Лаборатория оптики и электрофизики (№105)
Научный руководитель лаборатории - Галкин Николай Геннадьевич,
доктор физико-математических наук,
профессор по специальности,
заместитель директора ИАПУ ДВО РАН по научно-образовательной и инновационной деятельности.
Состав лаборатории
Всего сотрудников - 12,
научных сотрудников - 8, из них:
докторов наук - 1,
кандидатов наук - 6.
История лаборатории
Лаборатория оптики и электрофизики была организована 26 июня 1995 года и вошла в состав Научно-технологического центра
полупроводниковой микроэлектроники, а затем - в отдел физики поверхности.
Заведующим лаборатории с момента ее организации по настоящее время является д.ф.-м.н. Галкин Николай Геннадьевич.
За период становления и развития лаборатории с 1996 года по 2011 год был получен ряд фундаментальных результатов и
развиты методики исследования оптических, электрических и магнитных свойств, как в условиях сверхвысокого вакуума,
так и на воздухе.
За это время опубликовано более 80 статей в российских и международных журналах и более 40 статей в трудах
международных и всероссийских конференций.
Сотрудниками лаборатории защищены одна докторская и восемь кандидатских диссертаций.
Лаборатория активно участвует в подготовке студентов на базовой кафедре ДВГУ (теперь ДВФУ),
что позволяет делать набор в аспирантуру и пополнять коллектив лаборатории.
Ведется плодотворное научное сотрудничество с Институтом технической физики и материаловедения (Венгрия,Будапешт),
Институтом физики (Беларусь, Минск), Университетом Шизуока (Япония, Хамаматсу), Национальной физической лабораторией (Индия, Дели),
Институтом физики полупроводников СО РАН (Новосибирск),Казанским физико-техническим институтом КазНЦ РАН (Казань),
Институтом физики СО РАН (Красноярск), Амурским государственным университетом и Дальневосточным геологическим институтом ДВО РАН.
Преподавательская деятельность сотрудников лаборатории
Основные направления научных исследований
- Развитие физических основ технологии роста новых материалов на основе кремния и встроенных в кремниевую решетку нанокристаллов полупроводниковых силицидов.
- Исследование и моделирование оптических, электрических и магнитных свойств материалов с пониженной размерностью на основе кремния.
- Разработка и исследование свойств новых видов полупроводниковых приборов на кремнии с использованием систем пониженной размерности.
Основные результаты
- Предложен и реализован принципиально новый подход для исследования электрических свойств двумерных материалов в условиях сверхвысокого вакуума на основе двухчастотных Холловских измерений, определены электрические параметры и механизмы рассеяния носителей в двумерных неупорядоченных пленках металлов (хром, железо, магний, иттербий, марганец, кальций, сурьма) и упорядоченных поверхностных фазах металлов (хром, железо, магний, алюминий) на кремнии, обнаружены поверхностные фазы на кремнии, обладающие как металлическими, так и полупроводниковыми свойствами.
- Развита методика дифференциальной отражательной спектроскопии в условиях сверхвысокого вакуума на базе скоростного многоканального спектрофотометра и методики обработки спектров дифференциального отражения, что позволило впервые получить данные об оптических свойствах низкоразмерных и нанокристаллических материалов на кремнии в процессе их роста на поверхности кремния.
- Развитие методики сверхвысоковакуумных измерений магнитооптического эффекта Керра позволило исследовать процесс формирование ферромагнитных свойств островковых пленок железа на кремнии, что важно для создания приборов кремниевой спинтроники.
- Систематизированы и обобщены данные по структуре, электрическим, фотоэлектрическим и оптическим свойствам толстых эпитаксиальных пленок дисилицидов хрома, железа и марганца и силицидов магния и кальция, выявлены особенности их зонной энергетической структуры, влияющие на оптические, фотоэлектрические и термоэлектрические свойства.
- Выявлены особенности самоформированиянаноразмерных островков полупроводниковых силицидов хрома, железа и магния на кремнии и оптимизированы технологические параметры этого процесса. На основе разработанных методик впервые выращены монолитные многослойные нанокристаллические материалы с уникальными термоэлектрическими и люминесцентными свойствами на основе кремния и силицидов железа, хрома и магния, исследована их структура, оптические, электрические и люминесцентные свойства, а также приборные свойства меза-диодных структур, полученных на их основе.
- Впервые для монокристаллических подложек Si(100) и Si(111), имплантированных низкоэнергетическими ионами железа
или хрома с различными дозами, апробирована процедура сверхвысоковакуумной низкотемпературной (Т=850оС) очистки в потоке атомов кремния, выращены эпитаксиальные слои кремния с толщиной до 1.7 мкм и созданы гетероструктуры с высокой интенсивностью пика фотолюминесценции в диапазоне энергий 0.76-0.88 эВ при температурах 5-150 K и повышенным спектральнымфотооткликом при энергиях фотонов 0.6 - 1.1 эВ.
- Обнаружен новый механизм миграции в трехслойных гетероструктурах со встроенными нанокристаллами (НК)
дисилицида хрома (CrSi2)по даннымвысокоразрешающей просвечивающей электронной микроскопии на поперечных срезах.
При встраивании в эпитаксиальный слой кремния НК CrSi2 с размерами 10-30 нм перемещается из положения около границы
первого слоя через канал толщиной до 5 нм в другое положение около границы следующего слоя или поверхности образца.
- Показано, что поверхностная фаза (ПФ) Si(100)-c(4x12)-Al, предварительно сформированная на Si(100),
при осаждении на нее железа блокирует при комнатной температуре перемешивание атомов Fe и подложки.
Установлено, что подвижность основных носителей заряда и проводимость данной ПФ выше на 16%, чем в Si(100)2x1
при температурах 20-180оС. Осаждение железа на ПФ Si(100)-c(4x12)-Al приводит к росту проводимости,
что хорошо описывается перколяционной теорией с критическим покрытием железа 0.3 нм.
Определено, что сплошная пленка железа с металлической проводимостью формируется на ПФ Si(100)-c(4x12)-Al
при покрытии примерно в два раза меньшем по сравнению с осаждением на Si(100)2x1.
|
|
Изображение поперечного сечение 8-слойной эпитаксиальной гетероструктуры со встроенными нанокристаллами β-FeSi2, полученное с помощью просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения
|
Высокоразрешающие изображения в просвечивающем электронном микроскопе встроенных в кремниевую решетку шарообразных нанокристаллов β-FeSi2 (а)и CrSi2 (б)
|
Основные публикации
- N.G. Galkin. Approaches to growth of multilayer silicon - silicide heterostructures with semiconductor silicide nanocrystallites. // Thin Solid Films, 515 (2007) 8179 - 8188.
- K.N. Galkin, Mahesh Kumar, Govind, S.M. Shiva Prasad, V.V. Korobtsov, N.G. Galkin. Temperature dependence of adsorption and silicidation kinetics at the Mg/Si(111). // Thin Solid Films, 515 (2007) 8192 - 8196.
- N.G. Galkin, D.L. Goroshko, V.O. Polyarnyi, E.A. Chusovitin, W. Park, Y.S. Park, Y. Khang, A.K. Gutakovsky, and A.V. Latyshev. Silicon layers atop iron silicide islands on Si(100) substrate: island formation, silicon growth, morphology and structure // Thin Solid Films, V. 515 (No 20-21) (2007) 7805-7812.
- N.G. Galkin, L. Dozsa, T.V. Turchin, D.L. Goroshko, B.Pecz, L. Toth, L. Dobos, N.Q. Khanh, and A.I. Cherednichenko. "Properties of CrSi2 nanocrystallites grown in silicon matrix" // J. Phys.C: Condensed Matter, 19 (2007) 506204 (13 рр).
- N.G. Galkin, D.L. Goroshko, E.A. Chusovitin, V.O. Polyarnyi, R.M. Bayazitov, and R.I. Batalov. T.S. Shamirzaev, K.S. Zhuravlev. Morphological, structural and luminescence properties of Si/ -FeSi2/Si heterostructures fabricated by Fe ion implantation and Si MBE. // J. Phys. D: Appl. Phys, 40 (2007) 5319-5326.
- N.G. Galkin, D.L. Goroshko, V.O. Polyarnyi, E. A. Chusovitin, V.V. Korobtsov, V.V. Balashev, Y. Khang, L. Dozsa, A.K. Gutakovsky, A.V. Latyshev, T.S. Shamirzaev, K.S. Zhuravlev, Investigation of multilayer silicon structures with buried iron silicide nanocrystallites: growth, structure and properties. // Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2008, v. 8, No 2, p. 527 -534.
- N.G. Galkin, D.L. Goroshko, S.A. Dotsenko, and T.V. Turchin. Self-organization of CrSi2 nanoislands on Si(111) and growth of monocrystalline silicon with buried multilayers of CrSi2 nanocrystallites. // Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2008, v. 8, No 2, p. 557 - 563.
- A.S. Gouralnik, N.G. Galkin, D.L. Goroshko, S.A. Dotsenko, A.A. Alekseev, V.A. Ivanov. Growth and magnetic properties of the sandwich structure Fe/magnetic silicide/Si(100) obtained from in situ magneto-optic data // Solid State Communications, 2009,V. 149, pp. 1292-1295.
- N.G. Galkin, L. Dozsa, E.A. Chusovitin, B Pecz, L Dobos. Migration of CrSi2 nanocrystals through nanopipes in the silicon cap // Applied Surface Science, 256 (2010) 7331-7334.
- N.G. Galkin, E.A. Chusovitin, T.S. Shamirsaev, A.K. Gutakovskii, A.V. Latyshev. Growth, structure and luminescence properties of multilayer Si/-FeSi2 NCs/Si/.../Si nanoheterostructures// Thin Solid Films, 2011 (doi: 10.1016/j.tsf.2011.05.022).
Сотрудники лаборатории
- Галкин Николай Геннадьевич, д.ф.-м.н., научный руководитель лаборатории
- Горошко Дмитрий Львович, к.ф.-м.н., с.н.с.
- Маслов Андрей Михайлович, к.ф.-м.н., с.н.с.
- Галкин Константин Николаевич, к.ф.-м.н., н.с.
- Доценко Сергей Андреевич, к.ф.-м.н., н.с.
- Чусовитин Евгений Анатольевич, к.ф.-м.н., н.с.
- Ваванова Светлана Владимировна, к.ф.-м.н., м.н.с.
- Гуральник Александр Самуилович, м.н.с.
- Балаган Семен Анатольевич, ст. лаборант
- Никитенков Евгений Викторович, ст. лаборант
- Чернев Игорь Михайлович, ст. лаборант
- Шевлягин Александр Владимирович, ст. лаборант
|