V.E. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics NAS of Ukraine
National Academy of Sciences of Ukraine

Search

Laboratory of semiconductor infrared photoelectronics

 Teterkin
Head of the laboratory
Doctor of Physics and Mathematics 
Volodymyr Tetyorkin
Phone: +38(044) 525-18-13
e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
 

Staff

 Beketov

Senior Researcher, PhD 
Бекетов Геннадій Вікторович
Phone: +38(044) 525-18-13
e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

LinnikLF  
Senior Researcher, PhD 
Лінник Леонтій Федорович
Phone: +38(044) 525-18-75
e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
 
 Savkina  
Senior Researcher, PhD 
Савкіна Рада Костянтинівна
Phone: +38(044) 525-18-13
e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
 
Stariy  
Senior Researcher, PhD 
Cтарий Сергій Васильович
Phone: +38(044) 525-83-43
e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
 
Boyko
Researcher, PhD 
Бойко Віталій Анатолійович
Phone: +38(044) 525-83-43
e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
 

Field of Research

 

Відділ №22 під назвою „Фізичні проблеми напівпровідникової ІЧ сенсорики” був заснований у 1975 році. Організатором і першим завідувачем відділу був доктор фізико-математичних наук, професор Сальков Євген Андрійович. Створення відділу було зумовлене необхідністю проведення фундаментальних та прикладних досліджень для потреб ІЧ фотоелектроніки. З моменту заснування до його складу входила лабораторія No17, а також організована при Інституті напівпровідників АН УРСР галузева лабораторія напівпровідникової фотоелектроніки чисельністю 90 чол., котра фінансувалось Міноборонпромом СРСР. У подальшому академічні і галузеві підрозділи злились у галузеве Відділення напівпровідникової фотоелектроніки при ІФП НАН України.

Наукова діяльність Відділення була спрямована, в основному, на дослідження фотоелектронних і оптичних явищ у напівпровідниках - фізичних механізмів поглинання електромагнітного випромінення (зокрема - екситонного) та рекомбінації нерівноважних носіїв заряду. Прикладні дослідження спрямовувались на розробку електронних засобів бачення у широкому діапазоні спектру (від ультрафіолету до далекого інфрачервоного), включаючи засоби теплобачення та технології бездефектної обробки пластичних напівпровідників. Роботи Відділення були відзначені 5-ма Державними преміями УРСР (Сальков Є.А., Любченко О.В., Шепельський Г.А.). Після реорганізації Відділення у 1996 році на основі відділу №22 був створений відділ напівпровідникової інфрачервоної фотоелектроніки, який очолив доктор фізико-математичних наук Тетьоркін В.В. Частина співробітників відділу перейшла у відділ №20, який очолила доктор технічних наук Карачевцева Л.А. На даний час відділ входить до складу Відділення фізико-технологічних проблем напівпровідникової інфрачервоної техніки.

Відділ No 22 - відомий науковий колектив, який працює у наукових напрямках: напівпровідникова інфрачервона (ІЧ) фотоелектроніка та фізика нерівноважних електронних процесів у напівпровідниках. Співробітниками відділу виконані комплексні експериментальні та теоретичні дослідження фізико-хімічних властивостей важливих у практичному відношенні напівпровідників А2В6 та А3В5 і структурах на їх основі. Результати наукових досліджень опубліковані у престижних фахових вітчизняних та закордонних виданнях, причому кількість публікацій перевищує 400, з них 3 монографії. За роки існування у відділі було підготовлено 6 докторів наук та більш ніж 20 кандидатів наук. Співробітниками відділу отримано більше 120 авторських свідоцтв СРСР та України на відкриття. У відділі відбулось становлення багатьох відомих в Україні та за її межами учених. Значний внесок у теорію нерівноважних процесів у вузькощілинних напівпровідниках зробив професор, лауреат Державної премії УРСР Любченко О.В. Серед учених, які продовжуть працювати в ІФН НАНУ, доктори наук Шепельський Г.А. (провідний науковий співробітник), Власенко О.І. (заступник директора інституту), Карачевцева Л.А. (завідувач відділом), Мозоль П.О. (провідний науковий співробітник).

Найважливіші прикладні розробки відділу упродовж 80-х та 90-х років минулого століття полягали у діяльності, спрямованій на організацію в Україні промислового виробництва елементної бази ІЧ фотоелектроніки подвійного (військового і цивільного) призначення. За безпосередньою участю співробітників відділу в Україні створені наукові основи технології стратегічно важливих напівпровідникових матеріалів для ІЧ техніки та розбудовувалась промислова база для їх виготовлення на Заводі чистих металів у м. Світловодську (Жовнір Г.І., Кролевець М.М., Фомін О.В., Хвостов В.А., Друзь Б.Л.). Одночасно створювались основи промислової метрології напівпровідників для військової ІЧ техніки. Низка розроблених у відділі метрологічних засобів отримала нагороди ВДНГ СРСР (Хижняк Б.І., Зайцевський І.Л.). Були розроблені і впроваджені методи і обладнання для бездефектної обробки висококоштовних напівпровідникових матеріалів для ІЧ фотоелектроніки (Фомін О.В., Олійник Г.С., Томашик З.Ф.). На протязі 80-90-х років у відділі була розроблена технологія вирощування епітаксійних шарів кадмій-ртуть-телур методом випаровування-конденсації в ізотермічному режимі, а також вирощування полікристалічних шарів на альтернативних підкладках (Друзь Б.Л., Сукач А.В., Ворощенко А.Т.). Також у відділі була створена технологія виготовлення сенсорів ультрафіолетового випромінювання, нечутливих до видимого світла (Хвостов В.А., Кролевець М.М., Грінь В.Ф.). Розроблена у відділі технологія виготовлення полікристалічних шарів на основі твердих розчинів А2В6 була впроваджена на заводі „Кварц” (Павелець А.М., Сипко С.О., Ханат Л.М.). Співробітниками відділу була розроблена технологія електрополірування вузькощілинних напівпровідників А3В5 і методика нанесення анодних шарів (Мацас Є.П., Бекетов Г.В.). За період з 1992 по 1995 роки складено і подано до державних урядових інстанцій 7 аналітичних і проблемних записок концептуального характеру, на які надійшли доручення від Прем'єр-Міністра України (Сальков Є.А.). До важливих прикладних розрозробок відноситься розробка сімейства детекторів радіонуклідних забруднень на основі Si-інтегральної технології і передачі їх для дослідно-промислової перевірки і подальшого промислового опанування на НТП "Детектор" (Сальков Є.А., Кролевець М.М.). У останні роки у відділі створені прототипи багатофункціональних лазерних установок для медицини (лазерна терапія та акупунктура, ірідодіагностика). Лазери працюють у ближньому ІЧ та видимому діапазонах спектра і комплектуються гнучкими світловодами та змінними елементами для різноманітних медичникх використань (Ліннік Л.Ф., Ліннік Л.Г.).

 

Achievements

 

1.            Експериментальні і теоретичні дослідження фотоелектричних, кінетичних та флуктуаційних явищ у вузькощілинних напівпровідниках та структурах на їх основі (Сальков Є.А., Любченко О.В., Бакші). Вперше досліджена кінетика рекомбінації електронів і дірок за участю екситонів; виявлені електронні переходи між центрами малого радіусу; здійснена і досліджена низькотемпературна пластична деформація, пов’язані з нею зміни електронних станів та керовані нерівноважні процеси; виявлені акустохімічні реакції у напівпровідниках А2В6 (Хвостов В.А., Шепельський Г.А., Тарбаєв М.І., Гасан-Заде С.Г., Бабенцов В.М.). На основі цих досліджень розроблені і впроваджені оригінальні засоби і механізми управління фоточутливістю напівпровідників у далекому ІЧ діапазоні спектра. Результати виконаних досліджень склали наукову основу методики локального неруйнівного аналізу протяжних дефектів у кристалах напівпровідників А2В6.

2.            Вперше здійснено кріо-температурну (1.6 – 77 К) пластичну деформацію напівпровідників типу А2В6 . Виявлено нерівноважні фіксовані зміни електронного енергетичного спектра , що зберігаються при низьких температурах протягом достатньо тривалого часу (Сальков Є.А., Шепельський Г.А., Тарбаєв М.І, Грінь В.Ф.). Ці дослідження відкрили шляхи до принципово нових кріо-температурних “динамічних” технологій: нового методу утворення одномірних квантоворозмірних структур у напівпровідникових кристалах, керованої фотопровідності напівпровідників у далекій інфрачервоній, субміліметровій і міліметровій областях спектра електромагнітних випромінень.

3.            У відділі були виконані грунтовні дослідження процесів рекомбінації нерівноважних носіїв заряду у вузькощілинних напівпровідниках А2В6 (Любченко О.В., Прокопчук Л.Ф., Власенко О.І., Карачевцева Л.А., Григор’єв М.М.). Вперше розроблено кількісні фізичні моделі нерівноважних електронних процесів у кристалах ртуть-кадмій-телур, адекватні їх структурним дефектам і неоднорідностям (Власенко О.І., Любченко О.В., Сальков Є.А.). Застосування цих моделей до контролю фотоелектричних властивостей  дозволило забезпечити якість промислового виробництва матеріалів на світовому рівні. Виконані дослідження принципових обмежень на реєстрацію малих джерел радіаційного забруднення фотоелектронними засобами та запропоновано засоби дистанційного (~50 м) моніторингу малих джерел радіаційного забруднення на основі детектування вторинних фотонних ефектів (Сальков Є.А.).

4.            Експериментально досліджено та теоретично обґрунтовано явище багаторазового підвищення квантового виходу інфрачервоного випромінювання в області міжзонних переходів для вузькощілинних твердих розчинів кадмій-ртуть-телур та антимоніду індію. Експериментально встановлено особливості спонтанного випpомiнювання в далекiй IЧ областi спектpу (100 мкм) з безщiлинного напiвпровiдника кадмій-ртуть-телур в сильному електpичному полi.  (Шепельський Г.А., Стріха М.В., Тарбаєв М.І., Старий С.В.).

5.            Розроблено моделі переносу заряду в діодних структурах вузькощілинних напівпровідників А3В5 при наявності флуктуацій концентрації точкових дефектів, зумовлених дислокаціями (атмосферами Котрелла), досліджено механізми деградації електричних та фотоелектричних характеристик в діодах під дією пружних статичних та динамічних деформацій, зумовлених взаємодією ядра дислокацій з точковими дефектами. Узагальнені механізми рекомбінації нерівноважних носіїв у вузькощілинних напівпровідниках А3В5 (Тетьоркін В.В., Сукач А.В.).

 

Developments

PHOTODETECTOR OF LASER RADIATION

3

Areas of application
The photodetector of laser radiation can be used in scientific investigations for checking of laser pulse in the infrared spectral region. Favorably differ from the pyroelectric analogue by low response time and wide dynamic range.

Technical parameters

Semiconductor
Wavelength range, μm
Voltage sensitivity, V/W
Time constant, ns
Supply voltage, V
Operating temperature, К
Area of sensitive element, mm    

Hg1-хCdхTe (x=0.185)
2 - 11
2·10-5
1
5
300
1×1

 

COOLED INFRARED PHOTODETECTOR

5

Areas of application
Cooled infrared photodetector can be used in scientific investigations, thermal imaging technique, medicine. The photodetector can be supplied by broadband amplifier.

Technical parameters

Semiconductor 
Wavelength range, μm 
Detectivity, D*, cm·Hz1/2W-1
Time constant, μs 
Supply voltage, V 
Operating temperature, К 
Dynamic range 
Area of sensitive element, mm    
Hg1-хCdхTe (x=0.19-0.23)
2 – 14
2·1010
1
9
77
60 dB
1×1

 

SEMICONDUCTOR COOLED INFRARED PHOTODETECTOR

6 

Areas of application
Semiconductor cooled infrared photodetector can be used in scientific investigations for detection of laser radiation, in medicine and thermal imaging technique.

Technical parameters

Semiconductor
Wavelength range, μm
Detectivity, D*, cm·Hz1/2W-1
Time constant, μs
Supply voltage, V
Operating temperature, К
Area of sensitive element, mm     

InSb
2 – 6
2·109
1
9
195
1×1

 

OPTOELECTRONIC HIGH-VOLTAGE SWITCHER

2

Areas of application
Optoelectronic commutator can be used in nuclear physics, medicine, scientific researches, laser physics for detection of short high-voltage pulses.

Technical parameters

Switching voltage, V
Switching current, А
Time constant, ns

 

Operating temperature, К   

1 – 50 кВ
to 10 кА
10
(in strip line execution 10 ps)
300

 

NONCOOLED PHOTODETECTOR OF IR RADIATION

4

Areas ofapplication
Noncooled infrared photodetector can be used in scientific investigations for detection of laser radiation, in medicine and thermal imaging technique.

Technical parameters

Semiconductor
Wavelength range, μm
Detectivity, D*, cm·Hz1/2W-1
Time constant, μs
Supply voltage, V
Operating temperature, К
Area of sensitive element, mm    

InSb
2 – 7
1·108
0.05
9
300
1×1

 

Equipments

1

Multifunctional complex for ultrasound studying the properties and acoustic processing of semiconductor structures

2

Installation for ellipsometric studies of thin films

3

Installation for spectral studies of recombination radiation of semiconductors in the range of temperatures 2-300K on the basis of the measuring complex КСВУ-2

4

An installation for studying the lifetime of nonequilibrium carriers in semiconductors at temperatures of 77-300 K at pulsed photoexcitation

5

An installation for the investigation of photomagnetic and galvanomagnetic phenomena in semiconductors at temperatures of 2-100 K in magnetic fields with a voltage of 5 kOe.

 

6

An installation for investigating photomagnetic and galvanomagnetic phenomena in semiconductors at temperatures of 2-100 K in magnetic fields up to 70 kOe

Projects

У 2011-2013 роках у відділі виконувались наступні проекти.

    1. Тема №:ІІІ-07-11. Дослідження, розробка та діагностика напівпровідникових пристроїв мікрохвильової та ІЧ нанофотоелектроніки, Розділ „Дослідження процесів генерації інфрачервоного та терагерцового випромінювання в напівпровідниковихмікроструктурах”.
    2. Тема №:ІІІ-10-12. Розробка технологій фотовольтаїчних та плівкових структур фотоелектроніки та десорбційної мас-спектрометрії. Розділ „Розробка фотовольтаїчних перетворювачів сонячного випромінювання на основі полікристалічних плівок напівпровідників А2В6”.
    3. Тема №ІІІ-41-12.Фізичні та фізико-технологічні аспекти створення сучасних напівпровідникових матеріалів і функціональних структур для нано- і оптоелектроніки. Розділ „Розробка та дослідження фізичних властивостей світло-та фотодіодів на основі гетероструктур напівпровідників А3В5 та А2В6 для інфрачервоної та видимої ділянок спектра”.
    4. Тема №2.1.8 Розроблення і створення методів імпульсної лазерної спектроскопії та устаткування для контролю атомного складу матеріалів та структур наноелектроніки”, Державна цільова науково-технічна програма “Розроблення і створення сенсорних наукоємних продуктів на 2008—2012 роки”
    5. Проект Державного агенства з питань науки, інновації та інформатизації України Договір №0113U002929 від 18 червня 2013 р. Шифр М/270-2013. Створення фото- та газочутливих нанокомпозитів на основі напівпровідникових оксидів, що сенсибілізовані квантовими точками А2В6.

 

Publications

2018