Исследование влияния стимулированного излучения ближнего инфракрасного диапазона на терагерцовую люминесценцию в полупроводниковых микро- и наноструктурах

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-22-00105

НазваниеИсследование влияния стимулированного излучения ближнего инфракрасного диапазона на терагерцовую люминесценцию в полупроводниковых микро- и наноструктурах

Руководитель Фирсов Дмитрий Анатольевич, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" , г Санкт-Петербург

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-202 - Полупроводники

Ключевые слова Полупроводники, наноструктуры, микроструктуры, туннельно-связанные квантовые ямы, примеси, терагерцовое излучение, примесные переходы, межподзонные переходы.

Код ГРНТИ29.19.22

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект посвящен актуальной тематике: разработке и изучению новых методов получения терагерцового излучения (длина волны излучения 50-200 мкм). Известным подходом к решению этой проблемы является использование примесных переходов неравновесных носителей заряда в полупроводниках и наноструктурах. В первой части настоящего проекте предлагается исследовать терагерцовую люминесценцию, связанную с переходами возбужденных межзонным излучением электронов со дна зоны проводимости на примесные состояния в эпитаксиальных микроструктурах на основе GaAs, легированных мелкими примесями, например, донорами. Для увеличения интенсивности такого примесного терагерцового излучения предлагается эффективно увеличить скорость опустошения основного состояния донорного центра создаваемым в этой же структуре ближним инфракрасным стимулированным излучением при переходах между основным донорным состоянием и валентной зоной. Будет проведен анализ влияния скорости опустошения основного донорного состояния стимулированным ближним инфракрасным излучением на интенсивность примесного терагерцового излучения. Вторая часть работы направлена на исследование оптических переходов электронов в терагерцовой области спектра между размерно-квантованными уровнями в одиночных и туннельно-связанных квантовых ямах. Использование туннельно-связанных ям позволяет в широких пределах управлять энергетическим спектром подзон размерного квантования и волновыми функциями электронов. К настоящему времени в одиночных квантовых ямах GaAs/AlGaAs, легированных донорами, авторами проекта получено спонтанное излучение терагерцового диапазона, связанное с переходами неравновесных электронов из первой электронной подзоны и возбужденных донорных состояний на основное состояние донора при межзонной оптической накачке. В настоящем проекте планируется обнаружить и исследовать терагерцовую эмиссию из структур с квантовыми ямами, связанную с переходами электронов между подзонами размерного квантования, в условиях эффективного опустошения первого электронного уровня стимулированным межзонным излучением, создаваемым в этой же структуре. Неравновесные электроны планируется создавать либо оптическим межзонным возбуждением, либо при разогреве электронов электрическим полем в легированных структурах, либо при инжекции в диодных структурах. Одновременное исследование спектров излучения ближнего инфракрасного и терагерцового диапазонов позволит расшифровать природу излучательных переходов, экспериментально установить энергетический спектр электронов в квантовых ямах, а также определить влияние стимулированного межзонного излучения на интенсивность терагерцового излучения при переходах между подзонами размерного квантования. Члены научного коллектива имеют значительный опыт исследований по близкой тематике, предлагаемые исследования ранее не проводились, они предполагают использование новых подходов и будут частично проводится на новых для научного коллектива объектах.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Петрук А.Д., Харин Н.Ю., Винниченко М.Я., Норватов И.А., Федоров В.В., Фирсов Д.А. Terahertz and stimulated near-infrared photoluminescence in bulk n-GaAs layers St. Petersburg Polytechnic University Journal - Physics and Mathematics, 16(1.3), 14-19 (2023) (год публикации - 2023)
10.18721/JPM.161.302

2. Харин Н.Ю., Паневин В.Ю., Петрук А.Д., Винниченко М.Я., Норватов И.А., Федоров В.В., Фирсов Д.А. Влияние стимулированного межзонного излучения на терагерцовую фотолюминесценцию в слоях n-GaAs St. Petersburg State Polytechnical University Journal: Physics and Mathematics, т. 16, вып.3, с. 29-38 (год публикации - 2023)
10.18721/JPM.16303

3. Харин Н.Ю., Винниченко М.Я., Федоров В.В., Раневин В.Ю., Фирсов Д.А. Influence of stimulated near-IR radiation on the intensity of terahertz photoluminescence in GaAs/AlGaAs quantum wells IEEE Xplore. 2023 International Conference on Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech), 2023 International Conference on Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech), ST PETERSBURG, Russian Federation, 2023, pp. 370-373 (год публикации - 2023)
10.1109/EExPolytech58658.2023.10318573

4. Харин Н.Ю., Паневин В.Ю., Винниченко М.Я., Норватов И.А., Федоров В.В., Фирсов Д.А. Terahertz and infrared photoluminescence in a structure based on n-GaAs with a waveguide for the near-infrared range St. Petersburg State Polytechnical University Journal: Physics and Mathematics (год публикации - 2024)

Публикации