells. Semicond. Sci. Technol. v.22, pp.814-818 (2007).
- L.E.Vorobjev, V.Yu.Panevin, N.K.Fedosov, D.A.Firsov, V.A.Shalygin, A.Seilmeier, S.R.Schmidt, E.A.Zibik, E.Towe, V.V.Kapaev. Carrier transfer in coupled asymmetric GaAs/AlGaAs double quantum wells after ultrafast intersubband excitation. Semicond. Sci. Technol. v.21 pp.1267-1273 (2006).
- L.E.Vorob’ev, V.Yu.Panevin, N.K.Fedosov, D.A.Firsov, V.A.Shalygin, V.V.Kapaev, S.Hanna, S.Schmidt, E.A.Zibik, A.Seilmeier. Intersubband absorption of light in heterostructures with double tunnel-coupled GaAs/AlGaAs quantum wells. Semiconductors, v.39, No.1, pp.41-43 (2005).
- L.E.Vorob’ev, V.Yu.Panevin, N.K.Fedosov, D.A.Firsov, V.A.Shalygin, A.A.Andreev, Yu.B.Samsonenko, A.A.Tonkikh, G.E.Cirlin, N.V.Kryzhanovskaya, V.M.Ustinov, S.Hanna, A.Seilmeier, N.D.Zakharov, P.Werner. Optical phenomena in InAs/GaAs heterostructures with doped quantum dots and artificial molecules. Semiconductors, v.39, No.1, pp.50-53 (2005).