61-79

Научная статья
УДК 62-4
https://doi.org/10.25686/2306-2819.2022.2.61

Релаксационный спад стимулированного фотонного эха как ключевой параметр оценки условий получения тонкоплёночных активных сред

И. И. Попов¹, Р. В. Юсупов², К. А. Волков¹, А. Г. Козырев¹, С. А. Мальцева¹,
А. В. Мороз¹, А. В. Петров²
¹Поволжский государственный технологический университет,
Российская Федерация, 424000, Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3
² Казанский (Приволжский) федеральный университет,
Российская Федерация, 420008, Казань, ул. Кремлевская, 18
biht.orol@gmail.com

АННОТАЦИЯ

Сообщается о технологических особенностях получения методом магнетронного распыления и функционирования 12 видов исследуемых плёнок, о снятии спектров пропускания оптического излучения этими тонкими плёнками на основе оксида цинка и определении по этим спектрам толщины и количества слоёв плёнок, о результатах исследования топологии поверхности девяти видов тонких плёнок, как трёхслойных, так и двухслойных, полученных на основе оксида цинка с выявлением наиболее приемлемого при их формировании соотношения концентрации кислорода к аргону в камере магнетронного распыления, составляющего 25 к 75 %. Демонстрируется применимость релаксационного спада стимулированного фотонного эха (СФЭ) в плёнках ZnO\Si(B)\Si(P) как метода определения времени релаксации возбуждённых квантовых состояний Т₁ и отражения соотношения концентраций газов кислорода и аргона в камере магнетронного распыления, наиболее эффективного с позиции получения наибольшей амплитуды СФЭ, и как метода отражения роли дырок и электронов, инжектируемых с подслоёв легированного кремния в рабочий слой оксида цинка и идентификации вида трионов, возбуждаемых в тонких плёнках при комнатной температуре.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

тонкоплёночные активные среды для наноэлектроники; поверхностные дефекты кристаллической решётки; зондовая микроскопия; локализованные трионы; фотонное эхо; время необратимой продольной релаксации Т₁

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ (PDF)

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Работа Юсупова Р. В. и Петрова А. В. выполнялась при поддержке программы «Приоритет-2030» Казанского федерального университета.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Электрические и оптические свойства пленок оксида цинка, нанесенных методом ионнолучевого распыления оксидной мишени/ А.П. Достанко, О.А. Агеев, Д.А. Голосов и др. // Физика и техника полупроводников. 2014. Т.48. Вып. 9. С. 1274-1279.
2. Вольпян, О.Д., Обод Ю.А., Яковлев П.П. Получение оптических пленок оксида цинка магнетронным распылением на постоянном и переменном токе // Прикладная физика. 2010. № 3. С. 24-30.
3. Electrochemical stability enhancement in reactive magnetron sputtered vn films upon annealing treatment / A. Achour, M. Islam, I. Ahmad et al // Coatings. 2019. Vol. 9. No. 2. Pp. 1-7. https://doi.org/10.3390/coatings9020072.
4. Correlative experimental and theoretical investigation of the angle-resolved composition evolution of thin films sputtered from a compound mo2bc target / J. Achenbach, S. Mráz, D. Primetzhofer et al.// Coatings. 2019. Vol. 9. No. 3. Pp. 1-14. https://doi.org/10.3390/coatings9030206.
5. Cougnon F., Depla D. The seebeck coefficient of sputter deposited metallic thin films: the role of process conditions // Coatings. 2019. Vol. 9. No. 5. Pp. 1-13 / https://www.mdpi.com/2079-6412/9/5/299
6. Gas sensing with nanoplasmonic thin films composed of nanoparticles (au, ag) dispersed in a cuomatrix / M. Proença, M. Rodrigues, J. Borges et al.// Coatings. 2019. Vol. 9. No. 5. Pp. 1-11. https://www.mdpi.com/2079-6412/9/5/337.
7. Nickel film deposition with varying rf power for the reduction of contact resistance in NiSi / S. Eadi, H. Song, H. Song et al. // Coatings. 2019. Vol. 9. No. 6. Pp. 1-9/ https://www.mdpi.com/2079-6412/9/6/349.
8. Experimental and modeling study of the fabrication of mg nano-sculpted films by magnetron sputtering combined with glancing angle deposition / H.Liang, X. Geng, W. Li et al. // Coatings. 2019. Vol. 9. No. 6. Pp. 1-12. https://www.mdpi.com/2079-6412/9/6/361.
9. Phase Selectivity in cr and n co-doped TiO2films by modulated sputter growth and post-deposition flash-lamp-annealing / R. Gago, S. Prucnal,R. Hübner et al. // Coatings. 2019. Vol. 9. No. 7. Pp. 1-13. https://www.mdpi.com/2079-6412/9/7/448.
10. The effect of RF sputtering conditions on the physical characteristics of deposited GeGaN thin film / C. Thao, D. Kuo, T. Tuan et al. // Coatings. 2019. Vol. 9. No. 10. Pp. 3-10/ ttps://www.mdpi.com/2079-6412/9/10/645.
11. Фотонное эхо как метод диагностирования возможностей ловушек экситонов и трионов в наноэлектронном приборостроении / И. И. Попов, А. В. Мороз, А. А. Гладышева и др. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2021. № 1(49). С. 80-87. DOI: https://doi.org/10.25686/2306-2819.2021.1.80
12. Возможности магнетронного распыления в создании ловушек экситонов и трионов для наноэлектронного приборостроения / И. И. Попов, А. В. Мороз, А. А. Гладышева и др. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2021. № 1(49). С. 63-77. DOI: https://doi.org/10.25686/2306-2819.2021.1.63.
13. Вашурин Н.С., Попов И.И. , Путилин С.Э. Фотонное эхо как метод исследования дефектной структуры поверхности кристаллических волокон тонких текстурированных пленок // Известия РАН. Серия физическая. 2017. Т. 81. № 5. С. 597-601.
14. Фемтосекундная магнитооптика на основе фотонного эха/ И.И. Попов, Н.С. Вашурин, С.Э. Путилин и др. // Известия РАН. Серия физическая. 2017. Т. 81. № 5. С. 594-597.
15. Квантово-размерные объекты в виде ловушек экситонов и трионов и их роль при экситонном частичном блокировании мемристорных свойств тонких пленок оксида цинка / И. И. Попов, А. В. Мороз, Д. В. Минеев и др. // Известия РАН. Серия физическая. 2021. Т. 85. № 2. С. 273–280.
16. Маныкин Э. А., Самарцев В. В. Оптическая эхоспектроскопия. М.: Наука, 1984. 270 с.
17. Выбор материалов и нанотехнология изготовления комбинированного мемристорного-диодного кроссбара – основа аппаратной реализации нейропроцессора / А.Д. Писарев, А.Н. Бусыгин, А.Н. Бобылев и др. // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2019. Т. 5. № 4 (20). С. 200-219.
18. Magnetic-Field Control of Photon Echo from the Electron-Trion System in a CdTe Quantum Well: Shuffling Coherence between Optically Accessible and Inaccessible States / L. Langer, S.V. Poltavtsev, I.A. Yugova et al. // Phys.Rev. Lett. 2012. Vol. 109. Pp. 157403–157408. Doi. 10.1103/PhysRevLett.109.157403
19. Аccess to long-term optical memories using photon echoes retrieved from semiconductor spins / L. Langer, S.V. Poltavtsev, I.A. Yugova et al. // Nature Photon. 2014. Vol. 8. №. 11. Pp. 851-857.
20. Фотонное эхо на локализованных экситонах в полупроводниковых наноструктурах/ С.В. Полтавцев, И.А. Югова, И.А. Акимов и др. // Физика твердого тела. 2018. Т. 60. №. 8. С.1587–1596.
21. Фотонное эхо как метод фемтосекундной магнитооптической спектроскопии тонких текстурированных пленок / И.И. Попов, Н.С. Вашурин, Е.А. Виноградов и др. // Известия РАН. Серия физическая. 2018. Т. 82. № 8. С. 1113-1116.

Для цитирования: Попов И. И., Юсупов Р. В., Волков К. А., Козырев А. Г., Мальцева С. А., Мороз А. В., Петров А. В. Релаксационный спад стимулированного фотонного эха как ключевой параметр оценки условий получения тонкоплёночных активных сред // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2022. № 2 (54). С. 61-79. DOI: https://doi.org/10.25686/2306-2819.2022.2.61