Основные этапы развития научного направления по эпитаксии полупроводников в СФТИ. <...> 43 Войцеховский А.В., Гаман В.И., Гермогенов В.П., Ивонин И.В., Лаврентьева Л.Г., Мокроусов Г.М. <...> Диффузия примесей в арсениде галлия, диффузионные структуры и приборы . <...> 112 Вяткин А.П., Максимова Н.К., Филонов Н.Г. Электрофизические свойства структур с барьером Шоттки на GaAs . <...> 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). <...> 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. <...> 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. <...> 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. <...> 2005 Виктор Алексеевич Преснов За решением проблемы выращивания монокристаллов сложных полупроводников Н.А. Горюнова обращалась <...>
Вестник_Томского_государственного_университета_№1_2005.pdf
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