Развитие методов СЗМ исследований наноструктурированных кристаллических и неупорядоченных полупроводниковых материалов

Участники проекта: Центр СЗМ, ФФ ННГУ, Институт физики микроструктур (ИФМ) РАН, Институт химии высокочистых веществ (ИХВВ) РАН.
Руководитель проекта: профессор Г.А. Максимов, директор Центра СЗМ.
Исполнители:
Старший преподаватель, к.ф.-м.н. Д.О. Филатов —ФФ ННГУ, Центр СЗМ,
Старший научный сотрудник, к.х.н. Б.А. Андреев — ИФМ РАН,
Ведущий научный сотрудник, д.х.н. А.В. Гусев — ИХВВ РАН.
Аспирант (Руководитель — проф. Г.А. Максимов),
Студент 4 курса (Руководитель к.ф.-м.н. Д.О. Филатов).

Задачей работы являляется разработка методики топографирования и локальной спектроскопии фотопроводимости (ФП) гетероструктур с квантовыми точками (ГКТ) GaAs/InGaAs на основе метода оптической микроскопии ближнего поля (SNOM) и исследование возможности регистрации оптических переходов между уровнями размерного квантования в отдельной квантовой точке (КТ), визуализации отдельных КТ.

Основные результаты.

На основе кварцевых одномодовых волоконных световодов с длиной волны отсечки 1,5 мкм (ИХВВ РАН) получены пробные образцы SNOM зондов, изготовленные в ИФМ РАН по оригинальной технологии травления волокон. Такие зонды, протестированные в НИОЦ СЗМ, демонстрируют коэффициент пропускания ~10-3, что значительно больше, чем у серийных SNOM зондов, изготовленных по стандартной технологии растяжения волокна при селективном нагреве (~10-6. Указанное увеличение светосилы на выходе SNOM зонда позволяет значительно повысить чувствительность ближнепольного метода исследования.

Электронно-микроскопическое изображение SNOM зонда.

AFM и SNOM изображения тестового объекта

Отработана методика регистрации ФП на переменном сигнале с синхронным детектированием. Методом МОС-гидридной эпитаксии получены образцы самоорганизованных ГКТ GaAs/InGaAs (образцы были выращены в лаборатории эпитаксиальной технологии НИФТИ ННГУ). Методом AFM исследована топография поверхности ГКТ, определены латеральные размеры (50-300 нм), высота (15-40 нм) и поверхностная плотность (»7.108 см-2) нанокристаллов InGaAs. Методом спектроскопии фотолюминесценции (ФЛ) при 77К исследован энергетический спектр ГКТ и определены энергии оптических переходов размерного квантования в КТ (1,1-1,3 эВ).

Разработана методика регистрации локальной интенсивности излучения полупроводникового лазера в ближнем поле с использованием методики SNOM и регистрации ФП при локальном возбуждении с помощью SNOM-зонда.

Публикации:

В.Ф.Дряхлушин, А.Ю.Климов, В.В.Рогов, Д.О.Филатов. Зонды сканирующего ближнепольного оптического микроскопа — Материалы Международного рабочего совещания "Зондовая микроскопия-99" (Н.Новгород, 10-14 марта 1999 г.)
Б.А.Андреев, В.Г.Голубев, Г.И.Кропотов, Г.А.Максимов, В.Б.Шмагин. Определение коэффициентов поглощения и примесей в полупроводниках по спектрам фотопроводимости ЖАХ, 1998, т. 53, № 11, с. 1204-1210.