Фундаментальное материаловедение

Формирование аморфно-нанокристаллических композитов ZnSe и их структура и
свойства 1
Валеев Р.Г. 2 , Ившина В.В.
научный сотрудник
Физико-технический институт УрО РАН, Ижевск, Россия
E–mail: valeev@lasas.fti.udm.ru
Современное материаловедение уделяет значительное внимание исследованию
новых оптических материалов для различных областей технологии, включая солнечные
батареи, источники лазерного излучения, электролюминесцентные устройства,
оптические усилители, люминесцентные метки и т.д. В частности, современные
тенденции миниатюризации, особенно сильно проявляющиеся в уменьшении размеров
элементов электронных микросхем, становятся актуальны и в оптоэлектронике, поскольку
все чаще для обмена информацией между отдельными элементами схем применяются
оптические волноводы, следовательно, возникает необходимость в уменьшении размеров
самих волноводов и устройств приема-передачи информации [1]. На данный момент
перспективы развития оптических материалов во многом связаны с высокоэффективными
источниками люминесценции на основе полупроводниковых наночастиц
(т.н. “квантовых точек”) [2]. Особое внимание уделяется разработке и созданию
экономичных источников излучения в УФ и видимой (до ближней ИК) области спектра,
что в первую очередь определяется потребностями современной оптоэлектроники и
фотоники. Одним из наиболее интенсивно развивающихся направлений является
разработка высокоэффективных твердотельных источников белого света с малым
потреблением энергии, а также новых эффективных когерентных источников излучения
на основе широкозонных соединений A II B VI . В частности именно с этой группой
полупроводников связаны последние достижения в области УФ-, голубых и зеленых
лазеров, а также светоизлучающих диодов [3].
В данной работе проведены исследования структуры, электрофизических и
оптических свойств пленок ZnSe. Был предложен новый подход, позволивший получить
композиты, представляющие собой нанокристаллиты соединений ZnSe в собственной
аморфной матрице. Такие структуры позволяют избежать переноса заряда между
отдельными квантовыми точками с помощью пространственного разделения элементов и
защитить наноструктуры от внешних воздействий. Аморфная матрица дает возможность
значительно повысить квантовый выход люминесценции в случае использования в
источниках света, поскольку формирование “оболочки” аморфного полупроводника с
большей шириной запрещенной зоны вокруг нанокристаллического ядра позволяет
избежать безизлучательной рекомбинации экситонов на поверхности кристаллита.
Полученные наноструктуры могут быть использованы для формирования
нанокерамики и нанокомпозитов, создания сверхминиатюрных микролазеров на
единичных наноструктурах.
Литература
1. Babucke H., Thiele P., Prasse T., Rabe M., Henneberger F. (1998) ZnSe-based electro-optic
waveguide modulators for the blue-green spectral range // Semiconductor Science and
Technology, 13, p.200-206.
2. Kurtz E., Shen J., Schmidt M., Grun M., et al. (2000) Formation and properties of selforganized
II-VI quantum islands // Thin Solid Films, 367, p.68-74.
3. Hwang D.K., Kang S.H., Lim J.H., Yang E.J., et al. (2005) p-ZnO/n-GaN heterostructure
ZnO light-emitting diodes // Appl. Phys. Lett., 86, p.222101.
1 Тезисы доклада основаны на материалах исследований, проведенных в рамках гранта РФФИ
№06-03-32662 и контракта № 02.513.11.3217 ФЦП "Исследования и разработки по приоритетным
направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы".
2 Автор выражает признательность Романову Эдуарду Аркадьевичу (УдГУ, Ижевск) за совместные
работы по получению образцов и Елисееву Андрею Анатольевичу (ФНМ МГУ, Москва) за совместные
исследования.