Лаборатория «Фоточувствительные пленки и структуры»

Руководитель направления:

• к.ф.-м.н., доцент Зыков Валерий Андреевич .

Научный коллектив:

• к.ф.-м.н., доцент Гаврикова Татьяна Андреевна
• инженер Полухин Иван Сергеевич

Основными направлениями исследований являются:

1. Физика и технология изготовления полупроводниковых пленок и пленочных структур.
2. Легирование пленок. Взаимодействие примесей с собственными дефектами в полупроводниках.
3. Приемники излучения на основе поликристаллических пленок халькогенидов свинца.
4. Механизмы проводимости и фотопроводимости.
5. Фотоприемники на основе полупроводниковых гетероструктур для ИК- и видимого спектральных диапазонов.
6. Полупроводниковые преобразователи солнечной энергии

• Актуальность исследований
  В настоящее время предметом исследования является гетероструктура Si/CdTe. Эта структура является прообразом монолитного каскадного преобразователя солнечной энергии в электрическую. Теллурид кадмия обладает оптимальным набором физических параметров для преобразования световой энергии от источника со спектральным распределением Солнца, а на базе кремния созданы эффективные преобразователи. Сочетание теллурида кадмия с кремнием позволит расширить спектральный диапазон чувствительности и повысит эффектвность преобразования. (Теоретический КПД таких структур оценивается величинами превышающими 40%.) Основные проблемы связаны с согласованием компонентов структуры, поскольку на металлургической границе перехода важную роль играют дислокации несоответствия.

  Одним из актуальных направлений развития современной оптоэлектроники является разработка и создание приемников излучения для систем передачи, обработки и преобразования световой энергии в различных частях спектрального диапазона. Среди разнообразных способов регистрации излучения высокую эффективность показали фотоэлектрические методики, основанные на внутреннем фотоэффекте в полупроводниках. Конструктивно современные фотовольтаические приемники представляют собой полупроводниковые структуры с p-nпереходом и гетероструктуры – монолитные структуры, составленные из разнородных полупроводников. Последние, по сочетанию электрических, оптических и фотоэлектрическим параметров, обладают рядом преимуществ по сравнению с другими типами приборов, что делает их незаменимыми при решении ряда практических задач.

  Создание фотоэлектрического преобразователя на основе гетероструктур требует решения комплекса физических и физико-технологических задач, очевидно конкретных для каждой структуры. Для эффективной работы структуры требуется оптимизация параметров компонентов структуры, равно как и обеспечение высокого качества границы раздела (контакта) двух полупроводников. Для гетероструктуры PbSe/PbSnSe, построенной на базе узкозонных полупроводников, вторая проблема не актуальна, поскольку параметры решетки контактирующих полупроводников практически не отличаются. Для этой структуры предметом исследования являются физические свойства компонентов гетероструктуры, на которые наибольшее влияние оказывают собственные дефекты и примеси, с учетом их сложного взаимодействия (компенсация, самокомпенсация, амфотерный характер поведения ряда примесей), т.е. фундаментальные проблемы узкозонных халькогенидов свинца.

  Вторая группа исследуемых структур – это гетероструктуры, в которых в качестве одного из компонентов используется кремний, т.е. материал, в котором методами микроэлектроники можно создавать структуры считывания (и обработки) информации. В частности, сочетание кремния с широкозонным нитридом галлия и твердыми растворами на его основе (GaInN, GaN), позволяет расширить спектральный диапазон чувствительности практически на всю видимую область спектра. Для таких гетероструктур актуальными являются исследования электрических свойств границ раздела полупроводников из-за значительного рассогласования параметров решетки полупроводников.

• Избранные публикации группы
  1. Yagunov, A.P., Gavrikova, T.A., Zykov, V.A., Polukhin, I.S. Si/Znx Cd1-x Te heterostructures with different Zn contents: Growth, electrical and photoelectrical properties, Journal of Physics: Conference Series 690(1),012019 (2016)

  2. Mikhailovskii, G. A., Polukhin, I. S., Rybalko, D. A., Solov’ev, Y. V., & Odnoblyudov, M. A. Determination of topological parameters of a laser with passive mode-locking on the basis of InGaAlAs/InGaAs/InP heterostructures., Technical Physics Letters, 42(5), 471-474 (2016)

  3. Yagunov, A.P., Gavrikova, T.A., Zykov, V.A., Polukhin, I.S. Si/Znx Cd1-x Te heterostructures with different Zn contents: Growth, electrical and photoelectrical properties, Journal of Physics: Conference Series 690(1),012019 (2016)

  4. Гаврикова Т.А., Зыков В.А., Ильин В.И., Приемники излучения на основе гетероструктур, Научно-технические ведомости СПбГПУ, №2(54), 2008, с. 65-72

  5. Гаврикова Т.А.,Ильин В.И., Зубкова , Зыков В.А., Фотопроводимость поликристаллических пленок халькогенидов свинца, Научно-технические ведомости СПбГПУ, №2(54), 2008, с. 83-91

  6. Зыков В.А., Гаврикова Т.А., Ильин В.И., Немов С.А., Савинцев П.В., Влияние примеси висмута на концентрацию носителей тока в эпитаксиальных слоях PbSe:Bi:Se, ФТП, 2001, т.35, в.11, с.1311-1315
  7. Гаврикова Т.А, Зыков В.А., Александров С.Е, Исследование пленок GaN и структур на их основе, ФТП, 2000, т.34, в.3, с.297-301
  8. Зыков В.А., Гаврикова Т.А., Робозеров В.В., Химическое травление халькогенидов свинца, Неорганические материалы, 2000, т.36, №2, с.177-182.
  9. Александров С.Е., Зыков В.А., Гаврикова Т.А., Красовицкий Д.М. Электрические и фотоэлектрические свойства анизотипных гетеропереходов n-GaxIn1-x N/p-Si, ФТП, 1998, т. 32, № 4, с. 461-465.
  204.
  10. Гаврикова Т.А., Зыков В.А. Электрические и фотоэлектрические свойства анизотипного гетероперехода Pb0.93Sn0.07Se/PbSe, ФТП, 1997, т. 31, № 11, с. 1342-1346. 
  11. Гаврикова Т.А., Зыков В.А. Электрические и фотоэлектрические свойства анизотипного гетероперехода Pb_0.93Sn_0.07Se/PbSe, ФТП, 1997, т. 31, № 11, с. 1342-1346.
  12. Гаврикова Т.А., Зыков В.А., Немов С.А. Амфотерное поведение висмута в пленках селенида свинца, ФТП, 1995, т. 29, № 2, с. 309-315.
  13. Гаврикова Т.А., Зыков В.А., Немов С.А. Особенности явления самокомпенсации в пленках PbS, ФТП, 1993, т. 27, № 2, с. 200

  Учебные пособия

  1. Шретер Ю.Г., Ребане Ю.Т., Зыков В.А., Сидоров В.Г., Широкозонные полупроводники. СПб.: Наука, 2001, 125 с.

  2. Гаврикова Т.А., Зыков В.А. Дислокации в кристаллах. Уч. пособие. СПб., изд-во СПбГТУ, 1998, 71 с.