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

Разработана и апробирована на ряде полупроводниковых материалов семейства A^IIB^VI (ZnSe, HgSe) и A^IIIB^V (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.