Инфракрасная спектроскопия анизотропного отражения и фотоотражения полупроводниковых кристаллов и наноструктур тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Хахулин Семен Андреевич

• Хахулин Семен Андреевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Хахулин Семен Андреевич

Введение

Список обозначений и сокращений

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ МОДУЛЯЦИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ ОТРАЖЕНИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ К ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМ МАТЕРИАЛАМ И СТРУКТУРАМ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1 Методы модуляционной спектроскопии отражения

1.1.1 Фотоотражение. Принцип формирования сигнала

1.1.2 Разностное отражение

1.1.3 Спектроскопия анизотропного отражения

1.2 Полупроводниковые сверхрешётки

1.2.1 Создание и энергетический спектр сверхрешёток

1.2.2 Применение методов модуляционной спектроскопии отражения для исследования полупроводниковых сверхрешёток

1.3 Ван-дер-ваальсовы кристаллы

1.3.1 Оптические свойства ван-дер-ваальсовых кристаллов

1.3.2 Исследование свойств ван-дер-ваальсовых кристаллов методами модуляционной спектроскопии отражения

1.4 Структуры с локализованным поверхностным плазмонным резонансом

1.4.1 Явление локализованного поверхностного плазмонного резонанса в наночастицах металла

1.4.2 Исследование оптических свойств массивов наночастиц металла методами поляризационной спектроскопии отражения

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СПЕКТРА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СВЕРХРЕШЁТОК МЕТОДОМ СПЕКТРОСКОПИИ ФОТООТРАЖЕНИЯ

2.1 Влияние уровня легирования полупроводниковых сверхрешёток ОаЛв/Л1хОа1-хАв на их спектральные особенности

2.2 Определение положения электронных мини-зон в многопериодных сверхрешётках ОаЛв/ЛкОаьхЛБ

2.3 Расчёт ТГц переходов в многопериодных сверхрешётках. Комплексный подход

ГЛАВА 3. ФУРЬЕ-СПЕКТРОСКОПИЯ АНИЗОТРОПНОГО ОТРАЖЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КРИСТАЛЛОВ И СТРУКТУР В СРЕДНЕМ ИК ДИАПАЗОНЕ

3.1 Описание принципа работы экспериментальной установки и метода регистрации сигнала

3.2 Влияние спектральной неоднородности эффективности модуляции на регистрируемый сигнал. Апробация метода

3.3 Особенности фазовой коррекции регистрируемых интерферограмм

ГЛАВА 4. ОПТИЧЕСКАЯ МОДУЛЯЦИОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ОТРАЖЕНИЯ ВАН-ДЕР-ВААЛЬСОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

4.1 Эпитаксиальные структуры ОаБе/ОаЛБ

4.1.1 Исследование электрических полей на интерфейсе эпитаксиальных

структур ОаБе/ОаЛБ методом спектроскопии фотоотражения

4.1.2 Анизотропное отражение эпитаксиальных структур ОаБе/ОаЛБ

4.2 Анизотропия оптических свойств кристаллов с орторомбической кристаллической решёткой

4.2.1 Исследование анизотропии поглощения и зонной структуры кристаллов селенида германия GeSe

4.2.2 Оптическая анизотропия кристаллов чёрного фосфора Ь^

ГЛАВА 5. ПОЛЯРИЗАЦИОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР С ПЛАЗМОННЫМИ НАНОЧАСТИЦАМИ МЕТАЛЛОВ

5.1 Исследование нанокластеров золота, образующихся на окисленной поверхности ^-GaAs(001)

5.1.1 Формирование нанокластеров золота и их характеризация

5.1.2 Исследование оптических свойств нанокластеров Au методами

поляризационной спектроскопии отражения и анизотропного отражения

5.2 Исследование оптических свойств системы с массивами алюминиевых

наноантенн на поверхности излучающей гетероструктуры GeSiSn/Si

5.2.1 Оптические свойства массивов алюминиевых наноантенн

5.2.2 Влияние прямоугольных алюминиевых наноантенн на оптическое излучение множественных квантовых ям GeSiSn/Si

Заключение

Благодарности

Список работ, опубликованных автором по теме диссертации

Список источников

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Инфракрасная спектроскопия анизотропного отражения и фотоотражения полупроводниковых кристаллов и наноструктур»

ВВЕДЕНИЕ

Прогресс в полупроводниковой технологии приводит к стремительному уменьшению размеров активной области полупроводниковых приборов. С одной стороны, за счёт снижения токов утечки и рассеяния электронов увеличивается производительность устройств. С другой стороны, следствием прогресса является усложнение профиля приборных наноструктур, что требует развития и применения высокочувствительных методов диагностики. Помимо этого, для развития индустрии полупроводниковой оптоэлектроники необходимо создание качественной элементной базы. Для отработки технологических процессов роста полупроводниковых кристаллов требуются мощные инструменты исследования их оптических и электронных свойств. Для данных целей можно выделить методы оптической модуляционной спектроскопии, в частотности спектроскопии отражения, — бесконтактные методы неразрушающей диагностики.

Спектральные особенности, связанные с резонансным поглощением света в полупроводниках, проявляются в спектрах обыкновенного отражения в виде небольших изменений коэффициента отражения на фоне всего отражённого излучения. Модуляционные методы позволяют избавиться от спектрально незначимого сигнала в спектре отражения и выделить особенности, связанные непосредственно с резонансным поглощением. В качестве модулируемого параметра может быть использовано встроенное электрическое поле в полупроводниковых материалах и структурах, модуляция которого осуществляется за счёт периодического возмущения приповерхностной области полупроводника лазерным излучением (спектроскопия фотоотражения). Также в качестве модулируемого параметра может быть использовано направление линейной поляризации зондирующего излучения, как это осуществляется в спектроскопии анизотропного отражения, благодаря чему возможно получать информацию не только об особенностях зонной структуры полупроводников, но и о различных поляризационных эффектах в них.

Методы модуляционной спектроскопии отражения позволяют исследовать широкий класс материалов и структур. Например, один из классов составляют квантово-размерные структуры, в частности сверхрешётки. На сегодняшний день актуально направление развития промышленной технологии многопериодных полупроводниковых сверхрешёток для создания на их основе компактных твердотельных приёмников и источников излучения ТГц диапазона. Для моделирования таких приборов необходимо знать точное положение электронных уровней в зоне проводимости, что может быть исследовано при помощи спектроскопии фотоотражения. Кроме того, фотоотражение может быть применено для исследования интерфейсов «эпитаксиальный слой — подложка» при эпитаксии ван-дер-ваальсовых полупроводников — перспективных и активно исследуемых материалов. Некоторые из них имеют ортогональную симметрию кристаллической решётки, что приводит к наличию неэквивалентных кристаллографических направлений и, соответственно, к анизотропии оптических свойств. Такие свойства могут быть исследованы методами поляризационной спектроскопии, в частности модуляционной спектроскопией анизотропного отражения.

Другим не менее перспективным направлением современного материаловедения, связанным с уменьшением активной области разрабатываемых приборных структур, является создание и исследование оптических наноантенн. Чаще всего они представлены в виде металлических наночастиц, в которых при воздействии оптическим излучением возникает локализованный поверхностный плазмонный резонанс. Данное явление приводит к значительному увеличению локального электрического поля вблизи частиц. Благодаря этому может быть кратно усилено оптическое излучение, вызванное рекомбинацией носителей заряда в активной области полупроводниковых структур, расположенных в увеличенном электрическом поле плазмонных наночастиц.

Таким образом, целью работы является разработка и развитие методов модуляционной оптической спектроскопии отражения, а также применение этих методов для исследования полупроводниковых монокристаллических материалов

и наноструктур; получение информации об энергетическом спектре материалов, об анизотропии их поглощения, а также об оптических свойствах плазмонных наночастиц и их взаимодействии с полупроводниковыми материалами и гетероструктурами.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

- при помощи спектроскопии фотоотражения экспериментально определить положение всех образующихся электронных мини-зон в полупроводниковых многопериодных сверхрешётках GaAs/AlxGal-xAs для дальнейшего расчёта межподзонных электрон-электронных переходов, а также исследовать особенности влияния сплошного легирования на оптические свойства таких наноструктур;

- разработать и реализовать на базе фурье-спектрометра новый способ измерения спектров анизотропного отражения полупроводниковых материалов и структур в ближнем и среднем ИК диапазоне;

- изучить оптическую анизотропию ван-дер-ваальсовых полупроводниковых материалов селенида галлия (GaSe), селенида германия (GeSe) и чёрного фосфора (Ь^) оптическими методами, в частности при помощи реализованного метода ИК фурье-спектроскопии анизотропного отражения и разностного отражения;

- по спектрам фотоотражения оценить взаимодействие эпитаксиальных слоёв GaSe с подложками GaAs различной кристаллографической ориентации;

- применить разработанный метод ИК фурье-спектроскопии анизотропного отражения для исследования нанокластеров золота, формируемых на поверхности естественно окисленной подложки ^-GaAs(001), в видимом и ближнем ИК диапазоне;

- изучить оптические свойства алюминиевых наноантенн, сформированных на поверхности излучающих наногетероструктур Gel-x-ySixSny/Si, методом ИК фурье-спектроскопии анизотропного отражения. Выявить особенности взаимодействия наноантенн с оптическим излучением гетероструктур.

В работе сделан упор на развитие и использование методов оптической модуляционной спектроскопии отражения: фотоотражения (ФО) и анизотропного

отражения, в том числе предложенного в данной работе метода ИК фурье-спектроскопии анизотропного отражения. Также использованы методы оптической спектроскопии обыкновенного отражения и пропускания, разностного отражения и фотолюминесценции (ФЛ).

В качестве объектов исследования в работе были выбраны:

- полупроводниковые сверхрешётки ОаЛв/Л1хОа1-хЛв различного периода и состава, выращенные методом молекулярно-пучковой эпитаксии;

- объёмные ван-дер-ваальсовы полупроводниковые кристаллы ОаБе, ОеБе, чёрный фосфор Ь-Р;

- наночастицы металлов (Ли и Л1) на поверхности ОаЛБ и наногетероструктур с множественными квантовыми ямами Ое1-х-у81хЗиу/81.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. По спектрам фотоотражения подобраны параметры сплошного легирования многопериодных сверхрешёток ОаЛв/Л1хОа1-хЛв, позволяющие детально исследовать их зонную структуру.

2. Экспериментально определено положение всех образующихся электронных мини-зон в полупроводниковых многопериодных сверхрешётках GaAs/A1xGal-xAs с уровнем легирования 1016 см-3.

3. Показано, что эпитаксия GaSe на подложках GaЛs(001) приводит к увеличению напряжённости электрического поля в приповерхностной области подложек, чего не наблюдается при эпитаксии на GaЛs(111) и (112) с более плотным расположением атомов на поверхности. В случае подложек GaAs(111) эпитаксия GaSe также приводит к появлению на интерфейсе механических напряжений.

4. Реализован новый метод ИК фурье-спектроскопии анизотропного отражения.

5. По полученным спектрам анизотропного отражения ван-дер-ваальсовых кристаллов Ь-Р и GeSe определены спектральные особенности их зонной структуры и оптического поглощения вблизи ширины запрещённой зоны Eg.

6. Методами анизотропного отражения и поляризованного отражения исследованы оптические свойства нанокластеров золота, образующихся в приповерхностной области естественно окисленной подложки ^-GaAs(001) при нанесении на неё тонкой плёнки золота и последующем отжиге структуры.

7. Методом анизотропного отражения определено спектральное положение двух мод плазмонного резонанса в оптических алюминиевых наноантеннах прямоугольной формы, сформированных на поверхности излучающей гетероструктуры Gel-x-ySixSny/Si.

8. Определено влияние оптических алюминиевых наноантенн на фотолюминесценцию гетероструктуры Gel-x-ySixSny/Si, выраженное в усилении сигнала ФЛ.

Практическая значимость работы:

- полученное при помощи метода фотоотражения положение энергетических уровней электронных мини-зон в полупроводниковых сверхрешётках позволяет моделировать твердотельные источники ТГц излучения на их основе;

- определяемые электрические поля на интерфейсе эпитаксиальных структур GaSe/GaAs с ориентацией подложки (001), (111) и (112) позволяют неразрушающим способом оценить влияние GaSe на подложки;

- при помощи реализованного метода ИК фурье-спектроскопии анизотропного отражения можно определить диапазоны линейного дихроизма полупроводниковых материалов с ортогональной симметрией кристаллической решётки (например, GeSe и Ь-Р) вблизи края их поглощения, а также положение прямого межзонного перехода в прямозонном полупроводниковом кристалле Ь-Р;

- реализованный метод ИК фурье-спектроскопии анизотропного отражения позволяет исследовать спектральные особенности локализованного плазмонного резонанса в наночастицах металлов в широком спектральном диапазоне от видимого до среднего ИК;

- по спектрам анизотропного отражения алюминиевых оптических наноантенн прямоугольной формы, сформированных на поверхности излучающих

гетероструктур Gel-x-ySixSny/Si, можно экспериментально определить наличие и положение резонансных мод локализованных плазмонов в наноантеннах;

- показано, что использование анизотропных по форме плазмонных наноантенн на поверхности излучающей гетеростурктуры Gel-x-ySixSny/Si приводит к усилению оптического излучения гетероструктуры.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Спектры фотоотражения полупроводниковых сверхрешёток GaAs/A1xGal-xAs позволяют определить энергетическое положение электронных мини-зон в этих квантово-размерных структурах.

2. В методе ИК фурье-спектроскопии анизотропного отражения спектральная неоднородность эффективности модуляции устраняется за счёт нормирования на спектр отражения, учитывающий эту неоднородность.

3. В спектрах анизотропного отражения полупроводников с орторомбической кристаллической решёткой регистрируется энергетический диапазон линейного дихроизма кристаллов и (в случае прямозонного полупроводника) энергия прямого межзонного перехода.

4. Метод ИК фурье-спектроскопии анизотропного отражения позволяет выявлять спектральные характеристики локализованного поверхностного плазмонного резонанса в металлических наночастицах прямоугольной формы, определяющие оптические свойства полупроводниковых структур, на которые они нанесены.

Достоверность и надёжность результатов экспериментов в данной работе обеспечена воспроизводимостью измеренных данных, а также сравнительным анализом полученных результатов с имеющимися теоретическими моделями и литературными данными (при их наличии).

Апробация результатов. Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях и симпозиумах:

- XXI, XXIII, XXV, XXVI всероссийская молодёжная конференция по физике полупроводников и наноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике (2019, 2021, 2023, 2024, Санкт-Петербург);

- Международная школа-конференция SPbOPEN (2023, Санкт-Петербург);

- Международная конференция ФизикА.СПб 2023 (Санкт-Петербург);

- Всероссийская конференция с международным участием «Наука настоящего и будущего» (2019, 2023);

- XXVI Международный симпозиум «Нанофизика и наноэлектроника» (2022, Нижний Новгород);

- XV и XVI Всероссийская конференция по физике полупроводников (2022, 2024, Нижний Новгород, Санкт-Петербург);

- Школа молодых учёных в рамках форума «Микроэлектроника» 2024 (Сириус, Сочи);

По теме диссертации опубликовано 10 научных статей, из них 6 — в российских журналах, включённых в текущий перечень ВАК, 4 — в журналах, входящих в международные базы цитирования Web of Science и/или Scopus; 1 патент на изобретение. Также опубликовано 16 работ в материалах и тезисах всероссийских и международных конференций.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, включающего 147 наименований. Основная часть диссертации изложена на 134 страницах машинописного текста. Работа содержит 51 рисунок и 10 таблиц.

Личный вклад автора заключался в разработке оптической схемы анизотропного отражения на базе фурье-спектрометра и реализации метода измерения, в планировании и непосредственном участии в проведении всех представленных в работе оптических измерений. Анализ и обсуждение всех экспериментальных и теоретических данных, представленных в работе. Участие в написании всех представленных научных статей и тезисов докладов.

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

СР — сверхрешётки

МП-СР — многопериодные сверхрешётки

ФО — фотоотражение

ФЛ — фотолюминесценция

АО — анизотропное отражение

ИК — инфракрасный

УФ — ультрафиолетовый

МПЭ — молекулярно-пучковая эпитаксия

КЯ — квантовая яма

МКЯ — множественные квантовые ямы

КРТ — кадмий-ртуть-теллур

АСМ — атомно-силовая микроскопия

ПЭМ — просвечивающая электронная микроскопия

ПЭМ ВР — просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения

PEM — англ. photoelastic modulator (фотоупругий модулятор) СЭМ — сканирующая электронная микроскопия

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ МОДУЛЯЦИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ ОТРАЖЕНИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ К ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМ МАТЕРИАЛАМ И СТРУКТУРАМ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1 Методы модуляционной спектроскопии отражения

1.1.1 Фотоотражение. Принцип формирования сигнала.

Фотоотражение (ФО, англ. рИо1огеАес1апсв (РЯ)) — бесконтактный неразрушающий вид модуляционной оптической спектроскопии отражения. Это один из немногих физических методов исследования, который эффективно используется не только для изучения электронной структуры объёмных полупроводниковых кристаллов, но и низкоразмерных структур [1, 2]. Будучи поверхностно чувствительным методом, ФО позволяет изучать электрические свойства поверхностей или границ раздела [3], определять значение напряжённости приповерхностного электрического поля и электрического потенциала [4], находить концентрацию носителей заряда или легирующей примеси [5], определять положение уровня Ферми на поверхности [6].

В спектроскопии фотоотражения переменным параметром является внутреннее (встроенное в структуру) электрическое поле. Его модуляция в образце осуществляется под воздействием излучения накачки (лазера), прерываемого с заданной частотой. Фотоиндуцированные электрон-дырочные пары, возникающие при такой накачке, частично спрямляют энергетические зоны у поверхности, уменьшая встроенное электрическое поле. Энергия излучения источника накачки обычно больше ширины запрещённой зоны исследуемого полупроводника. При этом есть возможность использовать модуляцию с энергией излучения меньше ширины запрещённой зоны через возбуждение примесных или поверхностных состояний [7]. Общий вид экспериментальной схемы фотоотражения показан на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 — Экспериментальная схема спектроскопии фотоотражения в общем виде

Механизм фотоиндуцированной модуляции встроенного электрического поля Гвс объясняется на рисунке 1.2 для случая полупроводника с «-типом проводимости.

Рисунок 1.2 — Модуляция электрического поля на примере полупроводника и-типа проводимости. В результате воздействия лазерного излучения на кристалл (а) появляются электрон-дырочные пары, изменяющие величину встроенного электрического поля (Ь) [2]

Область пространственного заряда обусловлена наличием поверхностных состояний и соответствующего перераспределения электронной плотности, в результате чего можно говорить о закреплении уровня Ферми Е? на поверхности (так называемом «пиннинге»). Занятые поверхностные состояния содержат отрицательный заряд (рисунок 1.2, а). Фотоиндуцированные электрон-дырочные пары разделяются встроенным электрическим полем, причём движение неосновных носителей (в данном случае дырок) направлено к поверхности. На ней они нейтрализуют захваченный заряд, уменьшая значение встроенного поля с ^Ъе до ^Ъе - ^ас, где ^ле — изменение встроенного электрического поля (рисунок 1.2, Ь) [2].

В данном виде спектроскопии измеряются относительные изменения коэффициента отражения:

/ДД\ = ЯоП - ^ V Я /pR

где — коэффициент отражения без воздействия лазера; Яоп — коэффициент отражения с воздействием лазера.

Форма линии спектров ФО обсуждается с точки зрения механизма электромодуляции. Режимы электромодуляции можно классифицировать в зависимости от соотношения значений характерных энергий: электрооптической йП и энергии уширения уровней Г. Электрооптическая энергия определяется следующим образом [8]:

1

йП = Ьц-)' (12)

где ¥ — значение электрического поля, ц — приведённая эффективная масса электрона и дырки в направлении электрического поля.

В литературе выделяется три режима электромодуляции [9]:

• Слабополевой режим, при котором наблюдается соотношение йП < Г;

• Среднеполевой режим, при котором йП > ¥ и ц¥а << Eg (а — параметр кристаллической решётки);

• Сильнополевой режим, при котором ЬП »Г и qFa ~ Eg.

Помимо описанных режимов электромодуляции, спектры ФО можно анализировать в рамках экситонной модели [1]. Взаимодействие электронов и дырок, как правило, не рассматривается в пределе высоких температур и электрических полей, так как кинетическая энергия свободных носителей больше энергии их кулоновского взаимодействия. Однако в ином предельном случае оптические переходы определяются таким взаимодействием, т.е. экситонами, что необходимо учитывать при рассмотрении спектров ФО.

При помещении полупроводника в однородное электрическое поле края энергетических зон Ее и Еу приобретают определённый наклон, зависящий от направления и величины напряжённости поля (рисунок 1.3, слева). Волновые функции электронов и дырок в области запрещённой зоны экспоненциально спадают, что указывает на ненулевую вероятность их нахождения внутри Eg. В результате возможны межзонные переходы при значениях энергии меньше Eg, в следствие чего при Е < Eg в спектре ФО получается характерный «хвост» [10].

Рисунок 1.3 — Слева: зонная диаграмма полупроводникового кристалла, помещённого в однородное электрическое поле (поле направлено справа-налево в плоскости рисунка [11]); справа: осцилляции мнимой части диэлектрической функции при наличии электрического поля

[12]

Интерференция падающих и отражённых от краёв зон электронов и дырок приводит к появлению осцилляций мнимой части диэлектрической функции при

энергиях фотонов больше ширины запрещённой зоны (рисунок 1.3, справа). Точка ц = 0 соответствует оптическому переходу «валентная зона - зона проводимости». Так как изменение коэффициента отражения АЯ связано с мнимой частью диэлектрической функции, то его значение так же будет осциллировать. Такие осцилляции получили название осцилляций Франца — Келдыша (ОФК) [2]. Математически вид спектра (АЯ/Я)^ описывается при помощи следующего выражения [13]:

1

Cr)PR а Е2(Е-Ед)

1 г

-2(Е-Е3)2—

gj з

(hn) 2

cos

/ 3

3(Е-Ед)2

\

\

3

(hn)2

+ в

)

,(1.3)

где в — фазовый фактор.

Доминирующее поле в структуре определяет период ОФК. Существует два предельных случая, которые необходимо рассмотреть. Если модуляция происходит в образце без внутреннего электрического поля, тогда ОФК определяются модулирующим полем FAC. Если в материале существует сравнительно большое электрическое поле а модуляция осуществляется небольшим FAC << ЕЬ:, тогда период ОФК задаётся FDC [14]. В этой работе также рассмотрен случай, когда значение FAC не сильно мало по сравнению со значением FDC. Показано, что даже при отношении FAc/FDc, достигающем 0,15, первые несколько осцилляций в спектре всё ещё определяются FDC.

e

1.1.2 Разностное отражение.

Помимо измерений спектров фотоотражения, где используется периодическое лазерное воздействие на образец и сигналы детектируются с использованием синхронного детектора, также может быть использован подход, известный в литературе как «разностное отражение» (англ. fast differential reflectance — FDR) [15]. В данном методе отдельно измеряются два спектра коэффициента отражения: при направленном на образец лазерном излучении Ron и при отсутствии воздействия лазера Roff. Принципиальным отличием от ранее

рассмотренного метода фотоотражения является отсутствие синхронного детектирования сигнала. Данный метод не является модуляционным, и после измерения соответствующих спектров отражения осуществляется расчёт разности DR = Roff - Ron, после чего данная разность нормируется DR/R = DR/Roff.

1.1.3 Спектроскопия анизотропного отражения.

Спектроскопия анизотропного отражения (АО, англ. reflectance anisotropy spectroscopy (RAS)) — высокочувствительный неразрушающий вид оптической модуляционной спектроскопии. В данном методе используется линейно поляризованный свет, направленный на поверхность образца под углом, близким к нормали [16]. При помощи фотоупругого модулятора осуществляется модуляция направления линейной поляризации падающего на образцы излучения. Поворот поляризации происходит в плоскости поверхности исследуемого образца. Посредством синхронного детектирования сигнала фотоприёмника измеряется следующая величина:

/ДЯ\ = 2(Rx - Ry) \ Я / ras Дх + ^y

где Rx — коэффициент отражения при поляризации падающего излучения в направлении оси x, Ry — коэффициент отражения при поляризации в направлении оси y (направления x и y перпендикулярны друг другу).

Метод АО — один из наиболее чувствительных методов диагностики поверхности полупроводниковых материалов [16]. Он хорошо зарекомендовал себя в исследованиях поверхностных явлений кубических кристаллов A3B5. Линейная оптическая реакция объёмного материала таких кристаллов на падающее по нормали излучение будет изотропной. Сигнал анизотропного отражения (АО) в данном случае может возникать только из-за анизотропии в поверхностной области, что позволяет диагностировать состояние поверхности полупроводниковых материалов.

В пионерской работе Аспнеса была исследована корреляция между получаемыми спектрами АО и измерениями дифракции быстрых электронов во

время роста полупроводниковых кристаллов методом молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ) [17]. В работе [18] установлено наличие однозначного соответствия между типом реконструкции поверхности GaAs(001) и спектром АО. Также данным методом возможен in situ мониторинг роста структур при газофазной эпитаксии из металлоорганических соединений [19], где высокое давление в ростовой камере препятствует использованию неоптических методов диагностики. Высокая чувствительность АО позволяет регистрировать на поверхностях материалов A3B5 адсорбированные плёнки толщиной менее одного атомного слоя [20] и контролировать in situ процесс ионного травления таких полупроводников [21]. Также данный метод спектроскопии широко применяется при исследовании органических плёнок и особенностей их роста на полупроводниковых подложках [22]. Кроме того, при помощи метода спектроскопии АО могут быть исследованы особенности двумерных полупроводниковых структур. Так, недавно была обнаружена анизотропия оптических свойств двойной квантовой ямы (ДКЯ) AlGaAs/GaAs/AlGaAs [23], возникающая вследствие асимметричности гетероструктуры.

Классическая схема экспериментальной установки [24] для измерений модуляционных спектров анизотропного отражения показана в общем виде на рисунке 1.4. При помощи линейного поляризатора оптическое излучение поляризуется под углом 45° к оси фотоупругого модулятора, после чего проходит через модулятор, где осуществляется вращение направления плоскости линейной поляризации в диапазоне от 45° до -45° с частотой 100 кГц. Далее это излучение попадает на исследуемый образец и, отражаясь, синхронно детектируется.

Щель монохроматора Синхронный усилитель

Рисунок 1.4 — Экспериментальная схема спектроскопии анизотропного отражения

Прерывистой линией на рисунке обозначен ход зондирующего луча. Стрелками на образце показаны перпендикулярные оси, вдоль которых осуществляется модуляция направления линейной поляризации. Оптический узел модулятора состоит из оптического материала, связанного с кварцевым пьезоэлектрическим преобразователем, с которым они настроены на одну рабочую частоту. При подключении данного узла к схеме управления в оптическом материале возникает зависящее от времени двулучепреломление. Амплитуда колебаний выбирается такой, чтобы разность оптической длины пути для обыкновенной и необыкновенной волн на пике колебаний была равна половине длины волны излучения. Данный режим работы фотоупругого модулятора называется полуволновым и обеспечивает поворот плоскости линейной поляризации излучения на угол 90° с частотой, равной удвоенной частоте колебаний пьезоэлектрического преобразователя. При помощи контроллера устанавливается необходимая величина оптической задержки и значение рабочей длины волны на фотоупругом модуляторе.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Хахулин Семен Андреевич, 2025 год

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Комков О. С. Инфракрасное фотоотражение полупроводниковых материалов A3B5 (Обзор) // Физика твёрдого тела. — 2021. — Т. 63, № 8. — С. 9911010.

2. Misiewicz J., Sitarek P., S<?k G., Kudrawiec R. Semiconductor heterostructures and device structures investigated by photoreflectance spectroscopy // Materials Science. — 2003. — Vol. 21, No. 3. — P. 263-320.

3. Журавлёв А. Г. Электронные состояния на поверхности GaAs с адсорбированными слоями цезия и сурьмы : дис. ... канд. физ.-мат. наук. — Новосибирск, 2010.

4. Hwang J. S., Chang C. C., Chen M. F., Chen C. C., Lin K. I., Tang F. C., Hong M., Kwo J. Schottky barrier height and interfacial state density on oxide-GaAs interface // Journal of Applied Physics. — 2003. — Vol. 94, No. 1. — P. 348-353.

5. Комков О. С., Пихтин А. Н., Жиляев Ю. В., Фёдоров Л. М. Определение концентрации свободных носителей заряда в сверхчистых эпитаксиальных слоях GaAs методом фотоотражения // Письма в журнал технической физики. — 2008. — Т. 34, № 1. — С. 81-87.

6. Yin X., Chen H. M., Pollak F. H., Chan Y., Montano P. A., Kirchner P. D., Pettit G. D., Woodall J. M. Photoreflectance study of the surface Fermi level at (001) n and p-type GaAs surfaces // Journal of Vacuum Science and Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. — 1992. — Vol. 10. — P. 131-136.

7. Klar P. J., Townsley C. M., Wolverson D., Davies J. J., Ashenford D. E., Lunn B. Photomodulated reflectivity of ZnixMnxTe/ZnTe multiple-quantum wells with below-bandgap excitation // Semiconductor Science and Technology. — 1995. — Vol. 10. — P. 1568.

8. Aspnes D. E., Rowe J. E. Asymptotic convolution integral for electric field effects on the interband dielectric function // Solid State Communications. — 1970. — Vol. 8, No. 14. — P. 1145-1149.

9. Aspnes D. E. Third-derivative modulation spectroscopy with low field electroreflectance // Surface Science. — 1973. — Vol. 37. — P. 418-442.

10. Shen H., Dutta M. Franz-Keldysh oscillations in modulation spectroscopy // Journal of Applied Physics. — 1995. — Vol. 78, No. 4. — P. 2151-2176.

11. Hosea T. J. C. Estimating critical point parameters of modulated reflectance spectra // Physica Status Solidi (b). — 1995. — Vol. 189, No. 2. — P. 531-542.

12. Aspnes D. E. Modulation spectroscopy/electric field effects on the dielectric function of semiconductors // Handbook on Semiconductors. Optical Properties of Solids. — 1980. — Vol. 2. — P. 109-154.

13. Aspnes D. E., Studna A. A. Schottky-barrier electroreflectance: application to GaAs // Physical Review B. — 1973. — Vol. 7. — P. 4605.

14. Shen H., Pollak F. H. Generalized Franz-Keldysh theory of electromodulation // Physical Review B. — 1990. — Vol. 42. — P. 7097.

15. Motyka M., Misiewicz J. Fast differential reflectance spectroscopy of semiconductor structures for infrared applications by using Fourier transform spectrometer // Applied Physics Express. — 2010. — Vol. 3, No. 11. — P. 112401.

16. Weightman P. et al. Reflection anisotropy spectroscopy // Reports on Progress in Physics. — 2005. — T. 68. — №. 6. — C. 1251.

17. Aspnes D. E. et al. Application of reflectance difference spectroscopy to molecular-beam epitaxy growth of GaAs and AlAs // Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. — 1988. — T. 6. — №. 3. — C. 13271332.

18. Kamiya I. et al. Reflectance-difference spectroscopy of (001) GaAs surfaces in ultrahigh vacuum //Physical Review B. — 1992. — T. 46. — №. 24. — C. 15894.

19. Richter W. Optical in situ surface control during MOVPE and MBE growth // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A: Physical and Engineering Sciences. — 1993. — T. 344. — №. 1673. — C. 453-467.

20. Berkovits V. L. et al. Origin of the optical anisotropy of GaAs (001) //Surface science. — 1999. — T. 441. — №. 1. — C. 26-32.

21. Doering C., Strassner J., Fouckhardt H. In-situ etch-depth control better than 5 nm with reflectance anisotropy spectroscopy (RAS) equipment during reactive ion etching (RIE): A technical RAS application // AIP Advances. — 2019. — Т. 9. — №. 7.

22. Sassella A. et al. Reflectance anisotropy spectroscopy applied to organic thin films: The role of the substrate //Organic Electronics. - 2018. - Т. 62. - С. 102-106.

23. Ruiz-Cigarrillo O. et al. Optical anisotropies of asymmetric double GaAs (001) quantum wells //Physical Review B. - 2021. - Т. 103. - №. 3. - С. 035309.

24. Berkovits V. L. et al. Fermi-level movement at GaAs (001) surfaces passivated with sodium sulfide solutions //Journal of applied physics. - 1991. - Т. 70. -№. 7. - С. 3707-3711.

25. Херман М. Полупроводниковые сверхрешетки; пер. с англ. М.: Мир, 1989. - 240 с.

26. Силин А.П. Полупроводниковые сверхрешетки // Успехи физических наук. — 1985. — Т. 147. — № 3. — С. 485-516.

27. Алфёров Ж.И. История и будущее полупроводниковых гетероструктур // Физика и техника полупроводников. — 1998. — Т. 32 — №1. — С. 3-18.

28. Комков О.С. Исследование эпитаксиальных слоёв GaAs и одиночных квантовых ям (In,Ga)As/GaAs методами фото- и электроотражения: ди^ канд. физ.-мат. наук / СПБГЭТУ «ЛЭТИ». - СПб, 2006. - 126 с.

29. Глинский Г.Ф. Полупроводники и полупроводниковые наноструктуры: симметрия и электронные состояния. СПб.: ООО «Технолит» / Изд-во «Технолит», 2008. - 324 с.

30. Ю П., Кардона М. Основы физики полупроводников / Пер. с англ. И.И. Решиной. Под ред. Б.П. Захарчени. - 3-е изд. - М.: Физмалит, 2002. - 560c.

31. Комков О.С. Полупроводниковые квантово-размерные структуры: учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2017. - 77 с.

32. Fox M, Ispasoiu R. Quantum wells, superlattices, and band-gap engineering // Springer Handbook of Electronic and Photonic Materials. - Cham: Springer, 2017.

33. Penello G. M. et al. Progress in symmetric and asymmetric superlattice quantum well infrared photodetectors //Annalen der Physik. - 2G19. - Т. 531. - №. 6. -С.18GG462.

34. Plis E. A. InAs/GaSb Type-II Superlattice Detectors //Advances in Electronics. - 2G14. - Т. 2G14. - №. 1. - С. 246769.

35. Yan C. et al. Novel semiconductor/superlattice distributed Bragg reflector: Experiment and simulation //Journal of luminescence. - 2GG7. - Т. 122. - С. 838-84G.

36. Изготовление терагерцового квантово-каскадного лазера с двойным металлическим волноводом на основе многослойных гетероструктур GaAs/AlGaAs / Р.А. Хабибуллин, Н.В. Щаврук, А.Ю. Павлов и др. // Физика и техника полупроводников. — 2G16. — Т. 5G — № 1G. — С. 1395-14GG.

37. Генерация терагерцового излучения в многослойных квантово-каскадных гетероструктурах / А.В. Иконников, КВ. Маремьянин, С.В. Морозов и др. // Письма в ЖТФ. — 2G17. — Т. 43 — № 7. — С. 86-94.

38. Ушаков Д.В., Садофьев Ю.Г., Samal N. Исследование способов уменьшения частоты генерации терагерцового квантово-каскадного лазера с каскадом, состоящим из двух квантовых ям // Физика и техника полупроводников.

— 2G12. — Т. 46 — № 11. — С. 143G-1434.

39. Генерация когерентного терагерцового излучения поляризованными электронно-дырочными парами в квантовых ямах GaAs/AlGaAs / А.В. Андрианов, П.С. Алексеев, Г.В. ^имко и др. // Физика и техника полупроводников. — 2G13.

— Т. 47 — № 11. — С. 1441-1445.

4G. AlGaAs/GaAs гетероструктуры с квантовыми ямами для длинноволновых KK-фотоприемников, работающих в спектральной области 8-1G ^m / Бутягин О.Ф., ^цавец Н.И., ^ган И.В. и др. // Письма в ЖТФ. — 2G12. — Т. 38 — № 9. — С. 81-87.

41. Лазерные излучатели (X = 808 нм) на основе гетероструктур AlGaAs/GaAs / А.А. Мармалюк, А.Ю. Андреев, В.П. ^няев и др. // Физика и техника полупроводников. — 2G14. — Т. 48 № 1. — С. 12G-124.

42. Тиристоры на основе гетероструктур GaAs-AlGaAs с полностью оптической связью / В.Г. Данильченко, В.И. Корольков, С.И. Пономарев и др. // Физика и техника полупроводников. — 2011. — Т. 45 — № 4. — С. 524-527.

43. Kudrawiec R. et al. Photoreflectance investigations of oscillator strength and broadening of optical transitions for GaAsSb-GaInAs/GaAs bilayer quantum wells // Applied physics letters. - 2004. - Т. 84. - №. 18. - С. 3453-3455.

44. Pikhtin A. N., Komkov O. S., Bugge F. Effect of electric field on the probability of optical transitions in InGaAs/GaAs quantum wells observed by photo-and electroreflectance methods // physica status solidi (a). - 2005. - Т. 202. - №2. 7. - С. 12701274.

45. Rygala M. et al. Investigating the physics of higher-order optical transitions in InAs/GaSb superlattices // Physical Review B. - 2021. - Т. 104. - №. 8. - С. 085410.

46. Motyka M. et al. Determination of energy difference and width of minibands in GaAs/AlGaAs superlattices by using Fourier transform photoreflectance and photoluminescence // Opto-Electronics Review. - 2011. - Т. 19. - №. 2. - С. 151-154.

47. Janiak F. et al. Advanced optical characterization of AlGaAs/GaAs superlattices for active regions in quantum cascade lasers // Optical and Quantum Electronics. - 2015. - Т. 47. - С. 945-952.

48. Novoselov K. S. et al. Electric field effect in atomically thin carbon films // Science. - 2004. - Т. 306. - №. 5696. - С. 666-669.

49. Novoselov K. S. et al. 2D materials and van der Waals heterostructures //Science. - 2016. - Т. 353. - №. 6298. - С. aac9439.

50. An C. et al. Anisotropic photoresponse of layered rhenium disulfide synaptic transistors // Chinese Physics B. - 2021. - Т. 30. - №. 8. - С. 088503.

51. Zulkefli A. et al. Gate-bias tunable humidity sensors based on rhenium disulfide field-effect transistors // Japanese Journal of Applied Physics. - 2020. - Т. 60. - №. SB. - С. SBBH01.

52. Long M. et al. Progress, challenges, and opportunities for 2D material based photodetectors //Advanced Functional Materials. - 2019. - Т. 29. - №. 19. - С. 1803807.

53. Liu Y. et al. Synthesis of low-symmetry 2D Ge (1- x) Sn x Se 2 alloy flakes with anisotropic optical response and birefringence //Nanoscale. - 2019. - Т. 11. - №. 48. - С. 23116-23125.

54. Yang Y. et al. In-plane optical anisotropy of low-symmetry 2D GeSe //Advanced Optical Materials. - 2019. - Т. 7. - №. 4. - С. 1801311.

55. Pi L. et al. Highly in-plane anisotropic 2D PdSe2 for polarized photodetection with orientation selectivity //Advanced Functional Materials. - 2021. - Т. 31. - №. 3. - С. 2006774.

56. Tolloczko A. et al. Anisotropic optical properties of GeS investigated by optical absorption and photoreflectance //Materials Advances. - 2020. - Т. 1. - №. 6. -С. 1886-1894.

57. Zelewski S. J., Kudrawiec R. Photoacoustic and modulated reflectance studies of indirect and direct band gap in van der Waals crystals //Scientific Reports. -2017. - Т. 7. - №. 1. - С. 15365.

58. Oliva R. et al. Pressure dependence of direct optical transitions in ReS2 and ReSe2 //npj 2D Materials and Applications. - 2019. - Т. 3. - №. 1. - С. 20.

59. Ho C. H., Lee H. W., Wu C. C. Polarization sensitive behaviour of the band-edge transitions inReS2 and ReSe2 layered semiconductors //Journal of Physics: Condensed Matter. - 2004. - Т. 16. - №. 32. - С. 5937.

60. Ho C. H., Huang Y. S., Tiong K. K. In-plane anisotropy of the optical and electrical properties of ReS2 and ReSe2 layered crystals //Journal of alloys and compounds. - 2001. - Т. 317. - С. 222-226.

61. Hutter E., Fendler J. H. Exploitation of localized surface plasmon resonance //Advanced materials. - 2004. - Т. 16. - №. 19. - С. 1685-1706.

62. Giannini V. et al. Plasmonic nanoantennas: fundamentals and their use in controlling the radiative properties of nanoemitters //Chemical reviews. - 2011. - Т. 111. - №. 6. - С. 3888-3912.

63. Ekinci Y., Solak H. H., Loffler J. F. Plasmon resonances of aluminum nanoparticles and nanorods //Journal of Applied Physics. - 2008. - Т. 104. - №. 8.

64. Lecarme O. et al. Robust and versatile light absorption at near-infrared wavelengths by plasmonic aluminum nanorods //ACS Photonics. - 2014. - T. 1. - №. 6.

- C. 538-546.

65. Martin J., Plain J. Fabrication of aluminium nanostructures for plasmonics //Journal of Physics D: Applied Physics. - 2014. - T. 48. - №. 18. - C. 184002.

66. Janas A. et al. Nanostructure phase and interface engineering via controlled Au self-assembly on GaAs (001) surface //Applied Surface Science. - 2019. - T. 492. -C. 703-710. https://doi.org/10.1016Zj.apsusc.2019.06.

67. Berkovits V. L. et al. Dissimilar gold nanoclusters at GaAs (0 0 1) surface: Formation chemistry, structure, and localized plasmons //Applied Surface Science. -2020. - T. 507. - C. 144982.

68. Berkovits V. L. et al. Polarization Spectroscopy of Anisotropic Plasmons in Self-Oriented Nanoclusters of Gold on Monolayer of Nitrogen Atoms Chemisorbed at GaAs (001) Surface //physica status solidi (b). - 2022. - T. 259. - №. 1. - C. 2100394.

69. Berkovits V. L. et al. Plasmon spectroscopy of anisotropic gold nanoclusters on GaAs (001) surface passivated by sulphur atoms //Semiconductors. - 2023. - T. 57. -№. 7. - C. 321-325.

70. Berkovits V. L. et al. Plasmonic anisotropy of In nanocluster arrays on InAs (001) surface observed by differential reflectance spectroscopy //Surface Science. - 2015.

- T. 632. - C. L9-L12.

71. Kosobukin V. A., Korotchenkov A. V. Plasmonic reflectance anisotropy spectroscopy of metal nanoparticles on a semiconductor surface //Physics of the Solid State. - 2016. - T. 58. - C. 2536-2544.

72. Berkovits V. L. et al. Reflectance anisotropy spectroscopy of metal nanoclusters formed on semiconductor surface //JETP letters. - 2014. - T. 98. - C. 614618.

73. Goray L. et al. Matched characterization of super-multiperiod superlattices //Journal of Physics D: Applied Physics. - 2020. - T. 53. - №. 45. - C. 455103.

74. Goray L. I. et al. High-precision characterization of super-multiperiod AlGaAs/GaAs superlattices using X-ray reflectometry on a synchrotron source //Technical Physics Letters. - 2021. - Т. 47. - №. 10. - С. 757-760.

75. Goray L. I. et al. Matched X-ray reflectometry and diffractometry of super-multiperiod heterostructures grown by molecular beam epitaxy //Semiconductors. - 2019.

- Т. 53. - С. 1910-1913.

76. Goray L. I. et al. Deep X-Ray Reflectometry of Supermultiperiod A 3 B 5 Structures with Quantum Wells Grown by Molecular-Beam Epitaxy //Technical Physics.

- 2020. - Т. 65. - С. 1822-1827.

77. Vasilkova E. I. et al. Carrier density distribution in AlGaAs/GaAs superlattices with different numbers of quantum wells determined by capacitance-voltage profiling //Physica Scripta. - 2024. - Т. 99. - №. 2. - С. 025951.

78. Dohler G. H., Ploog K. 5 LO DOPING (nipi) SUPERLATTICES //Synthetic Modulated Structures: Materials Science and Technology Series. - 2013. - С. 163.

79. Шайблер, Г. Э. Исследование электронных свойств поверхности и внутренних границ раздела эпитаксиальных слоёв GaAs методом спектроскопии фотоотражения: специальность 01.04.10 «Физика полупроводников»: диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук / Шайблер Генрих Эрнстович; Институт физики полупроводников Сибирское отделение Российская академия наук. - Новосибирск, 2001. - 56 с.

80. Hosea T. J. C. Estimating Critical-Point Parameters from Kramers-Kronig Transformations of Modulated Reflectance Spectra //physica status solidi (b). - 1994. -Т. 182. - №. 1. - С. K43-K47.

81. Pikhtin A. N., Komkov O. S., Bazarov K. V. Effect of external electric field on the probability of optical transitions in InGaAs/GaAs quantum wells //Semiconductors. - 2006. - Т. 40. - С. 592-597.

82. Kudrawiec R. et al. Fermi level shift in GaInNAsSb/GaAs quantum wells upon annealing studied by contactless electroreflectance //Applied physics letters. - 2007.

- Т. 90. - №. 6.

83. Jirauschek C, Kubis T. Modeling techniques for quantum cascade lasers. Appl Phys Rev — 2014. — T. 1 — № 1 — C. 011307.

84. Vukmirovic N, Wang L-W. Quantum Dots: Theory. // Comprehensive Nanoscience and Technology. - London: Academic Press, 2011.

85. Glinskii G. F. et al. Multiband coupling and electronic structure ofshort-period (GaAs) N/(AlAs) N (001) superlattices //Nanotechnology. - 2000. - T. 11. - №. 4. - C. 233.

86. Glinskii G. F., Mironova M. S. Effective Hamiltonians for heterostructures based on direct-gap III-V semiconductors. The kp perturbation theory and the method of invariants //Semiconductors. - 2014. - T. 48. - C. 1324-1334.

87. Mironova M. S. et al. Determination of InSb/AllnSb quantum well energy spectrum //Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2014. - T. 541. - №.

I. - C. 012085.

88. Dashkov A. S. et al. Simulation of the energy-band structure of superlattice of quaternary alloys of diluted nitrides //Semiconductors. - 2023. - T. 57. - №. 3. - C. 203-210.

89. Belkin M. A., Capasso F. New frontiers in quantum cascade lasers: high performance room temperature terahertz sources //Physica Scripta. - 2015. - T. 90. - №.

II. - C. 118002.

90. Liu P. Q. et al. Highly power-efficient quantum cascade lasers //Nature Photonics. - 2010. - T. 4. - №. 2. - C. 95-98.

91. Bussetti G. et al. Infrared reflectance anisotropy spectroscopy of Si (111)-2* 1: Surface excitons and polarons //Physical Review B—Condensed Matter and Materials Physics. - 2005. - T. 72. - №. 15. - C. 153316.

92. P.R. Griffiths, J.A. De Haseth. Fourier transform infrared spectrometry. / Ed. J.D. Winefordner - Chichester, UK: John Wiley and Sons, 2007.

93. Aspnes D. E. Above-bandgap optical anisotropies in cubic semiconductors: A visible-near ultraviolet probe of surfaces //Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics Processing and Phenomena. - 1985. - T. 3. - №. 5. - C. 1498-1506.

94. Hipps K. W., Crosby G. A. Applications of the photoelastic modulator to polarization spectroscopy //Journal of Physical Chemistry. - 1979. - Т. 83. - №. 5. - С. 555-562.

95. Kemp J. C. Piezo-optical birefringence modulators: new use for a long-known effect //Journal of the Optical Society of America. - 1969. - Т. 59. - №. 8. - С. 950-954.

96. Kaspari C., Pristovsek M., Richter W. A fast reflectance anisotropy spectrometer for in situ growth monitoring //physica status solidi (b). - 2005. - Т. 242. -№. 13. - С. 2561-2569.

97. B.C. Smith. Fundamentals of Fourier transform infrared spectroscopy. -Boca Raton: CRC press, 2011.

98. Harrison P. et al. A rapid reflectance anisotropy spectrometer //Measurement Science and Technology. - 2001. - Т. 12. - №. 12. - С. 2185.

99. J.C. Kemp. Hinds Instruments, Inc., Hillsboro, OR, 27 (1987).

100. Wang B., List J. Basic optical properties of the photoelastic modulator part I: useful aperture and acceptance angle //Polarization Science and Remote Sensing II. -SPIE, 2005. - Т. 5888. - С. 436-443.

101. Oakberg T. C., Trunk J. G., Sutherland J. C. Calibration of photoelastic modulators in the vacuum UV //Polarization Analysis, Measurement, and Remote Sensing III. - SPIE, 2000. - Т. 4133. - С. 101-111.

102. Buffeteau T. et al. Calibration procedure to derive IRRAS spectra from PM-IRRAS spectra //Applied Spectroscopy. - 2000. - Т. 54. - №. 11. - С. 1646-1650.

103. Green M. J., Barner B. J., Corn R. M. Real-time sampling electronics for double modulation experiments with Fourier transform infrared spectrometers //Review of scientific instruments. - 1991. - Т. 62. - №. 6. - С. 1426-1430.

104. Barner B. J. et al. Polarization modulation Fourier transform infrared reflectance measurements of thin films and monolayers at metal surfaces utilizing realtime sampling electronics //Analytical Chemistry. - 1991. - Т. 63. - №. 1. - С. 55-60.

105. Firsov D. D. et al. Evaluation of nitrogen incorporation into bulk 4H-SiC grown on seeds of different orientation from optical absorption spectra //Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2016. - Т. 741. - №. 1. - С. 012043.

106. Hutson M. S., Braiman M. S. Direct phase correction of differential FT-IR spectra //Applied spectroscopy. - 1998. - Т. 52. - №. 7. - С. 974-984.

107. Фирсов Д. Д., Комков О. С. Фотомодуляционная ИК фурье-спектроскопия полупроводниковых структур: особенности фазовой коррекции и применение метода. // Письма в журнал технической физики. — 2013. — Т. 39 — № 23 — С. 87-94.

108. Rose K. C. et al. Representative reflectance anisotropy spectra from Al (x) Ga (1- x) As layers (x= 0 to 1.0) grown on GaAs (001) by molecular beam epitaxy //Applied physics letters. - 1995. - Т. 66. - №. 15. - С. 1930-1932.

109. Сорокин С. В. и др. Молекулярно-пучковая эпитаксия двухмерных слоев GaSe на подложках GaAs(001) и GaAs(112): структурные и оптические свойства. // Физика и техника полупроводников — 2019. — Т. 53 — С. 1152.

110. Chen M. W. et al. Large-grain MBE-grown GaSe on GaAs with a Mexican hat-like valence band dispersion //npj 2D Materials and Applications. - 2018. - Т. 2. -№. 1. - С. 2.

111. Dai Z. R., Ohuchi F. S. Vacancy ordering of Ga2Se3 at GaSe/GaAs(100) interface //Applied physics letters. - 1998. - Т. 73. - №. 7. - С. 966-968.

112. Dai Z. R. et al. Microstructure evolution of GaSe thin films grown on GaAs (100) by molecular beam epitaxy //Journal of applied physics. - 1999. - Т. 85. - №. 5. -С. 2603-2608.

113. Комков О. С., Пихтин А. Н., Жиляев Ю. В. Диагностика арсенида галлия методом фотоотражения. // Материалы электронной техники. — Т. 1. — С. 45-48.

114. Пихтин А. Н., Тодоров М. Т. Фотоотражение арсенида галлия. // Физика и техника полупроводников. — 1993. — Т. 27. — № 7, С. 1139-1145.

115. Лазаренкова, О. Л. Моделирование спектров фотопропускания и фотоотражения квантово-размерных гетероструктур: специальность 01.04.10

«Физика полупроводников»: диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук / Лазаренкова Ольга Леонидовна; Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ». -Санкт-Петербург, 1999. - 159 с.

116. Komissarova T. A. et al. Electronic, structural and chemical properties of GaAs/ZnSe heterovalent interfaces as dependent on MBE growth conditions and ex situ annealing //Semiconductor Science and Technology. - 2017. - Т. 32. - №2. 4. - С. 045012.

117. Hughes P. J., Weiss B. L., Hosea T. J. C. Analysis of Franz-Keldysh oscillations in photoreflectance spectra of a AlGaAs/GaAs single-quantum well structure // Journal of applied physics. - 1995. - Т. 77. - №. 12. - С. 6472-6480.

118. Komkov O. S. et al. Excitonic effects and Franz-Keldysh oscillations in photoreflectance of ultrapure GaAs epilayers //physica status solidi (a). - 2009. - Т. 206. - №. 5. - С. 842-846.

119. Scimeca T. et al. Surface chemical bonding of selenium-treated GaAs (111) A,(100), and (111) B //Physical Review B. - 1992. - Т. 46. - №. 16. - С. 10201.

120. Rumaner L. E., Olmstead M. A., Ohuchi F. S. Interaction of GaSe with GaAs (111): formation of heterostructures with large lattice mismatch //Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing, Measurement, and Phenomena. - 1998. - Т. 16. - №. 3. - С. 977-988.

121. Ohtake A., Goto S., Nakamura J. Atomic structure and passivated nature of the Se-treated GaAs (111) B surface //Scientific reports. - 2018. - Т. 8. - №. 1. - С. 1220.

122. Silver M. et al. Strain-induced valence-subband splitting in III-V semiconductors //Physical Review B. - 1992. - Т. 46. - №. 11. - С. 6781.

123. Пихтин А.Н., Тодоров М.Т. Фотоотражение полуизолирующего GaAs при hro < Eg // Физика и техника полупроводников — 1994 — Т. 28 — № 6 — С. 1068-1075.

124. Батавин, В. В. Измерение параметров полупроводниковых материалов и структур / В. В. Батавин, Ю. А. Концевой, Ю. В. Федорович. - Москва : Радио и связь, 1985. - 264 с.

125. Пихтин, А. Н. Квантовая и оптическая электроника : учебник для студентов высших учебных заведений / А. Н. Пихтин. - Москва : Высшая школа, 2012. - 655 с. - ISBN 978-5-4372-0004-9.

126. Kato K., Tanno F., Umemura N. Sellmeier and thermo-optic dispersion formulas for GaSe (Revisited) //Applied optics. - 2013. - Т. 52. - №. 11. - С. 2325-2328.

127. Yap W. C. et al. Layered material GeSe and vertical GeSe/MoS 2 pn heterojunctions // Nano Research. — 2018. — Т. 11. — С. 420-430.

128. Yang Y. et al. In-plane optical anisotropy of low-symmetry 2D GeSe // Advanced Optical Materials. - 2019. - Т. 7. - №. 4. - С. 1801311.

129. Valiukonis G. et al. Reflectance and thermoreflectance spectra and energy band structure of GeSe crystals //physica status solidi (b). - 1983. - Т. 117. - №. 1. - С. 81-92.

130. Tolloczko A. et al. Optical properties of orthorhombic germanium selenide: an anisotropic layered semiconductor promising for optoelectronic applications //Journal of Materials Chemistry C. - 2021. - Т. 9. - №. 41. - С. 14838-14847.

131. Wang X., Lan S. Optical properties of black phosphorus //Advances in Optics and photonics. - 2016. - Т. 8. - №. 4. - С. 618-655.

132. Xia F. et al. Black phosphorus and its isoelectronic materials //Nature Reviews Physics. - 2019. - Т. 1. - №. 5. - С. 306-317.

133. Huang L. et al. Waveguide-integrated black phosphorus photodetector for mid-infrared applications //ACS nano. - 2018. - Т. 13. - №. 1. - С. 913-921.

134. Akahama Y., Endo S., Narita S. Electrical properties of black phosphorus single crystals //Journal of the Physical Society of Japan. - 1983. - Т. 52. - №. 6. - С. 2148-2155.

135. Deng B. et al. Progress on black phosphorus photonics //Advanced Optical Materials. - 2018. - Т. 6. - №. 19. - С. 1800365.

136. Chen C. et al. Bright mid-infrared photoluminescence from thin-film black phosphorus //Nano letters. - 2019. - Т. 19. - №. 3. - С. 1488-1493.

137. Zhang Y. et al. Wavelength-tunable mid-infrared lasing from black phosphorus nanosheets //Advanced Materials. - 2020. - Т. 32. - №. 17. - С. 1808319.

138. O. Madelung. Semiconductors: Data handbook. Springer, 2004

139. Yoshiie T., Bauer C. L., Milnes A. G. Interfacial reactions between gold thin films and GaAs substrates //Thin Solid Films. - 1984. - T. 111. - №. 2. - C. 149-166.

140. Barcz A. J., Kaminska E., Piotrowska A. Fundamental and practical aspects of alloying encapsulated gold-based contacts to GaAs //Thin solid films. - 1987. - T. 149.

- №. 2. - C. 251-260.

141. Resch U. et al. Thermal desorption of amorphous arsenic caps from GaAs (100) monitored by reflection anisotropy spectroscopy //Applied surface science. - 1993.

- T. 63. - №. 1-4. - C. 106-110.

142. Cooke C. J., Hume-Rothery W. The equilibrium diagram of the system goldgallium //Journal of the less common metals. - 1966. - T. 10. - №. 1. - C. 42-51.

143. Vasily Klimov, Nanoplasmonics, Taylor&Francis, 2013.

144. Ma L. et al. Nanoantenna-enhanced light-emitting diodes: Fundamental and recent progress // Laser & Photonics Reviews. - 2021. - T. 15. - №. 5. - C. 2000367.

145. Bakker R. M. et al. Nanoantenna array-induced fluorescence enhancement and reduced lifetimes //New Journal of Physics. - 2008. - T. 10. - №. 12. - C. 125022.

146. Ren M. et al. Linearly polarized light emission from quantum dots with plasmonic nanoantenna arrays //Nano letters. - 2015. - T. 15. - №. 5. - C. 2951-2957.

147. Mertens H., Polman A. Plasmon-enhanced erbium luminescence //Applied Physics Letters. - 2006. - T. 89. - №. 21.