Предложена модель захвата и поверхностной сегрегации примеси при легировании в условиях молекулярно-лучевой эпитаксии. Сделано предположение, что встраивание примеси в поверхностный слой легируемого кристалла происходит как в результате блокирования атомов примеси в изломах на ступенях атомами основного вещества, так и путем обмена адсорбированных атомов примеси с атомами основного вещества в поверхностном слое. Поверхностная сегрегация рассмотрена как накопление примеси в адсорбционном слое вследствие «перескоков» адсорбированных атомов примеси через ступени и путем перехода атомов примеси из поверхностного слоя в адсорбционный слой. Показано, что увеличение пересыщения вблизи ступени при понижении температуры и увеличении скорости роста приводит к подавлению поверхностной сегрегации из-за более эффективного блокирования примеси в изломах. Образование двухмерных островков на террасах и формирование неравновесных изломов на краях островков приводит к частичному сбросу пересыщения и ослаблению влияния температуры и скорости роста на поверхностную сегрегацию. При интенсивном переходе атомов примеси из поверхностного слоя в адсорбционный слой имеет место очень резкое (супер экспоненциальное) увеличение размытия профиля легирования с увеличением температуры роста. Это связано с экспоненциальной зависимостью вероятности «замуровывания» примеси в поверхностном слое движущейся ступенью от константы скорости перехода примеси из поверхностного слоя в адсорбционный слой. Модель воспроизводит характерные зависимости ширины переходной концентрационной области легирования от температуры и скорости роста, полученные в экспериментах по легированию кремния сурьмой.

В одном эксперименте при апертуре луча, сопоставимой с размерами образца, проведено сравнение реальной оптической стойкости основных прозрачных материалов для СО2-лазеров: BaF2, NaCl, KCl, KBr, RbI, AgCl, CsI, KРС-5, KPC-6, ZnSe, ZnS, GaAs и Ge. Экспериментально и теоретически сопоставлены нелинейные потери в 13 кристаллах при прохождении излучения в диапазоне 107—4 · 108 Вт/cм2. Обнаружено, что «хвост» импульса практически полностью поглощается плазмой низкопорогового оптического пробоя воздуха, а «пик», лишь частично, — «горячими» неравновесными носителями заряда в кристалле. Установлено, что потери излучения экспоненциально зависят от ширины запрещенной зоны материала. Исследованы особенности поражения монокристаллов германия импульсом мощного СО2-лазера. Впервые разработаны, изготовлены и испытаны окна из Ge диаметром 420 мм. Исследовано влияние на процесс лазерного объемного порообразования в щелочно-галоидных кристаллах параметров кристаллической решетки, примесного состава, структуры радиационных дефектов, варьируемой путем воздействия проникающей радиации и отжига. Выявлена зависимость размера пор от условий воздействия, параметров лазера, энергии кристаллической решетки. Изучена кинетика термического отжига этих пор и предложен механизм их залечивания.

Исследованы люминесцентные свойства твердых растворов (Y1-xYbx)3Al5O12 при лазерном возбуждении. Получены спектры ИК-люми несценции при возбуждении лазерным излучением с длиной волны 0,94 мкм. Проведен анализ спектров люминесценции для твердых растворов с различной концентрацией ионов иттербия в составе и установлены зависимости интенсивности люминесценции от активаторного состава. Установлено, что в диапазоне концентраций ионов иттербия в составе (0,03 £ x £ 0,09) происходит значительное увеличение интенсивности люминесценции в области 1032 нм и достигает максимума. При дальнейшем увеличении концентрации ионов иттербия в диапазоне (0,09 £ x £ 0,115) наблюдается уменьшение интенсивности люминесценции. Уменьшение интенсивности люминесценции вызвано действием мультипольных и миграционных взаимодействий между ионами иттербия, а также тем, что при повышенных концентрациях возрастает вероятность рекомбинации энергии между ионами иттербия и различными тушащими центрами. Установлено, что изменение концентрации ионов иттербия оказывает также сильное влияние на кинетические характеристики ИК-люминесценции твердых растворов (Y1-xYbx)3Al5O12. При увеличении концентрации активатора до 0,03 мольных долей постоянная времени послесвечения t монотонно увеличивается с 1040 до 1120 мкс. При дальнейшем увеличении содержания активатора в составе твердого раствора t монотонно уменьшается и при концентрации активатора, равной 0,15 мольных долей, составляет 744 мкс. Для твердых растворов (Y1-xYbx)3Al5O12 с максимальной интенсивностью ИК-люминесценции в полосе 1032 мкм постоянная затухания составляет примерно 794 мкс.

Исследован процесс переполяризации сегнетоэлектрического кристалла LiTaO3 методом прямой электронно-лучевой литографии. Продемонстрирована возможность формирования доменной структуры с шириной доменнов ~1 мкм. Показано, что в 127° Y'-срезе кристалла LiTaO3 сегнетоэлектрические домены формируются под углом 37° к поверхности кристалла и растут от отрицательной поверхности к положительной вдоль полярной оси Z.

Разработана система управления технологическим процессом выращивания кристаллов в многозонной термической установке Бриджмена с интегрированной математической моделью. Описана процедура настройки параметров математической модели. Для работы системы управления использована экспериментальная информация о распределении температуры в установке, а также информация о скорости роста кристалла и положении фронта кристаллизации, полученная расчетным путем. Последовательная коррекция установок регуляторов многозонной термической установки в процессе выращивания кристалла на основе расчетной информации направлена на снижение отклонений осевой скорости роста кристалла от скорости перемещения ростового контейнера. Представлены результаты вычислительных экспериментов по применению математической модели в составе системы автоматического управления.

Рассмотрены первые результаты применения концепции зарядовой подкачки в структуре электрических фотопреобразователей (ФЭП). Проведен анализ скорости процессов разделения и коллектирования фотогенерированных носителей заряда в традиционной структуре кремниевых солнечных элементов с зарядовыми насосами. Зарядовые насосы представляли собой локальные n+-области в Si-базе p-типа проводимости. Предложена эквивалентная схема замещения в виде многоэмиттерного биполярного транзистора. Представлены экспериментальные результаты влияния зарядовых насосов на световую вольт-амперную характеристику ФЭП. Рассмотрены технологические аспекты формирования структуры ФЭП с зарядовыми насосами.

Пористый кремний обладает уникальным набором физико-химических характеристик — развитой поверхностью и, как следствие, существенной сорбционной активностью. В зависимости от технологии изготовления в нем можно сформировать поры и кластеры нанометровых размеров, что делает этот материал перспективным для разработок в области оптоэлектроники и сенсорики. Однако высокая активность поверхности обуславливает нестабильность пористого кремния при его контакте с атмосферой. Исследовано влияние обработки поверхности пористого кремния в водном растворе полиакриловой кислоты на состав и фотолюминесценцию материала. Установлено, что такая обработка, в зависимости от технологии получения пористого кремния, может усиливать и стабилизировать фотолюминесценцию этого материала или изменять положение полосы фотолюминесценции и значительно увеличивать ее интегральную интенсивность.

Исследованы свойства пленок ITO, полученных электронно-лучевым испарением в широком диапазоне режимов: давление кислорода составляло от 5 × 10-4 до 4 × 10-2 Па, скорость испарения 0,075—0,4 нм/с. Испарение проведено из гранул размером 3—6 мм, состоящих из смеси стехиометрических оксидов индия и олова в соотношении 9 : 1. Скорость нанесения поддерживали постоянной с помощью кварцевого датчика скорости нанесения и толщины пленки. Испарение останавливалось по достижении заданной толщины пленки 200 нм. После нанесения пленки проведен отжиг образцов в течение 30 с в среде азота или воздуха при температуре 300—700 оC. Изучение свойств полученных пленок проведено с целью выбора оптимальных условий нанесения и последующего отжига. Полученные в оптимальных условиях пленки ITO были успешно использованы в структурах светодиодов в качестве прозрачных проводящих контактов в светодиодах на основе GaN.

Методами рентгеноструктурного анализа, растровой электронной микроскопии и лазерной дифракции исследованы структурные изменения в порошке гексаферрита стронция при измельчении в воде и толуоле, а также при последующем отжиге. Кроме того, изучено изменение магнитных свойств порошка. Установлено, что измельчение крупнозернистого порошка гексаферрита стронция приводит к значительному уменьшению размера частиц порошка, снижению размера областей когерентного рассеяния и увеличению микродеформации решетки фазы SrFe12O19. Обнаружено, что остаточная намагниченность и намагниченность насыщения при измельчении в обеих средах уменьшаются, а коэрцитивная сила меняется мало с увеличением продолжительности измельчения. В результате последующего отжига магнитные свойства порошка гексаферрита стронция резко увеличиваются, что обусловлено формированием нанокристаллической структуры. Для отожженных порошков характерны следующие свойства: µ0Нci = 0,42 µ 0,49 Тл, μоIr = 0,23 µ 0,24 Тл, (BH)max = 8,0 µ 9,6 МДж/м3. Показано, что магнитные свойства отожженных порошков зависят от среды и длительности процесса измельчения.

Представлена модель излучательных и безызлучательных переходов в квантовых точках кремния, которая описывает температурную зависимость фотолюминесценции ионно-синтезированных массивов нанокристаллов Si в SiO2. Рассмотрена четырехуровневая схема переходов, учитывающая термоактивированные процессы и обменное расщепление основного энергетического состояния экситона в нанокристалле кремния на триплетный и синглетный уровни, переходы с которых в основное состояние ответственны за люминесценцию. На основе стационарного решения системы кинетических уравнений, описывающих заселенность уровней, получено выражение для температурной зависимости монохроматических составляющих фотолюминесценции, которое удовлетворительно описывает экспериментальные результаты. Найдены и сравнены с литературными данными величины расщепления энергетического состояния экситона в зависимости от энергии излучаемых фотонов.

Рассмотрены вопросы оптического мониторинга уровня расплава и диаметра кристалла, выращиваемого из высокотемпературного расплава методом Чохральского. Представлены результаты исследований, выполненных в Институте автоматики и электрометрии СО РАН при разработке системы технического зрения для цифровых комплексов управления автоматическими ростовыми установками. В состав системы входят лазерный триангуляционный сенсор, измеряющий уровень расплава в тигле, и цифровая видеосистема со средствами обработки данных, осуществляющая контроль диаметра выращиваемого кристалла. Проанализированы метрологические проблемы, имеющие важное значение для корректного управления процессом выращивания кристаллов, связанные с нестационарностью и вариациями кривизны поверхности расплава, а также с проявлением параллакса изображения зоны кристаллообразования, формируемого оптической измерительной системой. Обсуждены схемы совместных измерений уровня расплава и диаметра кристалла, позволяющие исключить систематическую составляющую погрешности измерений, связанную с вращением расплава.

Разработан и изготовлен датчик перемещения на поверхностных акустических волнах (ПАВ), в котором перемещения измеряются по задержке сигнала, отраженного от валика, который движется вдоль поверхности распространения ПАВ. Датчик может работать в режиме отражения опрашивающего электромагнитного сигнала, т. е. быть пассивным и беспроводным. Максимальное измеряемое перемещение в таком датчике составляет 14 мм с точностью ±0,1 мм.

Методом вакуумного лазерного испарения керамической мишени получены субмикронные эпитаксиальные пленки карбида кремния на кремнии. Исследовано влияние температуры подложки на структурные свойства и морфологию поверхности экспериментальных образцов.