Исследовательская база кафедры

1. Имеется необходимое оборудование для осуществления работ по радиационному облучению.
2. Имеется необходимое автоматизированное оборудование для проведения электрических измерений параметров полупроводниковых приборов.
3. Разработан ряд оригинальных методик определения параметров глубоких центров.
4. Имеется опыт исследования деградационных процессов светодиодов.
5. Имеются новые теоретические модели протекания тока, сочетающие туннельные и генерационно-рекомбинационные процессы, которые апробированы на р-n-переходах на основе кремния, фосфида и арсенида галлия, светодиодах на основе нитридов галлия, алюминия и индия, стеклообразных полупроводников.
6. Разработаны термодинамические и кинетические модели образования точечных дефектов, комплексов, кластеров, при термообработке и облучении полупроводников, разработаны модели образования точечных дефектов в областях пространственного заряда при деградации; разработаны алгоритмы и программы расчета процессов дефектообразования.
7. Имеется высококвалифицированный персонал ученых, испытателей, схемотехников и вычислителей, который в течение многих лет специализировался в области исследования дефектов в полупроводниковых приборах.
8. Разработаны методы исследования дефектов в самых разнообразных приборах: диодах, светодиодах, полевых транзисторах с р-n-переходом, MOS-структур, диодов Шоттки; варикапов и т.д.

Материальная база для исследования

На кафедре Инженерной физики УлГУ разработаны и эксплуатируются следующие информационно-измерительные комплексы:

1. Измерение профиля концентраций свободных носителей.
2. Измерение термостимулированной емкости.
3. Измерение нестационарной емкостной спектроскопии (DLTS).
4. Бесконтактное измерение времени жизни и его распределения по полупроводниковой плаcтине.
5. Измерение вольтамперных характеристик в диапазоне токов от 10-15 до 1А.
6. Измерение фотоемкости и фотоэлектрических эффектов.
7. Измерение фото- и электролюминесценции.

Имеется промышленная аппаратура для климатических испытаний, термоциклирования и токовых тренировок диодов.

Имеется возможность облучения электронами высоких энергий, нейтронами и гамма-квантами, что позволяет исследовать радиационную деградацию приборов.

Теоретический задел

1. Создана обобщенная теория туннельно-рекомбинационных процессов в твердых телах, которая описывает процессы в областях пространственного заряда полупроводниковых приборов, созданных на широком классе реальных полупроводниковых материалов (компенсированных, неупорядоченных, стеклообразных). Из нее, как частные случаи, вытекают известные теории генерационно-рекомбинационных процессов Шокли и прыжковой проводимости Мотта.
2. Созданы новые теоретические модели генерации в сильных электрических полях с учетом электрон-фононного взаимодействия, которые наиболее точно описывают обратные вольт-амперные характеристики, столь важные для создания силовых полупроводниковых приборов высокой эффективности.
3. Разработаны алгоритмы определения параметров дефектов в полупроводниковых приборах на основе емкостных и токовых измерений, которые обобщены под именами «рекомбинационная и инжекционная спектроскопии». Разработана аппаратура для реализации этих методик.
4. Разработаны основы управляемого дефектообразования в полупроводниковых материалах и приборах, которые позволяют моделировать изменения, необходимые для совершенствования технологии полупроводникового прибора.

Методический задел

Разработаны следующие методики определения параметров рекомбинационных центров:

1. Определение профилей концентрации свободных носителей.
2. Определение энергии термической активации и коэффициентов захвата методом термостимулированной емкости.
3. Определение энергии термической активации и коэффициентов захвата методом DLTS.
4. Получение энергии активации и коэффициентов захвата на основе новых дифференциальных алгоритмов обработки вольтамперных характеристик (ВАХ) р-n-переходов.
5. Определение параметров центров, участвующих в туннельном переносе, путем использования новых алгоритмов обработки туннельно-рекомбинационных ВАХ
6. Определение параметров электрон-фононного взаимодействия и расчет обратных токов p-n-переходов.
7. Определение дисперсии флуктуаций зонных потенциалов вблизи р-n-перехода и развитие неоднородностей при деградации.
8. Определение времени жизни на полупроводниковых пластинах бесконтактным методом поверхностной фото-ЭДС.
9. Определение параметров центров методом фото- и электролюминесценции.

Имеется полный спектрометрический комплекс:

1. Спектрофотометры для различных областей спектра, Фурье-спектрометр, спектрометр комбинационного рассеяния света (Рамановский).
2. Измерение сечений фотоионизации методом фотоемкости.
3. Определение рекомбинационных центров методами фотопроводимости и фото-ЭДС.
4. Определение механизмов формирования ВАХ при большом уровне инжекции и механизмов формирования ампер-яркостных характеристик.

МЕТОДИКИ

1. Определение распределения концентрации мелкой легирующей примеси в ОПЗ.
2. Определение параметров глубоких центров методом термостимулированной емкости.
3. Определение параметров глубоких центров методом нестационарной спектроскопии глубоких уровней.
4. Определение механизмов переноса тока в p-n-переходах по анализу вольтамперных характеристик.
5. Дифференциальные методы исследования генерационно-рекомбинационных процессов с помощью анализа вольт-амперных характеристик.
6. Определение параметров глубоких центров методом разделения приведенной скорости рекомбинации на составляющие.
7. Определение параметров глубоких центров по производной приведенной скорости рекомбинации.

УСТАНОВКИ

1. Установка для исследования вольт-фарадных характеристик.
2. Установка для исследования глубоких уровней методом релаксационной спектроскопии (DLTS).
3. Установка для исследования вольт-амперных характеристик.
4. Установка для определения времени жизни неравновесных носителей заряда методом фото-ЭДС.

ТЕХНОЛОГИИ

1. Расчет параметров процесса преципитации в кремнии.
2. Технология внутреннего геттерирования.
3. Моделирование образования SOI структур.
4. Моделирование восстановлений германий-литиевых детекторов.
5. Моделирование изменения профиля распределения центров рекомбинации в кремнии при облучении.
6. Моделирование распада дивакансии при низкотемпературном отжиге.

Основные научные публикации коллектива

1. Булярский С.В., Грушко Н.С. Генерационно-рекомбинационные процессы в активных элементах. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1995. – 399с.
2. Булярский С.В., Фистуль В.И. Термодинамика и кинетика взаимодействующих дефектов в полупроводниках. – М. Наука. Физматлит, 1997. – 352с.Булярский С.В., Грушко Н.С., Сомов А.И., Лакалин А.В. Рекомбинация в области пространственного заряда и ее влияние на коэффициент передачи
3. Булярский С.В., Грушко Н.С., Лакалин А.В. Дифференциальные методы определения параметров глубоких уровней по рекомбинационным токам p-n-пе
4. Грушко Н.С. Рекомбинация в неупорядоченных полупроводниковых материалах и в структурах с ОПЗ на их основе // Уч. зап. УлГУ. Сер. Физическа
5. Булярский С.В., Воробьев М.О., Грушко Н.С., Лакалин А.В. Определение параметров глубоких уровней по дифференциальным коэффициентам вольт-а
6. Булярский С.В., Воробьев М.О., Грушко Н.С., Лакалин А.В. Рекомбинационная спектроскопия глубоких уровней в GaP-светодиодах // Физика и тех
7. Булярский С.В., Грушко Н.С., Жуков А.В. Расчет полевых зависимостей скоростей эмиссии носителей с глубоких центров, опирающийся на экспери
8. Булярский С.В., Светухин В.В., Приходько О.В. Моделирование неоднородной по объему преципитации кислорода в кремнии // Физика и техника по
9. Булярский С.В., Грушко Н.С. Обощенная модель рекомбинации в неоднородных полупроводниковых структурах // ЖЭТФ.— 2000.— Т. 118. В. 11.—
10. Булярский С.В., Светухин В.В., Львов П.Е. Термодинамика комплексообразования и кластеризации дефектов в полупроводниках // Физика и техник
11. Булярский С.В., Грушко Н.С., Жуков А.В. Расчет вероятности оптических переходов в сильных электрических полях // ЖЭТФ. – 2000. – Т. 118. В
12. Булярский С.В., Грушко Н.С., Жуков А.В. Использование форм-функции оптического электронно-колебательного перехода для вычисления полевой з
13. Булярский С.В., Жуков А.В. анализ механизмов переноса тока, определяющих характер обратных вольт-амперных характеристик барьеров металл-Ga
14. ГрушкоН.С., Лакалин А.В., Евстигнеева Е.А. Исследование вольт-амперных характеристик светодиодов, изготовленных на основе GaN с квантовой
15. Грушко Н.С., Лакалин А.В., Семенова О.А. Электролюминесцентные свойства светодиодов на основе GaN // Уч. зап. УлГУ. Сер. Физическая. – 200 
16. Булярский С.В., Светухин В.В. Физические основы управления дефектообразованием в полупроводниках. – Ульяновск: УлГУ, 2002. – 386 с.
17. Грушко Н.С., Лакалин А.В., Евстигнеева Е.А., Романова Н.В. Флуктуации зонного потенциала в гетероструктурах на основе GaN // Уч. зап. УлГУ
18. Светухин В.В., Гришин А.Г., Ильина Т.С., Прокофьева В.К., Рыгалин Б.Н. Влияние циркония на преципитацию кислорода в кремнии // Уч. зап. Ул
19. Булярский С.В., Басаев А.А Термостимулированный распад дивакансий в рентгеночувствительных p-i-n структурах на основе кремния // Уч. зап.
20. Булярский С.В., Ионычев В.К., Кузьмин В.В. Туннельная рекомбинация в кремниевых лавинных диодах // Физика и техника полупроводников. – 20 
21. Булярский С.В., Светухин В.В. Определение параметров комплексообразования по кривым изохорного отжига // Письма в ЖТФ. – 2003. – Т. 29. В.
22. Булярский С.В., Скаляух О.В., Трифонов О,А., Радченко В.М., Топоров Ю.Г. Исследование изменения времени жизни носителей заряда в кремнии п
23. Булярский С.В., Радченко В.М., Скаляух О.В. Изготовление и применение источников альфа-излучения. – Ульяновск: УлГУ, 2005. – 88 с.
24. Грушко Н.С., Потанахина Л.Н. Светодиоды InGaN // Уч. зап. УлГУ. Сер. Физическая. – 2005. – В. 1 (17). – С. 45–53.
25. Светухин В.В. Кинетика распада пересыщенного твердого раствора. – Ульяновск: УлГУ, 2006. – 208с.

Диссертации, защищенные на базе кафедры

Год Код специальности Тема диссертации Соискатель Науч. руководитель 1996 01.04.10 Дефектообразование в фосфидогаллиевых светодиодных структурах зеленого свечения при воздействии внешних факторов. Амброзевич А.С. Булярский С.В. 1996 01.04.05 Комбинационное рассеяние света в нанокристаллах с решеткой типа алмаза. Иго А.В. Миков С.Н. 1997 01.04.10 Термодинамические модели расчета концентрации точечных дефектов с учетом их взаимодействия в элементарных и многокомпонентных полупроводниках Комлев А.В.  Булярский С.В.  1997 01.04.10 Влияние процессов дефектообразования в кислородосодержащем германии на электрические свойства лавинных фотодиодов Громова Н.Ю.  Булярский С.В.  1999 01.04.05 Вторичное излучение микрокристаллов со структурой типа алмаза и сфалерита Пузов И.П. Миков С.Н. 1999 01.04.10 Рекомбинационные процессы в области пространственного заряда P-N — переходов Лакалин А.В. Грушко Н.С.  1999 01.04.10 Влияние глубоких центров на задержку лавинного пробоя P-N – перехода Ионычев В.К.  Булярский С.В.  1999 01.04.10 Электронно-колебательные переходы с глубоких примесных центров в электрических полях контактов металл – GaAs Жуков А.В.  Булярский С.В.  1999 01.04.10 Генерационно-рекомбинационные процессы с участием глубоких уровней в кремниевых силовых транзисторах Сомов А.И.  Булярский С.В. 1999 01.04.10 Генерационно-рекомбинационные процессы в неоднородных полупроводниковых структурах.  Грушко Н.С. (докторская)    1999 01.04.10 Кинетика и термодинамика комплексообразования и кластенизации дефектов в кремнии и германии.  Светухин В.В.  Булярский С.В.  2000 01.04.05 Оптические свойства четырехвалентного иона марганца в гадолиний-галиевом гранате. Приходько В.В. Булярский С.В. 2001 01.04.10 Электронная структура и спектроскопия полупроводниковых и кластерных систем углерода и кремния Моливер С.С. (докторская)  Булярский С.В.  2001 01.04.10 Влияние преципитации и изоэлектронной ионной имплантации на дефектообразование в монокристаллическом кремнии Джабраилов Т.А.  Булярский С.В.  2001 01.04.10 Моделирование и экспериментальное исследование преципитации кислорода в кремнии Приходько О.В.  Булярский С.В.  2001 01.04.10 Термодинамика образования дефектов в полупроводниках с учетом кластеризации в жидкой и газовой фазах Львов П.Е.  Булярский С.В.  2001 01.04.05 Оптические спектры микрокристаллических оксидов Al2O3 и SiO2. Кожевин А.Е. Миков С.Н. 2002 01.04.10 Термодинамика и кинетика образования комплексов с участием вакансий в кремнии и германии Агафонова О.В.  Булярский С.В.  2002 01.04.10 Экспериментальное исследование и математическое моделирование кинетики образования и разрушения кластеров линия в германии Ильин П.А. Светухин В.В.  2002 01.04.10 Генерационно-рекомбинационные процессы в кремниевых лавинных диодах  Кузьмин В.В. Булярский С.В. 2002 01.04.10 Исследование процессов возбуждения предпробойной электролюминесцении в тонкопленочных электролюминесцентных структурах Давыдов Р.Р.  Самохвалов М.К.  2003 01.04.10 Кинетика и термодинамика комплексообразования и кластенизации дефектов в кремнии и германии.  Светухин В.В. (докторская) Булярский С.В. 2003 01.04.05 Оптическая спектроскопия диэлектрических и полупроводниковых наночастиц Миков С.Н. (докторская) Горелик В.С. 2004 01.04.10 Термодинамика легирования и образования точечных дефектов в кремнии Санчищин Д.В.  Булярский С.В.  2004 01.04.10 Преципитация кислорода в кремнии, легированном цирконием Гришин А.Г.  Булярский С.В.  2004 01.04.10 Электрические свойства ионно-легированных и эпитаксиальных p-n-переходов на основе фосфида галия Светухина О.С. Булярский С.В. 2005 01.04.05 Дистанционный анализ молекулярного состава вещества на основе комбинационного рассеяния света. Бортников К.С.  Булярский С.В. 2005 01.04.07 Термодинамика и кинетика взаимодействия гемоглобина с кислородом Вострецов Д.Я. Светухин В.В. 2005 01.04.10 Дефектообразование в кремнии при облучении альфа – частицами с энергией 5,4 МэВ Скаляух О.В. Булярский С.В. 2005 01.04.10 Исследование электрических и электролюминесцентных характеристик гетероструктур на основе нитрида галлия Логинова Е.А.  Грушко Н.С. 2004 01.04.10 Преципитация кислородав кремнии, легированном цирконием Гришин А.Г. Булярский С.В. 2004 01.04.10 Термодинамика легирования и образования точечных дефектов в кремнии Санцищин Д.В. Булярский С.В. 2004 01.04.10 Электрические свойства ионно-легированных и эпитаксиальных p-n-переходов на основе фосфида галлия Светухина О.С. Булярский С.В. 2005 01.04.10 Дефектообразование в кремнии при облучении альфа-частицами с энергией 5,4 МэВ Скаляух О.В. Булярский С.В. 2005 01.04.05 Дистанционный анализ молекулярных состав веществ на основе комбинационного рассеяния света Бортников К.С. Булярский С.В. 2006 01.04.10 Влияние электрического поля на скорость оптических и термических переходов с глубоких уровней в арсениде галлия Трифонов О.А. Булярский С.В. 2011 01.04.07 Формирование металлических класетров катализаторов при росте углеродных нанотрубок Цыганцов А.В. Булярский С.В. 2012 08.00.05 Совершенствование моделей функционирования промышленных кластеров Синицын А.О. Булярский С.В. 2012 08.00.05 Развитие рынка услуг по продаже прав на нематериальные активы Савельева О.Г. Булярский С.В. 2013 01.04.10 Управление свойствами полупроводниковых одностенных углеродных нанотрубок Богданова Д.А. Булярский С.В. 2013 01.04.10 Анализ генереционно-рекомбинационных и тунельно-рекомбинационных процессов в областях пространственного заряда сложных полупроводниковых структур по эксперементальным вольтамперным характеристикам Ермаков М.С. Булярский С.В.