Лазерный оптоволоконный термооптический метод для характеристики приповерхностных слоев твердых тел: разработка и результаты применения для исследования полупроводниковых материалов

Лазерный оптоволоконный термооптический метод для характеристики приповерхностных слоев твердых тел: разработка и результаты применения для исследования полупроводниковых материалов

 

А.А. Старостин1, В.В. Шангин1, А.Т. Лончаков2, А.Н. Котов1, С.Б. Бобин2

1Институт теплофизики УрО РАН, Екатеринбург, Россия
2Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН, Екатеринбург, Россия

 

Разработана и апробирована на ряде полупроводниковых материалов семейства AIIBVI (ZnSe, HgSe) и AIIIBV (n-InSb) оригинальная лазерная оптоволоконная установка. В основе ее работы лежит термооптический метод, сочетающий в себе принципы термотражения (отклик на изменение амплитуды отраженной волны) и интерферометра Фабри-Перо (отклик на изменение фазы отраженной волны). Длина волны греющего и зондирующего излучения составляет 1470 и 1530 нм соответственно. Установка действует в микросекундном диапазоне импульсов нагрева и благодаря специальной вакуумной камере может перекрывать широкий (от 4.2 до 300 К) интервал температур. 

 

Рис. 1. Принципиальная схема оптоволоконной установки для исследования приповерхностных слоев твердых тел комбинированным методом термоотражения и интерферометра Фабри-Перо (верхняя панель). Результат апробации термооптического метода на материале с нетривиальной топологией – селениде ртути с разной концентрацией электронов (нижняя панель): монотонное затухание сигнала при Т = 300 К (левый рисунок) сменяется глубоким провалом при Т = 77 К (правый рисунок).

 

Область применения: Разработанный метод может быть использован для диагностики качества приповерхностных слоев и покрытий в микроэлектронных технологиях, а также для изучения физических свойств многокомпонентных структур и топологических материалов.

 

  1. Laser Pump‐Probe Fiber‐Optic Technique for Characterization of Near‐Surface Layers of Solids: Development and Application Prospects for Studying Semiconductors and Weyl Semimetals [Текст] / A.A. Starostin, V.V. Shangin, A.T. Lonchakov, A.N. Kotov, S.B. Bobin // Annalen der Physik. — 2020. — V. 532. — P. 1900586—1900593.