Эффект фотопьезоэлектрического индуцирования упругих колебаний в высокоомных монокристаллах арсенида галлия тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

РУДЕНКО Анатолий Александрович

ЭФФЕКТ ФОТОПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИНДУЦИРОВАНИЯ УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ В ВЫСОКООМНЫХ МОНОКРИСТАЛЛАХ АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ

Специальность 01 04.07 — Физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Воронеж -2007

003071693

Работа выполнена в Воронежском государственном техническом университете

Научный руководитель доктор физико-математических

наук

Митрохин Виктор Иванович

Официальные оппоненты доктор физико-математических

наук, профессор Калинин Юрий Егорович,

кандидат физико-математических наук, доцент

Буданов Александр Владимирович

Ведущая организация Воронежский государственный

университет

Защита состоится «29» мая 2007 г в 14 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212 037 06 Воронежского государственного технического университета по адресу 394026, г Воронеж, Московский просп, 14

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Воронежского государственного технического университета

Автореферат разослан «2 ?» апреля 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Горлов М И

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из перспективных направлений физики твердого тела является акустооптика, изучающая взаимодействие акустических и электромагнитных волн в среде Монокристаллы арсенида галлия, благодаря уникальному сочетанию электрических, оптических и акустических свойств, являются важным объектом для подобных исследований, так как позволяют создавать устройства, основанные как на влиянии оптического излучения на акустические характеристики среды, так и на влиянии интенсивного звука на оптические свойства Явления акустоопти-ки в пьезополупроводниках, к которым относится арсенид галлия, могут быть использованы как для цели диагностики физических свойств материалов, так и для создания различных акустоэлектронных устройств, находящих все более широкое применение на практике

Взаимосвязь оптических, электрических и акустических свойств наиболее сильно проявляется в высокоомных пьезополупроводниках, к числу которых относится монокристаллический арсенид галлия, получаемый путем легирования примесями переходных металлов Из этого примесного ряда следует выделить примеси хрома и железа, которые создают одни из самых глубоко лежащих компенсирующих примесных уровней, что предопределяет широкое применение данных примесей при создании полуизолирующих подложек из арсенида галлия

Результаты акустических исследований высокоомных пьезополу-проводников группы А3В5 за последние двадцать лет показывают, что оптическое облучение может существенно изменять упругие и неупругие характеристики материала Однако при этом недостаточное внимание было уделено изучению возможности оптического индуцирования акустических волн с использованием пьезоэлектрической связи между объемной фото-э д с и механическими свойствами таких кристаллов, в то время как выяснение физических механизмов таких процессов представляется важным как с научной точки зрения, так и для создания новых методов исследования свойств полупроводников, а также технических устройств, основанных на преобразовании оптической энергии в механические колебания или импульсы электродвижущей силы

Диссертация выполнена на кафедре полупроводниковой электроники Воронежского государственного технического университета в рамках госбюджетной программы ГБ-04 34 «Исследование полупроводниковых материалов (Si, А3В5 и др ), приборов и технологии их изготовления», номер гос регистрации 0120 0412888, НИР «Университеты России» 1886-04

Целыо работы являлось исследование закономерностей взаимосвязи объемной фото-э дев высокоомных монокристаллах арсенида галлия с их пьезолектрическими свойствами и выявление механизмов им-

пульсного оптического индуцирования упругих колебаний и фотопьезо-э д с в высокоомных пьезополупроводниках

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие

задачи

1 Установление характера взаимосвязи между фотоэлектрическими и пьезоэлектрическими свойствами монокристаллов арсенида галлия, легированных примесями хрома или железа

2 Экспериментальное изучение эффекта оптического индуцирования изгибных и продольных резонансных упругих колебаний в образцах арсенида галлия с примесями хрома или железа

3 Разработка физической модели механизма фотопьезоэлектрического индуцирования упругих колебаний в высокоомных монокристаллах арсенида галлия

4 Выявление физических условий максимальной эффективности преобразования энергии оптических импульсов в энергию упругих колебаний и фотопьезо-э д с в высокоомных пластинах арсенида галлия

5 Разработка вариантов практического использования эффекта фотопьезоэлектрического индуцирования механических колебаний и фото-пьезо-э дев высокоомных монокристаллах арсенида галлия

Объекты и методы исследований. Объектами исследования служили монокристаллические пластины высокоомного арсенида галлия, легированного примесями хрома или железа

При проведении исследований использовались следующие методы метод внутреннего трения, импульсного оптического индуцирования упругих колебаний в монокристаллах, метод фотопроводимости, метод эффекта Холла, измерения фотопьезо-э дев полупроводниковых пластинах

Научная новизна работы заключается в следующем.

1 Впервые обнаружен и исследован эффект фотопьезоэлектрического индуцирования упругих колебаний в высокоомных монокристаллах арсенида галлия

2 Установлено, что максимальная амплитуда индуцируемых световыми импульсами упругих колебаний в монокристаллах арсенида галлия наблюдается в температурном интервале, где внутреннее трение и электропроводность материала имеют малые значения

3 Уменьшение амплитуды индуцируемых световыми импульсами упругих колебаний объясняется в низкотемпературной области — их демпфированием за счет акустоэлектронной релаксации, порождаемой знакопеременным пьезоэлектрическим полем, а в высокотемпературной области -экранированием фото-э д с за счет возрастания проводимости кристалла, вследствие термической активации глубоких примесных уровней

4 Предложена физическая модель механизма фотопьезоэлектрического индуцирования упругих колебаний в высокоомных монокристаллах арсенида галлия В соответствии с этой моделью импульсное оптическое

облучение полупроводника порождает переменную по величине объемную фото-э д с , которая через обратный пьезоэлектрический эффект вызывает упругие колебания в пьезоактивном направлении кристалла

5 Выявлена физическая природа фотопьезо-э дев высокоомных пластинах арсенида галлия, состоящая в следующем Импульсное оптическое облучение пластины пьезоактивного среза порождает переменную по величине объемную фото-э д с, которая через обратный пьезоэлектрический эффект вызывает продольные резонансные механические колебания Переменная деформация растяжения-сжатия пластины вдоль пьезоактивного направления приводит к возникновению импульсов э д с на ее противоположных поверхностях

Научная и практическая значимость полученных результатов состоит в следующем

1 Обнаружен и исследован эффект фотопьезоэлектрического индуцирования упругих колебаний в высокоомных монокристаллах арсенида галлия Предложена физическая модель, учитывающая взаимосвязь фото-э д с с пьезоэлектрическими характеристиками материала Это позволило расширить научные представления об оптоакустических процессах в пьезоэлектрических полупроводниках

2 Разработаны физические основы фотопьезоэлектрического возбуждения изгибных и продольных резонансных механических колебаний пластин пьезополупроводников

3 Предложены физические принципы новых методов определения физичекич параметров пьезополупроводников и технических устройств, основанных на эффекте фотопьезоиндукции

Основные положения и результаты, выносимые на защиту.

1 Собственное импульсное оптическое облучение монокристаллических пластин высокоомного арсенида галлия пьезоактивной ориентации вызывает резонансные изгибные колебания при совпадении частоты модуляции света с частотой изгибной моды пластины

2 Максимальная амплитуда возбуждаемых световыми импульсами изгибных колебаний наблюдается в интервале температур, где одновременно имеют место малые значения внутреннего трения и электропроводности кристалла Уменьшение амплитуды возбуждаемых колебаний в низкотемпературной области максимума объясняется их демпфированием в результате акустоэлектронной релаксации, связанной со знакопеременным пьезоэлектрическим полем, а в высокотемпературной области — экранированием фото-э д с за счет возрастания проводимости кристалла вследствие термической активации глубоких примесных центров

3 Механизм фотопьезоэлектрического индуцирования упругих колебаний в высокоомных монокристаллах арсенида галлия Импульсное оптическое облучение полупроводника порождает переменную по величине

объемную фото-э д с , которая через обратный пьезоэлектрический эффект вызывает упругие колебания в пьезоактивном направлении кристалла

4 Импульсное оптическое облучение монокристаллических пластин высокоомного арсенида галлия индуцирует импульсы электродвижущей силы на пьезоактивных гранях пластины при совпадении частоты модуляции света с резонансной частотой продольных механических колебаний

5 Механизм возникновения фотопьезо-э дев высокоомных монокристаллах арсенида галлия состоит в следующем Импульсное оптическое облучение пластин пьезоактивного среза порождает переменную по величине объемную фото-э д с, которая через обратный пьезоэлектрический эффект вызывает упругие колебания на частоте продольного механического резонанса При этом переменная деформация растяжения-сжатия пластины вдоль пьезоактивного направления приводит к возникновению импульсов э д с на ее противоположных поверхностях за счет поперечного пьезоэф-фекта

Апробация работы.

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на XXI Международной конференции «Нелинейные процессы в твердых телах» (Воронеж, 2004), Всероссийской научно-практической конференции «Охрана, безопасность и связь» (Воронеж, 2005), Международной научной конференции «ФТТ-2005 Актуальные проблемы физики твердого тела» (Минск, 2005); VII-й Международной научно-технической конференции «Измерение, контроль, информатизация ИКИ-2006» (Барнаул, 2006), Международной конференции «Структурная релаксация в твердых телах» (Винница, 2006), VIII Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» (Таганрог, 2006), VIII Международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск, 2006), 13-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» (Зеленоград, 2006), а также научных семинарах кафедры полупроводниковой электроники Воронежского государственного технического университета Автором получены Грамота открытого конкурса на лучшую научную работу студентов и аспирантов в рамках основных научных направлений Воронежского государственного технического университета за научную работу в рамках направления «Материаловедение функциональных и конструкционных материалов» (Воронеж, 2005), Диплом III степени 13-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» (Зеленоград, МИЭТ, 2006), Благодарность за участие в Региональной общественной премии «Золотой лев» (Воронеж, 2006)

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 1 - в издании, рекомендованном ВАК РФ

В работах опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата лично соискателем выполнены в [1, 2, 4, 6, 8-11] - работы по разработке физической модели эффекта фотопьезоиндукции, в [3, 5, 7, 12] -предложены физические принципы новых методов определения параметров высокоомных пьезополупроводников и технических устройств, основанных на преобразовании энергии оптических импульсов в энергию упругих колебаний и фотопьезо-э д с

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 101 наименования Работа содержит 124 страницы, включая 39 рисунков, 2 таблицы

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы работы, выбор объектов исследования, сформулированы цели и задачи исследования, показана новизна и практическая значимость полученных результатов, перечислены основные положения, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации результатов работы, структуре и объеме диссертации

В первой главе сделан краткий литературный обзор по теме диссертации Проведенный обзор научной литературы показал, что вопросам взаимодействия оптического облучения с полупроводниками посвящено достаточно много публикаций Особое внимание в обзоре было уделено анализу акустооптических и оптоакустических явлений, в частности, наиболее известному фотоакустическому эффекту, заключающемуся в импульсном оптическом возбуждении акустической волны за счет термоупругого эффекта в приповерхностной области полупроводника Однако, в изученных литературных источниках не было обнаружено информации, касающейся фотопьезоэлектрического способа индуцирования механических колебаний в полупроводниковых монокристаллах

Во второй главе содержится подробное описание методики и созданной установки для фотоимпульсного возбуждения изгибных колебаний в высокоомных пластинах пьезополупроводников, работающей в интервале температур 140-600К и диапазоне частот 1-50 кГц Данная установка также использовалась для измерения внутреннего трения

Разработана методика и создан макет экспериментальной установки для исследования фотопьезо-э д с при продольных колебаниях образца высокоомных полупроводников, обладающих пьезоэффектом

Описана схема установки и методика для исследования кинетики собственной фотопроводимости в высокоомных монокристаллах арсенида галлия

Приведены дополнительные методики, используемые в работе Сделан анализ погрешностей измерения амплитуды механических колебаний и внутреннего трения

В третьей главе приведены результаты исследований фотопьезоэлектрического индуцирования упругих колебаний в высокоомных монокристаллических пластинах арсенида галлия, легированного хромом или железом

В экспериментах использовались прямоугольные монокристаллические пластины GaAs, выращенного по методу Чохральского и легированного в расплаве примесью железа или хрома, с удельным сопротивлением в интервале р=10б-107 Ом см Размеры пластин составляли длина 20 мм, ширина 4 мм и толщина 0,4-0,8 мм Большая плоскость образцов имела одну из кристаллографических ориентаций (100), (110) или (111). Для одной и той же плоскости выбирались образцы с различной ориентацией длинной грани [ 100], [110] или [111]

Измеряемые пластины устанавливались горизонтально на две кварцевые опоры в точках узлов собственных изгибных колебаний первой моды и освещались модулированным со звуковой частотой излучением от инфракрасного светодиода типа L53SF6C (длина волны 860 нм), красного TLWR5100 (длина волны 630 нм), синего светодиода L5013VC (длина волны 530 нм), с максимальной мощностью излучения 100 мВт Частота модуляции света выбиралась равной частоте собственных резонансных механических колебаний пластины

В результате проведенных экспериментов были зарегистрированы индуцируемые световыми импульсами изгибные колебания в пьезоактив-ном направлении высокоомных пластин монокристаллического арсенида галлия, легированного хромом, и арсенида галлия, легированного железом

При одновременном оптическом и электростатическом возбуждении образца на частотах, близких к частоте механического резонанса пластины, на экране осциллографа наблюдались биения с разностной частотой Это является свидетельством того, что оптические импульсы действительно вызывают изгибные колебания пластины Кроме того, возбуждаемые светом колебания экспоненциально затухали в течение нескольких секунд со скоростью, определяемой величиной внутреннего трения образца, что подтверждает механическую природу колебательного процесса

На рис. 1 представлена температурная зависимость амплитуды изгибных колебаний пластины арсенида галлия, легированного хромом, при облучении импульсным светом с различной длинной волны Из рисунка видно, что максимальная интенсивность возбуждения наблюдается вблизи температуры 395 К

Измерения спектральной зависимости максимума амплитуды индуцируемых светом изгибных колебаний показали, что амплитуда колебаний существенно не зависит от длины волны света Эти данные коррелируют со спектральной зависимостью коэффициента оптического поглощения ОаАэ Сг в области собственного поглощения

Для этого же материала была измерена температурная зависимость внутреннего трения при оптическом облучении пластины модулированным светом с длиной волны 860 нм (рис 2 кривая 1), а также температурная зависимость удельной электропроводности (рис 2 кривая 2)

Сопоставление кривых на рис 1 и 2 показывает, что максимум амплитуды оптического возбуждения механических колебаний приходится на интервал температур (350-470) К Именно в этом интервале наблюдаются одновременно малые значения внутреннего трения и электропроводности Наличие указанного максимума можно объяснить следующими соображениями При температурах выше максимума резко возрастает концентрация свободных носителей заряда вследствие термической активации примесного уровня хрома (0,76 эВ) в ваАв, что вызывает экранирование фотоэффекта

Т,К

Рис 1 Температурная зависимость амплитуды индуцированных импульсным оптическим излучением резонансных изгибных колебаний пластины ваАв Сг на частоте 6,9 кГц Длина волны излучения 1 - 860 нм, 2 - 630 нм, 3 - 530 нм

При температурах ниже указанного интервала возбуждаемые световыми импульсами механические колебания демпфируются за счет высокого внутреннего трения, обусловленного электронно-механической релаксацией, связанной с пьезоэффектом Последнее иллюстрирует кривая 1 на рис 2

100

10

80 Ъ 60

2 40 20

0

180 280 380 480 580

Т К

Рис 2 Температурная зависимость внутреннего трения Р"1 (кривая 1) и удельной электропроводности сг (кривая 2) при импульсном оптическом облучении монокристалла арсенида галлия, легированного хромом

Похожие результаты были получены для монокристаллических пластин арсенида галлия, легированного железом На рис 3 показана температурная зависимость амплитуды резонансных изгибных колебаний пластины ОаАв, легированного Бе Максимальная интенсивность механических колебаний в этом случае наблюдалась в интервале температур 250-

Рис 3 Температурная зависимость амплитуды индуцированных импульсным оптическим облучением изгибных колебаний пластины ОаАв Бе на резонансной частоте 7,4 кГц Длина волны излучения 1 - 860 нм, 2 - 630 нм, 3 - 530 нм

На рис 4 приведены температурная зависимость внутреннего трения тех же образцов СаАэ Ре при импульсном оптическом облучении на частоте 7,4 кГц (кривая 1) и удельной электропроводности (кривая 2)

Из рис 3 и 4 видно, что наибольшая амплитуда возбуждаемых изгибных колебаний в образцах СаАя Бе (так же как и для случая СаЛэ Сг) имеет место в интервале температур, где одновременно наблюдаются малые значения внутреннего трения и электропроводности образца

430 К

40

150 200 250 300 350 400 450 500 550

т к

Т,к

Рис 4 Температурная зависимость внутреннего трения С?"1 при импульсном оптическом облучении (кривая 1) и удельной электропроводности ст (кривая 2) монокристалла арсенида галлия, легированного железом

Увеличение внутреннего трения в ваАБ Ре под действием оптического облучения описано в литературе и объясняется процессом электронно-механической релаксации, связанной с пьезоэффектом

Эффект фотоимпульсного возбуждения механических колебаний был исследован в образцах различной кристаллографической ориентации плоскости наибольшей грани, а также направления длинной оси пластины ОаАБ Сг Возбудить световыми импульсами заметные механические колебания удалось только в образцах двух ориентации (100),[110] и (111),[110]

Анализ пьезополяризации монокристаллов с кристаллической решеткой типа сфалерит показывает, что только при двух указанных выше ориентациях образцов изгиб вызывает заметные объемные пьезоэлектрические заряды В случае других ориентаций пластин наблюдаются лишь краевые эффекты и пьезозаряды локализуются вблизи граней

При изгибной деформации образцов ориентации (100),[110] вектор пьезополяризации направлен перпендикулярно плоскости пластины Такое же направление имеет вектор электрической напряженности объемной фо-то-э д с при оптическом облучении в направлении, перпендикулярном плоскости пластины

Величина фото-э д с. максимальна вблизи поверхности образца и пропорциональна первой производной проводимости по координате, в нашем случае по толщине пластины Такое распределение фото-э д с будет приводить к деформации изгиба благодаря обратному пьезоэффекту А при совпадении частоты модуляции света с резонансной модой изгибных колебаний амплитуда возбуждаемых изгибных колебаний будет резко возрастать, что и наблюдалось в экспериментах

Проведенные в работе расчеты показали, что амплитуда возбуждаемых изгибных колебаний составляет величину порядка одного микро-

метра, при длине образца 20 мм, что соответствует относительной деформации изгиба порядка 10"6

Коэффициент собственного поглощения света в образцах СаЛэ Сг и ОаАв Бе имеет значение а ~ 104 см"1, что соответствует глубине слоя оптического поглощения порядка одного мкм При средней толщине используемых в экспериментах пластин 600 мкм, возникновение объемной фото-э д с можно объяснить диффузионным разделением неравновесных носителей зарядов при их движении от облучаемой поверхности в глубь образца По знаку фото-э д с пластин СаАв Сг и СаАя Бе было установлено, что стационарное оптическое облучение (>.=860 нм) приводит к накоплению положительных зарядов на облучаемой стороне образца и отрицательных на противоположной стороне

Для того чтобы диффундирующие носители достигли темной стороны пластины, их диффузионная длина должна быть порядка толщины образца Для проверки этого предположения была экспериментально определена диффузионная длина в образцах ОаАэ Сг и СаАв Бе путем измерения фотопроводимости затемненной поверхности облучаемого образца при последовательном уменьшении толщины образца Эта зависимость, построенная в полулогарифмических координатах, показана на рис 5, на котором имеется линейный участок при толщине пластины Ь>400 мкм По наклону этого участка была определена диффузионная длина неравновесных носителей заряда Ь Диффузионная длина равна толщине слоя (ЬГЬ2), в пределах которого фототок 1ф изменяется в е раз, что соответствует изменению величины Ыф на единицу (рис 5) Диффузионная длина Ь оказалась соизмерима с толщиной образца (СаАэ Сг - Ь=270 мкм, ОэАб Бе — Ь=250 мкм )

Рис 5 Зависимость логарифма переменной составляющей фототока от толщины монокристаллического образца СэАб Сг

Кривые зависимости амплитуды возбуждаемых световыми импульсами механических колебаний образца ОэАб Сг и СэАб Бе от интенсивности световых импульсов при различных температурах показаны на рис 6 и 7 соответственно

Анализ кривых на этих рисунках позволяет сделать следующие выводы При температурах, на которых наблюдается заметное внутреннее трение в образцах, характер амплитудной зависимости имеет максимум, а относительная амплитуда возбуждаемых колебаний невелика (рис 6,7, кривые 1) Это можно связать с тем, что оптическое облучение в этой температурной области вызывает акустическое поглощение вследствие релаксационного акустоэлектронного эффекта При интенсивности облучения больше 0,5-0,7 Етах акустическое поглощение настолько возрастает, что начинает приводить к заметному уменьшению амплитуды возбуждаемых светом из-гибных колебаний образца Иначе говоря, увеличение интенсивности световых импульсов приводит к частичному подавлению возбуждаемых механических колебаний

0 02 04 06 0{ Е, отн ед

Рис 6 Зависимость амплитуды изгиб-ных колебаний образца ОаАв Сг от интенсивности световых импульсов (?^=860 им) при различных температурах 1 -230 К, 2-395, 3-410 К

02 04 06 08 Е,отн ед

Рис 7 Зависимость амплитуды из-шбных колебаний образца ваЛя Ре от интенсивности световых импульсов (>.=860 нм) при различных температурах 1 - 300 К,2-360 К, 3 - 400 К

Проведен численный расчет распределения напряженности поля Дембера по толщине облучаемой пластины ОаАэ В приповерхностной области это значение составило 140 В/м В случае пьезоактивной ориентации пластины такое поле через обратный пьезоэффект порождает относительную деформацию порядка е=3,8 10"6

Четвертая глава посвящена эффекту фотопьезоиндукции при продольных упругих колебаниях высокоомных монокристаллов арсенида галлия

Для индуцирования пьезоэлектрических зарядов на боковых гранях кристалла арсенида галлия необходимо обеспечить одноосную деформацию прямоугольной пластины (стержня) в пьезоактивном направлении Такой тип деформации можно получить, если возбудить продольные колебания по

длине стержня или пластины При этом необходимо иметь кристаллографическую ориентацию пластины, обеспечивающую возникновение поперечного пьезоэффекта Все эти условия выполняются в случае прямоугольной пластины монокристаллического арсенида галлия, имеющего плоскость широких граней (100) и направление длинной оси вдоль [110]

Если на противоположные поверхности такой пластины нанести пленочные металлические электроды и закрепить ее в геометрическом центре, то при оптическом облучении с частотой продольного резонанса в пластине возникнет переменная деформация растяжения-сжатия за счет эффекта фотопьезоиндукции

Резонансная частота таких продольных колебаний будет определяться длиной образца I и скоростью продольных волн в материале V; по формуле

Л~"2Г

(1)

где п — целое число, определяющее порядок колебаний

Для образцов монокристаллического арсенида галлия, использовавшихся в экспериментах и имевших длину 20 мм, частота первой гармоники fl (с учетом скорости продольных волн в арсениде галлия 1840 м/с) составляет 46 кГц

Возбуждаемые световыми импульсами продольные механические колебания приводили к возникновению на металлических обкладках пластины импульсов э д с той же частоты

На рис 8 приведены кривые температурной зависимости переменной э д с , возникающей при импульсном оптическом облучении образцов ОаАв Сг и СаЛя Бе

Рис 8 Температурная зависимость амплитуды фотопьезо-э д с при импульсном оптическом облучении (Я.=860 нм) пластин арсенида галлия, легированного 1 - Сг, 2 - Те Резонансная частота продольных колебаний вблизи 46 кГц

Как видно из рисунка, для обоих материалов наблюдаются максимумы фотопьезо-э д с при некоторых температурах Форма кривых и значения температур максимума имеют сходство с аналогичными характеристиками кривых температурной зависимости амплитуды изгибных колебаний, индуцируемых оптическими импульсами (рис 1 и рис 3)

Наблюдается также корреляция высоты максимумов на сравниваемых кривых В частности, в образцах СаЛк Ре высота пика фотопьезо-э д с, так же как и амплитуда изгибных колебаний, значительно больше, чем в образцах ваАБ Сг Из этого можно сделать заключение о сходной природе максимумов в арсениде галлия как при продольных, так и поперечных механических колебаниях Можно утверждать, что в обоих случаях происходящие при оптическом облучении процессы связаны с объемным фотопьезоэффектом

Так же, как и для изгибных колебаний (рис 6 и рис 7), в образцах ваАБ Сг и ОаЛя Бе была измерена зависимость амплитуды импульсов фотопьезо-э д с от интенсивности световых импульсов при различных температурах Результаты представлены на рис 9 и 10

Рис 9 Зависимость ампчитуды фотопьезо-э д с от интенсивности оптических импульсов (Х=860 им) при температуре 250 К для GaAs Сг (кривая 1) и GaAs Fe (кривая 2)

Рис 10 Зависимость амплитуды фотопьезо-э д с от интенсивности оптических импульсов (\=860 им) при температуре 430 К для ОаАБ Сг (кривая 1) и 400 К для СаАв Ре (кривая 2)

Более прямолинейный характер кривых на рис. 10 по сравнению с кривыми на рис 9 указывает на то, что при температурах, где наблюдаются максимумы фотопьезо-э д с , ослабляется демпфирующее действие электронно-механической релаксации, чем и объясняется значительный рост абсолютной величины фотопьезо-э д с При температурах выше 400 К для СаАя Ре и выше 440 К для СаАэ Сг спад индуцируемой световыми импульсами э д с можно объяснить увеличением экранирующего действия свободных носителей заряда на фото-э д с , которое связанно с термической

активацией уровня хрома или железа В пользу этого свидетельствует тот факт, что уменьшение значений фото-э д с для ваЛя Бе наблюдается при более низких температурах, чем для ОаЛэ Сг, так как термическая активация уровня железа (0,52 эВ) начинается при более низких температурах по сравнению с термической активацией уровня хрома (0,76 эВ)

Таким образом, механизм преобразования энергии оптического излучения в фотопьезо-э д с можно представить следующим образом Импульсный, свет поглощаясь в приповерхностной области пластины СаЛв, создает переменную объемную фото-э д с , которая через обратный пьезо-эффект вызывает деформацию кристалла на частоте продольных колебаний Переменная деформация растяжения-сжатия кристалла вдоль пьезоак-тивного направления в результате прямого пьезоэффекта вызывает импульсы э д с на боковых поверхностях пластины

Обнаруженный в работе эффект возбуждения резонансных механических колебаний пластины пьезополупроводника с помощью световых импульсов позволяет реализовать устройство, преобразующее передаваемую энергию оптического излучения в механическую вибрацию полупроводниковой пластины Этот принцип может быть использован для конструирования оптически управляемых пассивных исполнительных устройств, а также для дистанционного возбуждения звуковых колебаний с помощью лазерного луча На основе этого эффекта была также разработана конструкция датчика электромагнитного излучения из области видимого и ближнего ИК-диапазона

На основе эффекта фотопьезоиндукции предложены неразрушаю-щие фотоимпульсные методы определения электрофизических и оптических характеристик широкозонных пьезополупроводников, в частности арсенида галлия и фосфида индия с компенсирующими примесями переходных металлов Бе, Сг, Си Методы основаны на зависимости амплитуды сигнала фотопьезоиндукции от температуры, электрической проводимости образца, длины оптического излучения, акустического поглощения

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

По результатам работы можно сделать следующие выводы 1. Обнаружен и исследован эффект фотопьезоэлектрического индуцирования упругих колебаний высокоомных монокристаллов арсенида галлия, при котором импульсное оптическое облучение пластин пьезоак-тивной ориентации вызывает резонансные механические колебания при совпадении частоты модуляции света с частотой изгибной или продольной моды колебаний

2 Максимальная амплитуда возбуждаемых световыми импульсами изгибных колебаний наблюдается в интервале температур, где одновременно имеют место малые значения внутреннего трения и электропровод-

ности кристалла Уменьшение амплитуды возбуждаемых колебаний в низкотемпературной области максимума объясняется их демпфированием в результате акустоэлектронной релаксации, связанной со знакопеременным пьезоэлектрическим полем, а в высокотемпературной области - экранированием фотоэффекта за счет увеличения проводимости кристалла, вследствие термической активации глубоких примесных центров

3 Показано, что импульсное оптическое облучение высокоомных пластин арсенида галлия порождает переменную по величине объемную фото-э д с , которая через обратный пьезоэлектрический эффект вызывает упругие колебания в пьезоактивном направлении кристалла

4 Установлено, что импульсное оптическое облучение монокристаллических пластин высокоомного арсенида галлия индуцирует импульсы электродвижущей силы на пьезоактивных гранях пластины при совпадении частоты модуляции света с резонансной частотой продольных механических колебаний

5 Выявлен механизм возникновения импульсов э д с на гранях высокоомных пластин арсенида галлия при их импульсном оптическом облучении, который состоит в следующем Импульсное оптическое облучение вызывает переменную фото-э дев объеме кристалла и через обратный пьезоэлектрический эффект порождает упругие колебания на частоте продольного механического резонанса Переменная деформация растяжения-сжатия пластины приводит к возникновению импульсов э д с на ее противоположных поверхностях за счет поперечного пьезоэффекта

6 Предложены физические принципы новых методов определения параметров высокоомных пьезополупроводников и технических устройств, основанных на преобразовании энергии оптических импульсов в энергию упругих колебаний и фотопьезо-э д с

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1 Митрохин В И , Рембеза С И , Руденко А А Эффект оптического индуцирования механических колебаний в монокристаллах арсенида галлия //ПисьмавЖТФ 2006 Т 32 Вып 11 С 32-36

Статьи, материалы конференций

2 Изменение упругих и неупругих свойств арсенида галлия, легированного хромом, при оптическом облучении / В И Митрохин, С И Рембеза, Н П Ярославцев, А А Руденко // Нелинейные процессы в твердых телах тез докл XXI междунар конф Воронеж, 2004 С 74

3 Митрохин В И , Рембеза С И , Руденко А А Фотоакустический датчик на арсениде галлия // Охрана, безопасность и связь всерос науч -практ конф Воронеж, 2005 Ч 2 С 65

15

4 Оптическая модуляция внутреннего трения, обусловленного электронной релаксацией, в широкозонных полупроводниках А3В5 / В И Митрохин, С И Рембеза, Н П Ярославцев, А А Руденко // ФТТ-2005 Актуальные проблемы физики твердого тела междунар науч конф Минск, 2005 Ч 1 С 462-464

5 Митрохин В И , Рембеза С И , Руденко А А Датчик оптического излучения на основе фотопьезоэффекта в монокристаллах GaAs // Измерение, контроль, информатизация ИКИ-2006 материалы VII-й междунар науч -техн конф Барнаул, 2006 С 70

6 Руденко А А Упругие и неупругие свойства монокристаллического арсенида галлия с глубокими центрами // Микроэлектроника и информатика тез докл 13-й всерос межвуз науч -техн конф студентов и аспирантов Зеленоград МИЭТ, 2006 С 56

7 Руденко А А Устройство для преобразования оптической энергии в механическую // Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления VIII всерос науч -техн конф студентов и аспирантов Таганрог ТРТУ, 2006 С 297

8 Митрохин В И , Рембеза С И , Руденко А А Фотопьезоэффект в высокоомных монокристаллах арсенида галлия // Перспективные Материалы 2006 №6 С 23-26

9 Митрохин В И , Рембеза С И , Руденко А А Влияние электронно-механической релаксации на фотопьезоэффект в монокристаллах арсенида галлия // Структурная релаксация в полупроводниках и диэлектриках тез докл междунар конф Винница, 2006 С 273-275

10 Митрохин В И , Рембеза С И , Руденко А А Осцилляция внутреннего трения при импульсном оптическом облучении монокристаллов высокоомного арсенида галлия // Структурная релаксация в полупроводниках и диэлектриках тез докл междунар конф Винница, 2006 С 275-

11 Митрохин В И , Рембеза С И , Руденко А А Фотопьезоэффект в монокристаллах полуизолирующего арсенида галлия с глубокими центрами // Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы тез докл VIII междунар конф Ульяновск, 2006 С 69

12 Митрохин В И, Рембеза С И, Руденко А А Исследование физических свойств пьезополупроводников с помощью фотопьезоэффекта // Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии тез докл VI междунар конф Кисловодск, 2006 С 443

Подписано в печать 24 04 20 Формат 60x84/16 Бумага для множительных аппаратов Уел печ л 1,0 Тираж 90 экз Заказ № 202.

ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» 394026 Воронеж, Московский просп, 14

276

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОПТИЧЕСКИЕ, АКУСТИЧЕСКИЕ И ФОТОАКУСТИЧЕСКИЕ

СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ ТИПА А3В

1.1. Объемный фотоэффект в полупроводниках. Эффект Дембера

1.2. Барьерный фотовольтанический эффект

1.3. Эффекты и явления акустооптики.

1.4. Оптические, электрооптические и фотоакустические свойства соединений А3В

1.5. Внутреннее трение, обусловленное электронной релаксацией, в полупроводниковых соединениях А3В

1.6. Экспериментальные методики измерения акустического поглощения.

Актуальность темы.

Одним из перспективных направлений физики твердого тела является акустооптика, изучающая взаимодействие акустических и электромагнитных волн в среде. Монокристаллы арсенида галлия, благодаря уникальному сочетанию электрических, оптических и акустических свойств, являются важным объектом для подобных исследований, так как позволяют создавать устройства, основанные как на влиянии оптического излучения на акустические характеристики среды, так и на влиянии интенсивного звука на оптические свойства. Явления акустооптики в пьезополупроводниках, к которым относится ар-сенид галлия, могут быть использованы как для цели диагностики физических свойств материалов, так и для создания различных акустоэлектронных устройств, находящих всё более широкое применение на практике.

Взаимосвязь оптических, электрических и акустических свойств наиболее сильно проявляется в высокоомных пьезополупроводниках, к числу которых относится монокристаллический арсенид галлия, получаемый путем легирования примесями переходных металлов. Из этого примесного ряда следует выделить примеси хрома и железа, которые создают одни из самых глубоко лежащих компенсирующих примесных уровней, что предопределяет широкое применение данных примесей при создании полуизолирующих подложек из арсенида галлия.

Результаты акустических исследований высокоомных пьезополупро-водников группы А3В5 за последние двадцать лет показывают, что оптическое облучение может существенно изменять упругие и неупругие характеристики материала. Однако при этом недостаточное внимание было уделено изучению возможности оптического индуцирования акустических волн с использованием пьезоэлектрической связи между объемной фото-э.д.с. и механическими свойствами таких кристаллов, в то время как выяснение физических механизмов таких процессов представляется важным как с научной точки зрения, так и для создания новых методов исследования свойств полупроводников, а также технических устройств, основанных на преобразовании оптической энергии в механические колебания или импульсы электродвижущей силы.

Диссертация выполнена на кафедре полупроводниковой электроники Воронежского государственного технического университета в рамках госбюджетной программы ГБ-04.34 «Исследование полупроводниковых материалов (Si, А В и др.), приборов и технологии их изготовления», номер гос. регистрации 0120.0412888, НИР «Университеты России» 1886-04.

Цель работы.

Целью настоящей работы являлось исследование закономерностей взаимосвязи объемной фото-э.д.с. в высокоомных монокристаллах арсенида галлия с их пьезолектрическими свойствами и выявление механизмов импульсного оптического индуцирования упругих колебаний и фотопьезо-э.д.с. в высокоомных пьезополупроводниках.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1. Установление характера взаимосвязи между фотоэлектрическими и пьезоэлектрическими свойствами монокристаллов арсенида галлия, легированных примесями хрома или железа.

2. Экспериментальное изучение эффекта оптического индуцирования изгибных и продольных резонансных упругих колебаний в образцах арсенида галлия с примесями хрома или железа.

3. Разработка физической модели механизма фотопьезоэлектрического индуцирования упругих колебаний в высокоомных монокристаллах арсенида галлия.

4. Выявление физических условий максимальной эффективности преобразования энергии оптических импульсов в энергию упругих колебаний и фотопьезо-э.д.с. в высокоомных пластинах арсенида галлия.

5. Разработка вариантов практического использования эффекта фотопьезоэлектрического индуцирования механических колебаний и фотопьезо-э.д.с. в высокоомных монокристаллах арсенида галлия.

Объекты и методы исследований.

Объектами исследования служили монокристаллические пластины вы-сокоомного арсенида галлия, легированного примесями хрома или железа.

При проведении исследований использовались следующие методы: метод внутреннего трения, импульсного оптического индуцирования упругих колебаний в монокристаллах, метод фотопроводимости, метод эффекта Холла, измерения фотопьезо-э.д.с. в полупроводниковых пластинах.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Впервые обнаружен и исследован эффект фотопьезоэлектрического индуцирования упругих колебаний в высокоомных монокристаллах арсенида галлия.

2. Установлено, что максимальная амплитуда индуцируемых световыми импульсами упругих колебаний в монокристаллах арсенида галлия наблюдается в температурном интервале, где внутреннее трение и электропроводность материала имеют малые значения.

3. Уменьшение амплитуды индуцируемых световыми импульсами упругих колебаний объясняется: в низкотемпературной области - их демпфированием за счет акустоэлектронной релаксации, порождаемой знакопеременным пьезоэлектрическим полем, а в высокотемпературной области - экранированием фото-э.д.с. за счет возрастания проводимости кристалла, вследствие термической активации глубоких примесных уровней.

4. Предложена физическая модель механизма фотопьезоэлектрического индуцирования упругих колебаний в высокоомных монокристаллах арсенида галлия. В соответствии с этой моделью импульсное оптическое облучение полупроводника порождает переменную по величине объемную фото-э.д.с., которая через обратный пьезоэлектрический эффект вызывает упругие колебания в пьезоактивном направлении кристалла.

5. Выявлена физическая природа фотопьезо-э.д.с. в высокоомных пластинах арсенида галлия, состоящая в следующем. Импульсное оптическое облучение пластины пьезоактивного среза порождает переменную по величине объемную фото-э.д.с., которая через обратный пьезоэлектрический эффект вызывает продольные резонансные механические колебания. Переменная деформация растяжения-сжатия пластины вдоль пьезоактивного направления приводит к возникновению импульсов э.д.с. на её противоположных поверхностях

Научная и практическая значимость полученных результатов состоит в следующем.

1. Обнаружен и исследован эффект фотопьезоэлектрического индуцирования упругих колебаний в высокоомных монокристаллах арсенида галлия. Предложена физическая модель, учитывающая взаимосвязь фото-э.д.с. с пьезоэлектрическими характеристиками материала. Это позволило расширить научные представление об оптоакустических процессах в пьезоэлектрических полупроводниках.

2. Разработаны физические основы фотопьезоэлектрического возбуждения изгибных и продольных резонансных механических колебаний пластин пьезополупроводников.

3. Предложены физические принципы новых методов определения фи-зичеких параметров пьезополупроводников и технических устройств, основанных на эффекте фотопьезоиндукции.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

1. Собственное импульсное оптическое облучение монокристаллических пластин высокоомного арсенида галлия пьезоактивной ориентации вызывает резонансные изгибные колебания при совпадении частоты модуляции света с частотой изгибной моды пластины.

2. Максимальная амплитуда возбуждаемых световыми импульсами из-гибных колебаний наблюдается в интервале температур, где одновременно имеют место малые значения внутреннего трения и электропроводности кристалла. Уменьшение амплитуды возбуждаемых колебаний в низкотемпературной области максимума объясняется их демпфированием в результате аку-стоэлектронной релаксации, связанной со знакопеременным пьезоэлектрическим полем, а в высокотемпературной области - экранированием фото-э.д.с. за счет возрастания проводимости кристалла вследствие термической активации глубоких примесных центров.

3. Механизм фотопьезоэлектрического индуцирования упругих колебаний в высокоомных монокристаллах арсенида галлия. Импульсное оптическое облучение полупроводника порождает переменную по величине объемную фото-э.д.с., которая через обратный пьезоэлектрический эффект вызывает упругие колебания в пьезоактивном направлении кристалла.

4. Импульсное оптическое облучение монокристаллических пластин высокоомного арсенида галлия индуцирует импульсы электродвижущей силы на пьезоактивных гранях пластины при совпадении частоты модуляции света с резонансной частотой продольных механических колебаний.

5. Механизм возникновения фотопьезо-э.д.с. в высокоомных монокристаллах арсенида галлия состоит в следующем. Импульсное оптическое облучение пластин пьезоактивного среза порождает переменную по величине объемную фото-э.д.с., которая через обратный пьезоэлектрический эффект вызывает упругие колебания на частоте продольного механического резонанса. При этом переменная деформация растяжения-сжатия пластины вдоль пьезоактивного направления приводит к возникновению импульсов э.д.с. на её противоположных поверхностях за счет поперечного пьезоэффекта.

Апробация работы.

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на: XXI Международной конференции «Нелинейные процессы в твердых телах» (Воронеж, 2004); Всероссийской научно-практической конференции «Охрана, безопасность и связь» (Воронеж, 2005); Международной научной конференции «ФТТ-2005. Актуальные проблемы физики твердого тела» (Минск, 2005); VII-й международной научно-технической конференции «Измерение, контроль, информатизация ИКИ-2006» (Барнаул, 2006); Международной конференции «Структурная релаксация в твердых телах» (Винница, 2006); VIII Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» (Таганрог, 2006); VIII Международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотех-нологии и микросистемы» (Ульяновск, 2006); 13-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» (Зеленоград, 2006); а также научных семинарах кафедры полупроводниковой электроники Воронежского государственного технического университета. Автором получены: Грамота открытого конкурса на лучшую научную работу студентов и аспирантов в рамках основных научных направлений Воронежского государственного технического университета за научную работу в рамках направления «Материаловедение функциональных и конструкционных материалов» (Воронеж, 2005); Диплом III степени 13-й

Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» (Зеленоград, МИЭТ, 2006); Благодарность за участие в Региональной общественной премии «Золотой лев» (Воронеж, 2006).

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 1 - в издании, рекомендованном ВАК РФ.

В работах опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата лично соискателем выполнены: в [84, 85, 94-96, 99, 100, 101] - работы по разработке физической модели эффекта фотопьезоиндукции, в [86, 87, 97, 98] - предложены физические принципы новых методов определения параметров высокоомных пьезополупроводников и технических устройств, основанных на преобразовании энергии оптических импульсов в энергию упругих колебаний и фотопьезо-э.д.с

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 101 наименования. Работа содержит 124 страницы, включая 39 рисунков, 2 таблицы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

По результатам работы можно сделать следующие выводы:

1. Обнаружен и исследован эффект фотопьезоэлектрического индуцирования упругих колебаний высокоомных монокристаллов арсенида галлия, при котором импульсное оптическое облучение пластин пьезоактивной ориентации вызывает резонансные механические колебания при совпадении частоты модуляции света с частотой изгибной или продольной моды колебаний.

2. Максимальная амплитуда возбуждаемых световыми импульсами изгибных колебаний наблюдается в интервале температур, где одновременно имеют место малые значения внутреннего трения и электропроводности кристалла. Уменьшение амплитуды возбуждаемых колебаний в низкотемпературной области максимума объясняется их демпфированием в результате аку-стоэлектронной релаксации, связанной со знакопеременным пьезоэлектрическим полем, а в высокотемпературной области - экранированием фотоэффекта за счет увеличения проводимости кристалла, вследствие термической активации глубоких примесных центров.

3. Показано, что импульсное оптическое облучение высокоомных пластин арсенида галлия порождает переменную по величине объемную фото-э.д.с., которая через обратный пьезоэлектрический эффект вызывает упругие колебания в пьезоактивном направлении кристалла.

4. Установлено, что импульсное оптическое облучение монокристаллических пластин высокоомного арсенида галлия индуцирует импульсы электродвижущей силы на пьезоактивных гранях пластины при совпадении частоты модуляции света с резонансной частотой продольных механических колебаний.

5. Выявлен механизм возникновения импульсов э.д.с. на гранях высокоомных пластин арсенида галлия при их импульсном оптическом облучении, который состоит в следующем. Импульсное оптическое облучение вызывает переменную фото-э.д.с. в объеме кристалла и через обратный пьезоэлектрический эффект порождает упругие колебания на частоте продольного механического резонанса. Переменная деформация растяжения сжатия пластины приводит к возникновению импульсов э.д.с. на её противоположных поверхностях за счет поперечного пьезоэффекта.

6. Предложены физические принципы новых методов определения параметров высокоомных пьезополупроводников и технических устройств, основанных на преобразовании энергии оптических импульсов в энергию упругих колебаний и фотопьезо-э.д.с.

1. Тауц Я. Фото- и термоэлектрические явления в полупроводниках. Изд. иностранной литературы, М. 1962г., 253 с.

2. Аут И., Генцов Д., Герман К., Фотоэлектрические явления, М.:Мир, 1980г., 208 с.

3. Рыбкин С. М., Фотоэлектрические явления в полупроводниках. М.: Физматгиз. 1963., 494 с.

4. Бонч-Бруевич B.JL, Калашников С.Г. Физика полупроводников. М.: Наука, 1990 г., 685 с.

5. Островский И.В., Акустолюминесценция новое явление акустооп-тики// Соросовский образовательный журнал, 1998, №1, С. 95-102.

6. W. Jackson and N.M.Amer, Piezoelectric photoacoustic detection: Theor-yad and experiment // J. Appl. Phys., 1980 г., № 51, С. 3343.

7. Ikari T, K. Miyazaki, Fukuyama A., Piezoelectric detection of the photoacoustic signals of n-type GaAS single crystals // J. Appl. Phus, 1 March 1992. C. 75.

8. Fukuyama A., Fukuhara H., Tanaka S., Piezoelectric Photothermal study of AlxGai.xAs epitaxial layer (x=0.22, 0.28. and 0.5) grown on semi-insulation GaAs substrate // Appl. Phus., 1 November 2001, № 9, C. 90.

9. В.И. Митрохин, С.И. Рембеза, B.B. Свиридов, Н.П. Ярославцев, Аку-стооптический эффект в арсениде галлия с глубокими центрами // «Перспективные материалы», 2001, №5, С. 31-35.

10. И. К.JI. Муратиков, А.Л. Глазов, Теоретическое и экспериментальное исследование фотоакустического и электронно-акустического эффектов в твердых телах с внутренним напряжением // ЖТФ, 2000, Том 70, вып. 8, С. 69- 76.

11. Андреев Б.А., Инфракрасная спектроскопия электрически активных примесей в кремнии и германии: Автореф. дис. на соиск. уч. степ. док. физ.-мат. наук. Ин.-т физ. микроструктур РАН., Нижний Новгород, 2004, 33 С.

12. Васильев А.В., Информационно измерительный комплекс для опто-емкостной спектроскопии полупроводников // Технол. и контроль в электронной аппаратуре. 2002., №2 С.46-49.

13. Berque Laurent, Marty-Dessus Didier, Franceschi Jean L., Defect detection in silicon water by Photoacoustic imaging // Jap. J. Appl. Phys. Pt 2 2003.42, NCOl, C. 1198-1200.

14. Белоконев B.M., Завадский Ю.И., Кузнецов Ю.А., Чернокожин В.В., Кремниевые фотоприемники длинноволнового ИК-диапазона // Электронная промышленность. 2003, №2 С. 169-175.

15. Zhang Y.H., Luo Н.Т., Shen W.Z., Demonstration of bottom mirrors for resonant cavity-enhanced GaAs homojunction for-infrared detectors // Appl. Phys. Lett. 2003. 82. №7, C. 1129-1131

16. Chabal Y.J., Raghavachari Krishnan., Applications of infrared absorption spectroscopy to the microelectronics industry // SurfaceSCI. 2002.502-503. C. 4150.

17. Rion, Cich Mickael J. Specht Petra, Weber Eicke R., In situ diffuse reflectance spectroscopy investigation of low temperature-grown GaAs // Zhao Appl. Phys. Lett. 2002. 80, №12, C. 2060-2062.

18. Kawaharu Toshio, Kimura Akitsugu, Ninomiga Makoto, Sato Koshikazu, Okamoto Yoichi, Morimoto Jun, Moyakawa Tory, Okumura Tsugunori., Size effects on Photoacoustic spectra for GaAs fine powder // Jap J. Appl. Phys. Pt. 1. 2002.41, №5B, C. 3363-3366.

19. Weingartner R., Wellmann P.J., Bickerman M., Hofmann D., Stroubinger T.L., Determination of charge carrier concentration in n- and p-doped SiC based on optical absorption measurements // Appl. Phys. Lett. 2002. 80, №1, C. 70 -72.

20. Tanahaski Katsumo, Yamada-Kanata Niro Shi., Technique for determination of nitrogen concentration in czochralski silicon by infrared absorption measurement // Jap. J. Phys. Pt 2.2003.42, №3A, C.223-225.

21. Паукин И.И., Исследование примесных центров и зонной структуры методами лазерной спектроскопии // Физ. и химия тверд, тела. 2003. 4, №1, С.72-75.

22. Кузьменко P.B, Домашевская Э.П., Идентификация электронноопти-ческих переходов в области примесных состояний в Ео-спектрах фотоотражения GaAs // ФТП, 2002, т.36, №3, С. 278-281.

23. Szczytko J., Bardyszewski W., Twardowski A., Optical absorption in random media: Application to Gai.xMnxAs epilayers // Phys. Rew. B. 2001. 64 №7. C. 075306/1-075306/8.

24. Биленко Д.И., Белобровая О.Я., Любивый В.Г., Терин Д.В., Контроль относительной деформации постоянной решетки полуизолирующего GaAs по отраженному излучению // Дефектоскопия. 2004, №8, С. 84-89.

25. Chakrabarti S., Bhattacharya P., Stiff-Roberts A.D., Lin Y.Y., Singh J., Lei Y., Browning N.J., Intersubband absorption in annealed InAs/GaAs quantum dots: a case for polarization sensitive infrared detection // Phys. D. 2003 36 №15, C. 1794-1797

26. Амосова Л.П., Диденко И.А., Комолов В.Л., Насыщение поглощения в полупроводниках при локальном облучении коротким световым импульсом // Оптич. Ж. 2004. 71, №6, С. 29-31.

27. Арутюнян С.Л., Влияние кулоновской щели на примесное поглоще1 сние в полупроводниках типа А В // Полупроводниковая микроэлектроника: материалы 4 национальной конференции, Цахкадзор, 29-31 мая, Ереван 2003, С. 59-62.

28. Ben Radhia S., Bonjdaria К., Bouchriha H., Fishman B.J., Band structures of GaAs, InAs and Ge: A k-p-model // Appl. Phys. 2003. 94 №9. C. 57265731.

29. Кузьменко P.B., Фотомодуляционная спектроскопия полупроводнил ековых структур на А В . Автореф. дис. на соискание уч. сте. докт. физ.-мат. наук. Воронежский гос. университет, Воронеж, 2002,39 С.

30. Okuno Tsuyoshi, Masumoto Yasuaki, Kadono Shinjiro, Kitade Shinsuke, Bando Hiroyuki, Okamoto Hiroshi., Ultrafastand wideband response in opticalnonlinearity of molecular-beamepitaxy-grown GaAs // Jap. J. Appl. Phys. Pt 2. 2002. 41 №7A, C. 745-747.

31. Dumitrica Traian, Allen Roland E., Femtosecond-scale response of GaAs to ultrafast laser pulses // Phys. Rev. B. 2002 66, №8, C. 081202/1-081202/4.

32. Гайдар O.B., Порошин B.M., Рассеяние ИК-света плазмонами в растворе // Укр. физ. ж. 2002 47 №9. С. 862-866.

33. Sun Chi-Kuang, Chen Yen-Hung, Shi Jin-Wei, Chin Yi-Jen, Gan Kian -Giap, Bowers John E., Electron relaxation and transport dynamics in low-temperature-grown GaAs under 1 eV optical excitation // Appl. Phys. Lett. 2003. 83, №5, C. 911-913.

34. Блохина Г.С., Иванова А.И., Самборский И.Г., Оптические свойства легированных монокристаллов кремния // Физика кристаллизации: Сборник научных трудов. Тверь: Издательство ТвГУ. 2002. С.117.

35. Мороча A.K., Егоркин В.И., К теории распространения и усиления поверхностных акустоэлектрических волн в гетероструктурах на основе GaAs //Изв. Вузов. Электрон. 2002, №6, С. 10-16.

36. Kim А.М-Т., Callan J.P., Roeser C.A.D., Mazur Е., Ultrafast dynamics and phase changes in crystalline and amorphous GaAs // Phys. Rev. B. 2002. 66, №24, C. 24520311-2424520313.

37. Lee W.Y., Chein J.Y., Wang D.P., Huany K.F., Huang T.C. J., Evaluation of modulating field of photoreflectance of surface-intrinsic-n+ type doped GaAs by using photoinduced voltage // Appl. Phys. Phys. 2002 .91, №7. C. 4102-4104.

38. Колтунов И.А., Смирнов Ю.М., Долматов А.Б., Шайович С.Л., Рассеяние ИК-излучения в кристаллическом германии // Физика кристаллизации: Сборник научных трудов. Тверь: Издательство ТвГУ. 2002. С. 118-124.

39. Lukic-Zrnic R., Gorman B.P., Cottier R.j., Golding Т.О., Littler C.L., Norman A.G. J., Temperature dependence of the band gap of GaAsSb epilayers // Appl. Phys. 2002. 92, №11, C. 6939-6941.

40. Sharma Т.К., Porwal S., Kumar R. Shailendra., Absorption edge determination of thick GaAs wafers using surface photovoltage spectroscopy // Pev. Sci. Instrum. 2002. 73, №4, C. 1835-1840.

41. Васильев B.A., Исследование полупроводников и полупроводниковых структур методами моделирования и субмиллиметровой спектроскопии // Инж. физ. 2002, №4, С. 49-52.

42. Гореленок А. Т., Царенков Б. В., Чаабришвили Н. Г. Температурная зависимость примесной фотолюминисценции GaAs,легированного Сг // ФТП, 1971, Т. 5. Вып 1.С. 115-121.

43. Пека Г. П., Карханин Ю. И. Энергетический спектр глубоких уровней и механизм излучательной рекомбинации в GaAs (Сг) // ФТП, 1972. Т. 6. Вып. 2. С. 305-310.

44. Митрохин В. И., Рембеза С.И., Ярославцев Н.П., Внутреннее трение в полуизолирующем арсениде галлия // ФТТ, 1984. Т. 26, № 7, С. 2228-2229.

45. Митрохин В. И., Рембеза С.И., Свиридов В.В., Ярославцев Н.П., Внутреннее трение, связанное с глубокими уровнями в полярных полупроводниках // ФТТ, 1985, т. 27, № 7. С. 2081-2085.

46. Митрохин В.И. Ярославцев Н. П., Измайлов Н. В., Рембеза С. И., Лисовенко В. Д., Способ определения объема инородных включений в твердых веществах // А.С. № 1179183, МКИ G 01 N, 25/02,1985, Б.И. № 34.

47. Митрохин В.И., Кутукова О.Г., Рембеза С.И, Ярославцев Н.П., Наблюдение электронномеханического резонанса на глубоких уровнях в полупроводниках А В , имплантировных ионами железа // ФТТТ. 1987. Т. 21, вып. 7. С. 1335-1336.

48. Митрохин В.И., Ярославцев Н.П., Глушков Н. А., Рембеза С. И., Измайлов Н. В., Логинов В. А., Способ определения концентрации свободныхносителей заряда в пьезоэлектрических полупроводниковых кристаллах // А.С. №1222146, МКИН 01 L 21/66,1985, Б.И. № 14.

49. Митрохин В.И., Способ определения энергии ионизации глубоких уровней в полупроводниковых кристаллах //А. С. 1248482 СССР, МКИ Н 01 L 21/66. (1986).

50. Митрохин В.И., Рембеза С.И., Ярославцев Н.П., Влияние термического отжига на внутреннее трение в полуизолирующем арсениде галлия // Изв. АН. Сер. физич. 2000. Т. 64. ,№ 9. С. 1722-1726.

51. С.В., Логинов в.А., Митрохин В.И., Рембеза С.И., Внутреннее трение в полупроводниках, подвергнутых лазерной обработке // Железный ФИЗХОМ, 1996, №3. С. 47-50

52. Прибылов Н. Н., Рембеза С. И., Спирин А. И., Буслов В. А., Сушков С. А. Фотопроводимость фосфида галлия, компенсированного медью // ФТП, 1998. Т. 32. Вып. 10. С. 1165-1169.

53. Кольцов А. А., Москвичев А. В., Прибылов Н. Н., Рембеза С. И. Эффекты очувствления и гашения фотопроводимости в высокоомном GaP:Cr // В кн. "Твердотельная электроника и микроэлектроника. Сб. науч. трудов. Воронеж. ВГТУ, 2001. С. 67-70.

54. Митрохин В.И., Ярославцев Н.П., Свиридов В. В., Логинов В. А., Рембеза С. И., Измайлов Н. В., Способ определения параметров пьезоэлектрических полупроводников // А. С. № 1290845 СССР, МКИ Н 01 L 21/66 (1986).

55. Постников В. С. Внутреннее трение в металлах. М.: Металлургия, 1974.352 с.

56. Александров Jl. Н., Зотов М. И. Внутреннее трение и дефекты в полупроводниках. Новосибирск: Наука, 1979.159 С.

57. Новик А., Берри Б. Релаксационные явления в кристаллах. М.: Атомиздат, 1975. 472 с.

58. Forster F. Neue Messmethode Bestimmung des Elastitatsmoduls. Z. Metallkunde. 1937. V. 29. P. 109-119.

59. Омельяновский Э. M., Фистуль В. И. Примеси переходных металлов в полупроводниках. М.: Металлургия. 1983. 192 с.

60. Mitrokhin V. I., Rembeza S. I., Sviridov V.V., Yaroslavtsev N. P., Acoustic Probing of Deep Centers in Ш-V semiconductors // Phys. Status Sol. (a). 1990/ V. 119 №2 P. 535-544

61. Митрохин В. И., Ярославцев Н. П., Рембеза С. И., Песоцкий Г.С., Измайлов Н. В. Устройство для измерения внутреннего трения твердых тел // Авторское свидетельство СССР № 1054742 МКИ G 01 N,11/16 от 9.07.82.

62. Ярославский М.И., Смагин А.Г., Конструирование, изготовление и применение кварцевых резонаторов. М. Энергия, 1971,168 с.

63. Справочник по кварцевым резонаторам, под ред. Позднякова П.Г., М. Связь, 1978,287 с.

64. Кучис Е.В. Методы исследования эффекта Холла. М.: Сов. Радио.1974. 326 с.

65. Митрохин В. И., Рембеза С. И., Свиридов В. В., Ярославцев Н. П. Воздействие оптического излучения на внутреннее трение в пьезополупроводниках с глубокими центрами // ФТП. 2002. Т. 33. Вып. 2. С. 138-143.

66. Мадвалиев У., Салихов Т.Х., Шаридов Д.М. Влияние тепловой нелинейности сильно поглощающих сред на параметры фотоакустического сигнала. Основная и вторая гармоника //Ж.Т.Ф. 2006 т.26, № 6, с. 87-97

67. Казаков М.Ю., Муравьев С.В., Соустов J1.B. «Измеритель энергии импульсов электромагнитного излучения» // Патент РФ №2031378, МКИ G01J 5/58 Опубл. 20.03.95 Бюл. №8

68. Акустические кристаллы, Справочник // под ред. Шаскольской М.П. М.: Наука. 1982, С. 632.

69. Митрохин В.И., Рембеза С.И., Руденко А.А. Эффект оптического индуцирования механических колебаний в монокристаллах арсенида галлия // Письма в ЖТФ. 2006. Т. 32. Вып. 11. С. 32-36.

70. Митрохин В.И., Рембеза С.И., Руденко А.А. Фотопьезоэффект в высокоомных монокристаллах арсенида галлия // Перспективные Материалы. 2006. №6. С. 23-26.

71. Митрохин В.И., Рембеза С.И., Руденко А.А. Фотоакустический датчик на арсениде галлия // Охрана, безопасность и связь: всерос. науч.-практ. конф. Воронеж. 2005, Ч. 2, С. 65.

72. Митрохин В.И., Рембеза С.И., Руденко А.А. Датчик оптического излучения на основе фотопьезоэффекта в монокристаллах GaAs // Измерение, контроль, информатизация ИКИ-2006: материалы VII-й межд. науч.-техни. конф. Барнаул. 2006. С. 70.

73. Павлов Л. П. Методы измерения параметров полупроводниковых материалов. М.: Высшая школа 1987.239 с.

74. Кесаманлы Ф.П., Наследова Д.И., Арсенид галлия. Получение, свойства и применение, М.: Наука, 1973г., С. 471

75. Шалимова К. В. Физика полупроводников. М.: Энергоатомиздат. 1985.391 с.

76. Рембеза С.И., Синельников Б.М., Рембеза Е.С, Каргин Н.И., Физические методы исследования материалов твердотельной электроники. Ставрополь: СевКавГТУ, 2002. 432 с.

77. Дж. Най, Физические свойства кристаллов и их описание при помощи тензоров и матриц, М.: Мир, 1967г., С. 385.

78. Митрохин В.И., Рембеза С.И., Ярославцев Н.П., «Внутреннее трение в пьезоэлектрических полупроводниках» // Сб. «Современные проблемы физики твердого тела и материаловедения», Воронеж, ВГТУ, 2005, С. 73-78.

79. Руденко А.А. Упругие и неупругие свойства монокристаллического арсенида галлия с глубокими центрами // Микроэлектроника и информатика: тез. докл. 13-ой всерос. межвуз. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. Зеленоград: МИЭТ, 2006, С. 56.

80. Митрохин В.И., Рембеза С.И., Руденко А.А. Исследование физических свойств пьезополупроводников с помощью фотопьезоэффекта // Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии: тез. докл. VI междунар. конф. Кисловодск, 2006. С. 443.

81. Руденко А.А. Устройство для преобразования оптической энергии в механическую // Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления: VIII всерос. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. Таганрог: ТРТУ, 2006. С. 297.

82. Митрохин В.И., Рембеза С.И., Руденко А.А. Фотопьезоэффект в монокристаллах полуизолирующего арсенида галлия с глубокими центрами // Опто, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы: тез. докл. VIII ме-ждунар. конф. Ульяновск, 2006. С. 69.

83. Митрохин В.И., Рембеза С.И., Руденко А.А. Влияние электронно-механической релаксации на фотопьезоэффект в монокристаллах арсенида галлия // Структурная релаксация в полупроводниках и диэлектриках: тез. докл. междунар. конф. Винница, 2006 . С. 273-275.