Моделирование и экспериментальное исследование AlGaAs/GaAs-структур для реализации ИК детекторов
Министерство образования и науки Российской Федерации, Национальный проект «Наука и университеты», № 075-00003-25-04 (FSEE-2025-0011)
Дашков А.С.
1,2, Хахулин С.А.
1, Костромин Н.А.
1,2, Барыкин Д.А.
1, Комков О.С.
1, Пирогов Е.В.
2, Соболев М.С.
2, Горай Л.И.
1,2,3,4, Буравлев А.Д.
1,3,51Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина), Санкт-Петербург, Россия
2Санкт-Петербургский национальный исследовательский Академический университет имени Ж.И. Алфёрова Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия
3Институт аналитического приборостроения Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия
4Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
5Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия

Email: dashkov.alexander.om@gmail.com
Поступила в редакцию: 27 октября 2025 г.
В окончательной редакции: 13 декабря 2025 г.
Принята к печати: 15 декабря 2025 г.
Выставление онлайн: 5 марта 2026 г.
Проведено теоретико-экспериментальное исследование структур AlGaAs/GaAs с множественными квантовыми ямами, предназначенных для фотодетекторов среднего инфракрасного диапазона, работающих при комнатной температуре. На основе теоретических оценок были сформулированы первичные требования к составу, толщинам и степени легирования слоев исследуемых структур. Энергетическая электронная структура, экспериментально восстановленная методом фотоотражения, использована для уточнения расчетной модели, реализованной на базе метода конечных элементов. Это позволило воспроизвести зонную диаграмму и энергетические уровни с высокой точностью, а также определить параметры, необходимые для расчета спектров поглощения. На их основе были построены спектры поглощения для различных концентраций легирующих примесей, показавшие усиление пика поглощения с увеличением уровня легирования. Ключевые слова: детекторы инфракрасного излучения, структуры AlGaAs/GaAs, квантово-размерные гетероструктуры, квантовые ямы, межподзонные переходы, фотоотражение, зонная диаграмма.
- A. Rogalski. Infrared Phys. Technol., 43 (3), 187 (2002). DOI: 10.1016/S1350-4495(02)00140-8
- M.A.O. Hamed. PhD thesis in Technical Sciences (Manchester, The University of Manchester, 2006)
- A. Rogalski. Infrared Detectors (CRC Press, Boca Raton, 2000)
- А.М. Филачев, И.И. Таубкин, М.А. Тришенков. Твердотельная фотоэлектроника: Фоторезисторы и фотоприемные устройства (Физматкнига, М., 2012)
- В.В. Копытов, Г.В. Акиншина. Наука. Иннов. технол., 43, 134 (2005)
- C. Jirauschek. IEEE J. Quant. Electron., 45 (9), 1059 (2009). DOI: 10.1109/JQE.2009.2020998
- A.S. Dashkov, S.A. Khakhulin, D.A. Shapran, G.F. Glinskii, N.A. Kostromin, A.L. Vasiliev, S.N. Yakunin, O.S. Komkov, E.V. Pirogov, M.S. Sobolev, L.I. Goray, A.D. Bouravleuv. J. Semicond., 45 (2), 022901 (2024). DOI: 10.1088/1674-4926/45/2/022701
- А.С. Дашков, Л.Г. Герчиков, Л.И. Горай, Н.А. Костромин, А.Д. Буравлев. ФТП, 57 (5), 321 (2023). DOI: 10.21883/FTP.2023.05.56197.17k
- Электронный ресурс. SciPy. Fundamental algorithms for scientific computing in Python. Режим доступа: https://scipy.org/ (дата обращения: 24.10.2025)
- Электронный ресурс. NumPy. The fundamental package for scientific computing with Python. Режим доступа: https://numpy.org/ (дата обращения: 24.10.2025)
- О.С. Комков. ФТТ, 63 (8), 991 (2021). DOI: 10.21883/FTT.2021.08.51146.032
- L.I. Goray, E.V. Pirogov, M.S. Sobolev, A.S. Dashkov, M.M. Borisov, S.N. Yakunin, A.L. Vasiliev, P.A. Yunin, A.D. Bouravleuv. Mater. Sci. Semicond. Process., 169 (2024), 107875 (2024). DOI: 10.1016/j.mssp.2023.107875
- B. Jonsson, S.T. Eng. IEEE J. Quant. Electron., 26 (11), 2025 (1990). DOI: 10.1109/3.62122
- L.R. Ram-Mohan. Finite element and boundary element applications in quantum mechanics (Oxford University Press, Oxford, 2002)
- Л.К. Мартинсон, Е. В. Смирнов. Квантовая физика: учебное пособие для вузов (Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, М., 2021)
- C. Jirauschek, T. Kubis. Appl. Phys. Rev., 1 (1), 011307 (2014). DOI: 10.1063/1.4863665
- P. Harrison, A. Valavanis. Quantium wells, wires and dots: theoreticall and computation physics of semiconductor nanostructure (Josh Wiley \& Sons Inc., West Sussex, 2016)
- B.F. Levine. J. Appl. Phys., 74 (8), R1 (1993). DOI: 10.1063/1.354252
- H.C. Casey Jr., M.B. Panish. Heterostructure Lasers, Part A: Fundamental Principles (Academic, NY., 1978), Ch. 4, 5
- R. Kudrawiec, J. Andrzejewski, J. Misiewicz, D. Gollub, A. Forchel. Phys. Status Solidi (A), 202 (7), 1255 (2005). DOI: 10.1002/pssa.200460911
- M. Helm. The basic physics of intersubband transitions. Chapter In Semiconductors and semimetals, 62, 1 (Elsevier, Linz, 1999)
- S.D. Gunapala, B.F. Levine, L. Pfeiffer, K. West. J. Appl. Phys., 69 (9), 6517 (1991). DOI: 10.1063/1.348861