На сегодняшний день однозначно выявлена определяющая роль дефектов, как фактора, ограничивающего надежность полупроводниковых приборов. По этой причине ведутся интенсивные исследования, направленные на уменьшение влияния посторонних дефектов на параметры приборов.

К настоящему времени относительно хорошо изучены свойства гетероструктур с самоорганизованными квантовыми точками (QD) GaAs/InGaAs, полученных методом молекулярной лучевой эпитаксии (MBE), что позволило создать на их основе лазеры. Значительно меньше изучены аналогичные QD, полученные методом МОС-гидридной эпитаксии (MOCVD), что отчасти обусловлено трудностями контроля за процессом роста и самоорганизации слоя QD в этом методе.

Инжекционные полупроводниковые лазеры для оптоэлектроники на основе квантово-размерных гетероструктур GaAs/InGaAs (с квантовыми ямами и точками) являются в последние годы объектом интенсивных исследований и разработок. Однако до сих пор мало изучены процессы образования дефектов в этих структурах и приборах под действием радиационных и других воздействий и их влияние на технические и эксплуатационные характеристики этих приборов. Это не позволяет прогнозировать поведение приборов в условиях повышенной радиации и выработать рекомендации по повышению их радиационной стойкости.

В Нижегородском государственном университете накоплен значительный опыт как в области разработки технологии таких структур и создания приборов на их основе, так и в области их исследования методами фотоэлектрической и фотолюминесцентной спектроскопии. Ведутся, в частности, и исследования процессов образования, миграции и пассивации дефектов в этих структурах.

Аналогичные исследования ведутся группами, которые возглавляют В.Паленскис и Г.Леонтьев (Вильнюс, Литва), Н.Лукьянчикова (Киев, Украина), С.Корнилов (Санкт Петербург, Россия), Е.М.Дианов (Москва, Россия), J.Sikula (Brno, Czech Republic), J.Zimmermann (Grenoble, France).

Начиная с уникальных работ Хоухе 1969 года здесь ведутся интенсивные исследования, направленные на выявление природы 1/f шумов в проводящих средах различной природы, включая электролиты, металлы, полупроводники. Разработаны уникальные методы и экспериментальные установки, позволяющие выполнение разносторонних исследований электрофизических характеристик исследуемых приборов.

Круг научных интересов группы NPD весьма широк:

Исследование 1/f шума в металлах, полупроводниках и изоляторах (оптические волокна), электрических контактах, приборах, особенно MOS транзисторах, биполярных транзисторах, MESFETs и MODFETs, диодах, солнечных элементах, и лазерных диодах.

Помимо оригинальных исследований, направленных на выявление влияния структуры прибора на его 1/f шумы, в группе NPD получены новые данные, указывающие на существование связи между 1/f шумом и надежностью прибора. Эти данные могут использоваться как базис для развития неразрушающих методов диагностики надежности и радиационной стойкости существующих и вновь создаваемых полупроводниковых структур.

Руководитель Группы NPD (L.K.J.Vandamme) автор и соавтор более 120 публикаций в научных журналах и конференциях. Он приглашен Редакционной коллегией журнала IEEE Transactions on Electron Devices (vol. 41, No. 11, November 1994, pp. 2176-2187) для написания статьи "Noise as a diagnostic tool for quality and reliability of electron devices".

Научные достижения группы получили всемирное признание. Примером этому является имеющая широкое распространение так называемая формула Хоухе Клайнпеннина - Фандамме (см. F.N.Hooge, T.G.M.Kleinpenning, L.K.J.Vandamme. Experimental studies on 1/f noise. Reports on Progress in Physics. 1981. V.44, No 3. P. 479).

В последнее время в группе выполнен цикл оригинальных экспериментов, направленных на выявление влияния радиационных эффектов на электрофизические характеристики современных полупроводниковых структур.

В Группе PPD исследования природы шума и механизмов старения в полупроводниковых приборах, а также поиск путей снижения шумов, повышения надежности и радиационной стойкости как отдельных приборов, так сложных твердотельных радиоэлектронных систем, ведутся более трех десятилетий.

Для этой цели постоянно разрабатываются новые методы и адаптируются известные методы, такие как:

Ведутся исследования процессов образования, миграции и пассивации дефектов в полупроводниковых структурах при различных воздействиях (ионная имплантация, плазма, окисление, поверхностные химические реакции), приводящих к образованию дефектов.

Разработаны методы анализа процессов образования дефектов в полупроводниках с применением фотоэлектрической и фотолюминесцентной спектроскопии и квантово-размерных слоев. Накоплен значительный опыт как в области разработки технологии роста таких структур MOCVD методами и создания приборов (лазеры, фотоприемники и др.) на их основе, так и в области их исследования. Ведутся, в частности, исследования процессов образования, миграции и пассивации дефектов в этих структурах.

Сотрудники Нижегородского университета и привлекаемых организаций являются пионерами в исследованиях воздействия радиационного излучения на полупроводниковые материалы и приборы в России.

В настоящее время стали понятными пикосекундные процессы динамического образования и последующей релаксации как точечных радиационных дефектов, так и их кластеров.

Исследовательская группа Нижегородского университета и Конечные Пользователи обладают большим практическим опытом моделирования пикосекундных процессов взаимодействия потоков носителей заряда в полупроводниковых материалах с возникающими в момент радиационного воздействия дефектами различной структуры. Детально исследованы зависимости электрофизических характеристик материалов от доз и интенсивностей радиационного воздействия, а также динамика их релаксации во времени.

Получены модели полупроводниковых приборов микроволнового и ультра-микроволнового диапазонов в приближении времен релаксации и методом Монте-Карло с учетом деградации времен релаксации энергии и импульса носителей тока.

Получены следующие научные результаты.

ЗАО "Время-Ч" из Нижнего Новгорода (Конечный Пользователь 1) известно как изготовитель водородных стандартов частоты и времени (активных и пассивных). Эта компания продает свою продукцию по всему миру: Австралия (для радиоастрономических обсерваторий), Китай, Германия. Разумеется, эти Стандарты производятся и для российских систем связи.

Разработан ряд новых конструкций волноводов в полупроводниковых лазерах, позволяющих снизить расходимость пучка и повысить выходную мощность. В последние годы активно ведутся исследования по развитию технологии выращивания гетероструктур с квантовыми точками. Результаты исследования этих структур методами спектроскопии фотолюминесценции и фотопроводимости свидетельствуют о возможности изготовления на их основе полупроводниковых приборов (светоизлучающих и лазерных диодов).

Основное научное оборудование, принадлежащее Группе PPD:

Другое научное оборудование, к которому коллектив имеет доступ: