Анотація до роботи:

Пікарук О.О. Колективна спонтанна рекомбінація у квантових гетероструктурах і нитковидних кристалах. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла. Інститут фізики напівпровідників НАН України, Київ, 2005.

У дисертаційній роботі представлені результати досліджень ефекту надвипромінювання Діке в квантових InGaAs/GaAs гетероструктурах і в кремнієвих ниткоподібних кристалах.

Вперше показано, що незалежність часу надвипромінювання від рівня збудження, що спостерігається в квантових гетероструктурах, пов’язана із заповненням квантової ями і супроводжується стабілізацією інших характеристик надвипромінювання: форми спектрів і інтенсивності, що суттєво відрізняється від надвипромінювання у газах і об’ємних матеріалах.

Наявність певної кількості дефектів невідповідності у згаданих гетероструктурах хоча і призводить до зменшення інтенсивності, але надвипромінювання спостерігається. Додатковий d-шар германію веде до стабілізації характеристик надвипромінювання при менших значеннях рівня збудження, що є важливим для практичного застосування.

Залежність максимального значення інтенсивності додаткового піка у інфрачервоній люмінесценції і зміна форми від рівня збудження у ниткоподібних кристалах кремнію подібні до тих, що є характерними для надвипромінювання Діке, що дозволяє припустити, що ниткоподібні кристали кремнію можуть бути використані для створення надкоротких імпульсів інфрачервоного світла.

В дисертаційній роботі приведено результати експериментальних досліджень та теоретичних напрацювань особливостей фотолюмінесценції у гетероструктурах InGaAs/GaAs з одиночною квантовою ямою а також у кремнієвих нитковидних кристалах. Отримано наступні основні результати:

1. Вперше показано, що незалежність часу надвипромінювання від рівня збудження, яка спостерігається в квантових гетероструктурах, пов’язана із заповненням квантової ями і супроводжується стабілізацією інших характеристик надвипромінювання: форми спектрів і інтенсивності, що суттєво відрізняється від надвипромінювання у газах і об’ємних матеріалах.

2. Неоднорідне розширення спектру фотолюмінесценції при збільшенні рівня накачки пояснено участю у випромінюванні електронно-діркових пар зі збуджених рівнів у квантовій ямі.

3. Виявлено, що наявність певної кількості дефектів невідповідності у досліджуваних гетероструктурах не зашкоджує виникненню явища надвипромінювання, хоча зменшує її інтенсивність. Це вказує на можливість створення однопрохідних генераторів когерентних ультракоротких сигналів.

4. Показано, що додатковий d-шар германію, розміщений поблизу квантової ями, приводить до того, що стабілізація характеристик надвипромінювання відбувається при менших значеннях рівня збудження, що дозволяє зменшити енергоспоживання випромінювачів, побудованих на цій технології.

5. При дослідженні інфрачервоної фотолюмінесценції кремнієвих ниток показано, що додатковий пік, який з’являється при зменшенні діаметру ниток, можна пояснити релаксацією збудженого стану кристалу в оболонці.

6. Виявлено, що залежність максимальної інтенсивності фотолюмінесценції і зміна форми від рівня накачки у ниткоподібних кристалах кремнію подібні до тих, що характерні для надвипромінювання, що дає можливість припустити, що вони можуть бути основою для створення надкоротких імпульсів інфрачервоного світла.

Основні висновки та положення, які сформульовані в дисертаційній роботі, є обґрунтованими, оскільки безпосередньо випливають із достовірних експериментальних результатів і підтверджуються даними, незалежно отриманими іншими авторами.

Основні результати дисертації опубліковані в наступних роботах:

1. Klimovskaya A.I., Driga Yu.A., Gule E.G., Pikaruk O.O. Femtosecond pulse generation in quantum GaAs/InGaAs/GaAs heterostructures // Physica E. – 2003. – Vol. 17C. – P. 593-594.

2. Климовская А.И., Дрига Ю.А., Гуле Е.Г., Пикарук О.О. Сверхизлучение в квантовых гетероструктурах // Физика и техника полупроводников. - 2003. – Т. 37. – С.706 – 710.

3. Климовская А.И., Пикарук О.О. Дрига Ю.А., Гуле Е.Г. Форма спектров сверхизлучения квантовых ям при разных уровнях возбуждения // Известия Академии Наук. Серия физическая. – 2004. – Т. 68, № 1. – С. 42 - 44.

4. Pikaruk O.O., Klimovskaya A.I., Driga Yu.A., Gule E.G. "Multicoloured" superradiance in quantum heterostructures // Semiconductor Physics, Quantum Electronics and Optoelectronics. - 2004. – Vol.7, № 2. – P. 168-170.

5. Klimovskaya A.I., Driga Yu.A., Gule E.G., Pikaruk O.O. Femtosecond pulse generation in quantum GaAs/InGaAs/GaAs-heterostructures // Proceedings of International Conference on Superlattices, nanostructures and Nanodevices. - Toulouse, France. – 2002.

6. Климовская А.И., Дрига Ю.А., Гуле Е.Г., Пикарук О.О. Форма спектров сверхизлучения квантовых ям при разных уровнях возбуждения // Материалы совещания «Нанофотоника-2003». - Нижний Новгород, Россия. - 17-20 марта 2003. – С. 322-326.

7. Пікарук О.О. Надвипромінювання Діке в квантових гетеро структурах GaAs/InGaAs/GaAs // Збірник тез Лашкарьовських читань для молодих вчених. – Київ. - 26-28 травня 2003. – С.53-56.

8. Pikaruk O.O. Superradiance in quantum heterostructures // Proceedings of International School on the Physics of Semiconductor Compounds “Jaszowiec-2003”. - Jaszowiec, Poland. - May 30-June 6, 2003. – P.61.

9. Klimovskaya A.I., Driga Yu.A., Gule E.G., Pikaruk O.O. Influence of highly strain and d-doping of quantum heterostructure on Dicke superradiance // Technical digest of 2^nd International Conference on Laser Optics for Young Scientists and Engineers/ - Sankt-Peterburg, Russia. - June 30 – July 4, 2003. – P.55.

10. Pikaruk O.O., Rudko G. Yu. , Gule E.G., Klimovskaya A.I., Ostrovskii I.P. New infrared luminescence band in silicon nanowires // Proceedings of SPIE. – 2004. – Vol. 5510. – P. 17-25.