Вестник Томского государственного университета №1 2005

Стр.1

Стр.2

Стр.3

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВЕСТНИК ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ОБЩЕНАУЧНЫЙ ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ № 285 Январь Серия «Физика» Свидетельства о регистрации: бумажный вариант № 018694, электронный вариант № 018693 выданы Госкомпечати РФ 14 апреля 1999 г. ISSN: печатный вариант – 1561-7793; электронный вариант – 1561-803Х от 20 апреля 1999 г. Международного Центра ISSN (Париж) СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСК, посвященный 50-летию организации в ТГУ научного и образовательного направлений по физике полупроводников СОДЕРЖАНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ.................................................................................................................................................................................2 ИСТОРИЯ ФОРМИРОВАНИЯ НАУЧНОГО И ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО НАПРАВЛЕНИЙ Вяткин А.П., Кривов М.А., Лаврентьева Л.Г. История организации и становления научного направления по физике полупроводников в Томском университете и Сибирском физико-техническом институте ....................................... 3 Романова И.Д. Научно-исследовательскому институту полупроводниковых приборов 40 лет................................................. 13 Лаврентьева Л.Г., Ивонин И.В. Основные этапы развития научного направления по эпитаксии полупроводников в СФТИ............................................................................................................................................................................................. 17 Воеводин В.Г. Лаборатория полупроводникового материаловедения СФТИ.............................................................................. 24 Хлудков С.С. Становление и развитие лаборатории физики полупроводников.......................................................................... 28 Вяткин А.П., Вилисов А.А. Развитие физико-технологических основ создания полупроводниковых приборов ................... 33 Войцеховский А.В., Коханенко А.П. Высокочувствительные приемники оптического излучения......................................... 39 Мокроусов Г.М. Физико-химические аспекты электронного материаловедения........................................................................ 43 Войцеховский А.В., Гаман В.И., Гермогенов В.П., Ивонин И.В., Лаврентьева Л.Г., Мокроусов Г.М. Подготовка специалистов в области физики и техники полупроводников в Томском госуниверситете.................................................. 47 НАУЧНЫЕ СТАТЬИ (ОБЗОРЫ) Караваев Г.Ф., Гриняев С.Н., Чернышов В.Н. Исследование электронных процессов в наноструктурах............................ 53 Воеводин В.Г., Чалдышев В.А. Исследование тройных полупроводников A2B4C5 2 .................................................................. 63 Лаврентьева Л.Г., Вилисова М.Д., Ивонин И.В. Газофазовая эпитаксия арсенида галлия..................................................... 74 Хлудков С.С. Диффузия примесей в арсениде галлия, диффузионные структуры и приборы .................................................. 84 Брудный В.Н. Радиационные эффекты в полупроводниках.......................................................................................................... 95 Гермогенов В.П. От сплавных контактов к эпитаксиальным гетероструктурам....................................................................... 103 Гаман В.И. Электронные процессы в полупроводниковых диодах и структурах металл – диэлектрик – полупроводник............................................................................................................................................................................ 112 Вяткин А.П., Максимова Н.К., Филонов Н.Г. Электрофизические свойства структур с барьером Шоттки на GaAs ........ 121 Божков В.Г., Лукаш В.С. Полупроводниковые СВЧ-приборы .................................................................................................. 129 Криворотов Н.П., Изаак Т.И., Ромась Л.М., Свинолупов Ю.Г., Щеголь С.С. Микроэлектронные сенсоры давления ...................................................................................................................................................................................... 139 Вилисов А.А. Светоизлучающие диоды ........................................................................................................................................ 148 Толбанов О.П. Детекторы ионизирующих излучений на основе компенсированного арсенида галлия................................. 155 Войцеховский А.В., Несмелов С.Н. Фотоэлектрические инфракрасные детекторы с управляемой спектральной характеристикой ......................................................................................................................................................................... 164 КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ...................................................................................................................................... 172 РЕФЕРАТЫ СТАТЕЙ НА РУССКОМ И АНГЛИЙСКОМ ЯЗЫКАХ.................................................................................. 174 2005 1

Стр.1

ПРЕДИСЛОВИЕ Уважаемые читатели! Перед вами специальный выпуск журнала «Вестник Томского государственного университета», посвященный 50-летию организации в ТГУ научного и образовательного направления по физике и технике полупроводников. Двадцатое столетие в науке было веком физики. К наиболее значимым для развития человечества достижениям науки XX века относится создание полупроводникового транзистора и последовавшее за этим развитие микро- и оптоэлектроники. Наукой доказано, что полупроводники -это особый класс материалов, оптимальные свойства которых могут быть реализованы только при создании технологий высокого уровня. Были поставлены задачи создания новых технологий и подготовки специалистов для этой области науки и техники. Развитие физики полупроводников в Томском госуниверситете шло в ногу со временем. В 1930-е когда годы, в науке происходило накопление экспериментальных данных по свойствам полупроводников, аналогичные работы по оптическим свойствам кристаллофосфоров (ZnO, SnO2) проводились в Сибирском физико-техническом институте и Томском госуниверситете под руководством профессоров В.М. Кудрявцевой и П.С. Тартаковского. В 1950-е годы, когда после изобретения транзистора (1947) началось интенсивное развитие физики и техники полупроводников, в Томском госуниверситете в 1954 г. по инициативе профессора В.А. Преснова был начат выпуск специалистов по полупроводникам, а в СФТИ открылась первая в Сибири лаборатория полупроводников. В 1964 г. в Томске был открыт НИИ полупроводниковых приборов, в научно-технических разработках которого получили развитие исследования, выполненные в СФТИ и ТГУ (технология газофазовой эпитаксии GaAs, диффузионные и радиационные технологии, разработки по диодам Ганна и диодам с барьером Шоттки, сенсоры давлений и датчики излучений). Началось серийное производство приборов на основе GaAs, Si и других материалов. Специалисты Томского госуниверситета составили костяк руководства НИИПП. В последующие годы НИИПП активно пополнялся выпускниками ряда факультетов ТГУ. Дальнейшему развитию полупроводниковой тематики в Томске способствовало формирование полупроводникового направления в институтах СО АН СССР (Институте неорганической химии, Институте физики полупроводников, Институте оптики атмосферы) в 1960-е годы. За 50-летие, прошедшее с начала работ по полупроводникам в ТГУ и СФТИ, подготовлены кадры ведущих специалистов (более 40 докторов наук, более 160 кандидатов наук), выполнены в больших объемах исследования по актуальным направлениям физики и техники полупроводников. В юбилейном выпуске журнала «Вестник Томского государственного университета» представлены материалы по истории формирования основных научных направлений и подготовке кадров по физике и технике полупроводников в Томске, а также обзоры важнейших научных результатов. Поздравляю преподавателей, сотрудников и студентов, посвятивших свою жизнь физике и технике полупроводников, и желаю дальнейших успехов в этом благородном и необходимом Родине деле. Ректор Томского государственного университета профессор Г.В. Майер 2

Стр.2

№ 285 ВЕСТНИК ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА Январь ИСТОРИЯ ФОРМИРОВАНИЯ НАУЧНОГО И ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО НАПРАВЛЕНИЙ А.П. Вяткин, М.А. Кривов, Л.Г. Лаврентьева ИСТОРИЯ ОРГАНИЗАЦИИ И СТАНОВЛЕНИЯ НАУЧНОГО НАПРАВЛЕНИЯ ПО ФИЗИКЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ В ТОМСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ И СИБИРСКОМ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКОМ ИНСТИТУТЕ Двадцатое столетие в науке было веком физики, развитие которой привело к достижению ряда вершин человеческого разума. Нобелевский лауреат Ж.И. Алферов [1] отмечает три открытия ХХ века, определивших на долгие годы развитие науки и техники: искусственное деление урана, транзисторы, лазеры. Среди них наиболее значимым для развития человечества является создание транзистора на полупроводниках и последовавшее за этим создание и развитие микро- и оптоэлектроники – основы современной техники связи и информатики. Колыбелью новых физических направлений в нашей стране был Ленинградский физико-технический институт, созданный в 1918 г. по инициативе А.Ф. Иоффе (ныне ФТИ им. А.Ф. Иоффе). Именно ЛФТИ был инициатором создания ряда физико-технических институтов на территории СССР, в том числе Сибирского физико-технического института (1928) в Томске, носящего теперь имя своего организатора академика В.Д. Кузнецова. Исследования по физике полупроводников проводились в ЛФТИ и СФТИ в 20-е и 30-е гг. ХХ века. Однако уровень технологии еще не позволял полностью реализовать технические возможности полупроводников. Основные усилия ученых в эти годы были направлены на исследование механизмов электропроводности в полупроводниках и диэлектриках. Было открыто явление электронно-дырочной проводимости в полупроводниках (ЛФТИ, Я.И. Френкель). В СФТИ (В.М. Кудрявцева) изучали люминесценцию и оптические свойства широкозонных полупроводников («кристаллофосфоров» – по терминологии того времени), создавалась теория электронных состояний в твердых телах. На принципиально новый уровень исследования в области полупроводников вышли после изобретения транзистора (1947), гетероперехода, светоизлучающего диода и интегральной схемы (1960-е). Стало очевидным, что полупроводники – это особый класс материалов, свойства которых могут быть полностью реализованы только при условии создания технологий нового уровня (hight tech – высокие технологии). Уже в начале 1950-х гг. были разработаны технологии получения высокочистых германия и кремния в форме монокристаллов, и почти сразу же начались исследования сложных полупроводников. Анализируя зависимости свойств материалов от их структуры, А.Ф. Иоффе высказал гипотезу об определяющем влиянии ближнего порядка (то есть типа химической связи ) на свойства твердых тел. Поскольку идеальными полупроводниками являются кристаллы с ковалентным типом сил связи (кремний, германий), то их аналоги сложного состава с алмазоподобной структурой также должны быть полупроводниками. К таким веществам, в первую очередь, следовало отнести соединения 3-й и 5-й групп таблицы Д.И. Менделеева, общая формула которых А3В5. Во многих странах мира начались работы по синтезу и кристаллизации этих вещества. В СССР работы по синтезу сложных полупроводников были начаты Н.А. Горюновой в ЛФТИ. Под ее руководством и при ее непосредственном участии были синтезированы многие из бинарных полупроводников А3В5, в том числе и арсенид галлия – прямой аналог самого популярного в те годы полупроводника – германия. Позднее работы по поиску алмазоподобных полупроводников были продолжены и были синтезированы их тройные (трехкомпонентные) аналоги. 2005 Виктор Алексеевич Преснов За решением проблемы выращивания монокристаллов сложных полупроводников Н.А. Горюнова обращалась в ряд организаций, в том числе и в лабораторию полупроводников СФТИ. Это краткое сотрудничество в значительной мере способствовало тому, что в СФТИ начались активные работы по синтезу и кристаллизации GaAs, а в последующем – тройных полупроводниковых соединений. Установились постоянные контакты с отделом полупроводников ЛФТИ. 3

Стр.3