Details

Работа посвящена оптическим свойствам наноструктур AlGaN/GaN/SiC, а также подложек из SiC. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Экспериментальное исследование спектров пропускания наноструктуры в терагерцовом диапазоне для температур 77 и 300 К. 2. Теоретическое моделирование оптических свойств наноструктуры с помощью метода матриц переноса. Сопоставление эксперимента с результатами расчета. 3. Экспериментальные исследования спектров пропускания подложек из SiC. Определение спектров показателя преломления и коэффициента поглощения. Основные результаты работы: На спектрах пропускания наноструктур выявлены особенности, связанные с двумерным электронным газом. Проанализирована их температурная зависимость. Проанализированы особенности поглощения в буферном слое наноструктуры. Показано, что процессы рассеяния фононов на несовершенствах кристаллической решетки буферного слоя, а также на атомах углерода доминируют над фонон-фононным рассеянием. Получены спектры показателя преломления и коэффициента поглощения для подложек из 4H-SiC и 6H-SiC. Показано, что измерения интерференционной картины в спектре пропускания вблизи ТА-фононных резонансов позволяют разрешить пики поглощения с полушириной в несколько раз меньше, чем спектральное разрешение прибора, и определить их истинную ширину. При температуре 300 К впервые определены времена жизни ТА-фононов в 4H- и 6H-SiC. Впервые исследовано поглощение на ТА-фононах при температуре 77 К и определены параметры фононных резонансов для 4H- и 6H-SiC. Результаты исследований могут быть использованы при разработке приборов терагерцовой фотоники.

The work is concerned with the optical properties of AlGaN/GaN/SiC nanostructures, as well as SiC substrates. Tasks that were undertaken during the research: 1. An experimental study of the transmittance spectra of the nanostructure in the terahertz-range at temperatures of 77 and 300 K. 2. Theoretical modeling of the optical properties of the nanostructure using the transfer-matrix method. Comparison of the experimental data and simulation results. 3. An experimental investigation of the transmittance spectra of SiC substrates. Determination of the spectral dependences of refractive index and absorption coefficient. The key results of the research are the following: The transmittance spectra of the nanostructure revealed features related to a two-dimensional electron gas. Their temperature dependence was analyzed. Additionally the peculiarities of the buffer layer absorption were considered. It has been shown that phonon scattering processes dominate over phonon-phonon scattering on the crystal lattice imperfections in the buffer layer, as well as on carbon atoms. The spectra of refractive index and absorption coefficient were experimentally obtained for 4H- and 6H-SiC substrates. It has been proved that precise measurements of the interference pattern in the transmission spectrum nearby TA phonon resonances enable one to resolve the absorption peaks with a half-width several times smaller than the setup resolution and to determine their original widths. At a temperature of 300 K, the lifetimes of TA phonons in 4H- and 6H-SiC were determined for the first time. The absorption by TA phonons at a temperature of 77 K was studied and the phonon resonance parameters for 4H- and 6H-SiC were determined for the first time. The research results can be used in the development of terahertz photonics devices.