- Результаты теоретического анализа и экспериментальных исследований механизмов роста молекулярно - пучковой эпитаксией с применением плазменных источников в системе соединений III-N (AlGaInN), III-V-N (InGaAsN) и ВТСП (DyBaCuO), обеспечивают получение высококачественных слоев, наноструктур и сверхрешеток с новыми свойствами.
- Использование при выращивании InN МПЭ с плазменными источниками азота на подложках сапфира низкотемпературного (~3000С) буфера InN, отожженного при высоких температурах (~9000С), позволяет сформировать тонкий (~70 нм) монокристаллический слой Al0.3In0.7N и обеспечивает получение высококачественных монокристаллических гексагональных слоев InN с новыми свойствами при 300 К: подвижностью носителей μ~1700 см2/Вс, концентрацией n≤1019см-3 и шириной запрещенной зоны Eg ~0.8 эВ.
- Выращивание нитридных соединений (InN, GaN) в автокаталитическом режиме роста по механизму «пар-жидкость-кристалл» методом плазменной МПЭ (ПМПЭ) обеспечивают получение наноколонн этих соединений с высоким кристаллическим совершенством, высокой плотностью (≥1010см -2) и улучшенными люминесцентными свойствами.
- Контролируемое управление длиной волны излучения в диапазоне 1.3 - 1.8 мкм без ухудшения люминесцентных свойств достигается путем выращивания плазменной МПЭ на подложках GaAs светоизлучающих структур на основе квантовых ям InGaAsN c напряженно-компенсированными сверхрешетками GaAsN/InGaAsN с монослойными вставками InAs. Использование одиночной вставки увеличивает длину волны с ~1.4 до ~1.5 мкм, а трех - до ~1.7 мкм.
- Созданы методом МПЭ в системе GaAs/InGaAsN низкопороговые лазеры для диапазона 1.1-1.55 мкм с плотностью порогового тока при 300 К Jth=60 А/см2 на длину волны λ=1.1 мкм и Jth=350 А/см2 на λ=1.3 мкм, а также в системе InP/InAlAs/InGaAs квантовые каскадные лазеры c λ~5 мкм, Jth~4 кА/см2, мощностью излучения P~1 Вт, характеристической температурой Т0~200 К с температурой генерации до 450 К.
- Использование плазменного источника кислорода на основе полого катода в ПМПЭ и снижение температур роста до 400-4400С при скоростях 0.01-0.1 Å/сек обеспечивают двумерный характер роста, а также получение in situ монокристаллических орто-1 ВТСП сверхтонких (100-600Е) однофазных пленок DyBa2Cu3Oх с х=6.8 и температурой перехода Тс~70 К, переходящих после отжига в кислороде при 4000С в пленки с х=6.9 и Тс= 88 К.
1 .А.Ю.Егоров, П.С.Копьев, Н.Н.Леденцов, В.В.Мамутин, М.В.Максимов. Выращивание соединений в системе YbBaCuO с использованием молекулярного пучка ВаО. ЖТФ, 61, 106-114 (1991).
2 .В.В.Мамутин, П.С.Копьев, А.В.Захаревич, Н.Ф.Картенко, В.М.Микушкин, С.Е.Сысоев. Исследование роста окислов для получения методом МПЭ ВТСП пленок DyBaCuO и структур на их основе. СФХТ, 6, 797- 806 (1993).
3 .В.В.Мамутин, Н.Ф.Картенко, С.И.Голощапов. Получение пленок DyBаCuO молекулярно-пучковой эпитаксией. Письма в ЖТФ, 19, 48-52 (1993).
4 .V.V.Mamutin, N.F.Kartenko, S.I.Goloshapov, V.V.Tretiakov, P.S.Kop’ev. Low-temperature MBE growth of DyBaCuO superconducting thin films. Appl. Phys. Lett., 64, 2031-2033 (1994).
5 .V.V.Mamutin, N.F.Kartenko, S.P.Goloshapov. DyBaCuO superconducting thin films grown by MBE. Matererials Lett., 20, 155-158 (1994).
6 . Ю.С.Гордеев, П.С.Копьев, В.В.Мамутин, В.М.Микушкин, С.Е.Сысоев. МПЭ формирование интерфейсов тонких DyBaCuO пленок с подложками GaP, NdGaO3 и оксидами. СФХТ, 7, 1417-1425 (1994).
7 . В.В.Мамутин. К механизму роста кристаллически совершенных ВТСП пленок. Письма в ЖТФ, 20, 13-16 (1994).
8 . В.В.Мамутин. Возможности управления механизмами роста ВТСП пленок молекулярно-пучковой эпитаксией. ЖТФ, 65, 161-170 (1995).
9 . V.V.Mamutin. Growth mechanisms of DyBa2Cu3Ox superconducting thin films grown by coevaporation molecular beam epitaxy at low temperatures and growth rates. J. Cryst. Growth, 153, 140-145 (1995).
10 . А.Ю.Егоров, А.Е.Жуков, А.Р.Ковш, В.М.Устинов, В.В.Мамутин, С.В.Иванов, В.Н.Жмерик, А.Ф.Цацульников, Д.А.Бедарев, П.С.Копьев, Гетероструктуры GaAsN/GaAs и InGaAsN/GaAs, выращенные методом молекулярно-пучковой эпитаксии. ПЖТФ, 24, 81-87 (1998).
11 . V.V.Mamutin, V.N.Jmerik, A.A.Toropov, A.V.Lebedev, V.A.Vekshin, S.V.Ivanov, P.S.Kop’ev. Growth of GaN by MBE with activation of nitrogen by magnetron discharge. Tech. Phys. Lett., 24, 467-9 (1998). (ПЖТФ, 24, 30-32 (1998)). 12 . В.В.Мамутин, В.П.Улин, В.В.Третьяков, С.В.Иванов, С.Г.Конников, П.С.Копьев. Получение кубического GaN молекулярно- пучковой эпитаксией на подложках пористого GaAs. ПЖТФ, 25, 3-6 (1999).
13 . V.V.Mamutin, S.V.Sorokin, V.M.Jmerik, S.V.Ivanov, V.V.Ratnikov, P.S.Kop’ev, M.Karlsteen, U.Sodervall, M.Willander. Plasma-assisted MBE growth of GaN and InGaN on different substrates. J. Cryst. Growth, 201/202, 346-350 (1999). 14 . G.Pozina, J.P.Bergman, B.Monemar, V.V.Mamutin, T.V.Shubina, V.A.Vekshin, A.A.Toropov, S.V.Ivanov, M.Karlsteen, W.Willander. Optical and structural characterization of Ga(In)N three-dimentional nanostructures grown by PA MBE. Phys. Stat. Sol. (b), 216, 445-450 (1999).
15 . V.Yu.Davydov, V.V.Mamutin, V.A.Vekshin, V.V.Emtsev, I.N.Goncharuk, A.N.Smirnov, A.D.Petrikov, and S.V.Ivanov. Experimental and theoretical studies of phonons in hexagonal InN. Appl. Phys. Lett., 75, 3297-3299 (1999).
16 . V.V.Mamutin, A.A.Toropov, N.F.Kartenko, S.V.Ivanov, A.Wagner, and B.Monemar. MBE GaN grown on (101) NdGaO3 substrates. Material Science and Engineering, B, 59, 56-59 (1999).
17 . V.N.Jmerik, V.V.Mamutin, V.A.Vekshin, S.V.Ivanov, P.S.Kop’ev. Coaxial RF-magnetron activator for GaN MBE growth. Material Science and Engineering, B, 59, 60-64 (1999).
18 . V.Yu.Davydov, A.A.Klochikhin, V.V.Mamutin, M.V.Smirnov, V.V.Emtsev, T.Inushima. Phonons in Hexagonal InN. Experiment and theory. Phys. Stat. Sol.(b), 216, 779-783 (1999).
19 . V.V.Mamutin, T.V.Shubina, V.A.Vekshin, G.Pozina, J.P.Bergman, B.Monemar, V.V.Ratnikov, A.A.Toropov, S.V.Ivanov, M.Karlsteen, U.Sodervall, W.Willander. Optical properties of AlInN interface layer spontaneously formed in hexagonal InN/sаpphire heterostructures. Phys. Stat. Sol.(b), 216, 205-209 (1999).
20 . V.V.Mamutin, V.A.Vekshin, V.V.Ratnikov, V.Yu.Davydov, T.V.Shubina, S.V.Ivanov, P.S.Kop’ev, M.Karsteen, U.Sodervall, M.Willander. MBE growth of hexagonal InN films on sаpphire with different initial growth stages. Phys. Stat. Sol.(b), 216, 247-252 (1999).
21 . V.V.Mamutin, V.A.Vekshin, V.V.Ratnikov, V.Yu.Davydov, Yu.A.Kudriavtsev, B.Ya.Ber. Mg-doped hexagonal InN/Al2O3 films grown by MBE. Phys. Stat. Sol.(b), 216, 373-378 (1999).
22 . В.В.Мамутин. Выращивание нитевидных и пластинчатых кристаллов A3N МПЭ с участием жидкой фазы. Письма в ЖТФ, 25, 55-59 (1999).
23 . V.V.Mamutin, V.A.Vekshin, V.V.Ratnikov, V.Yu.Davydov, T.V.Shubina, S.V.Ivanov, P.S.Kop’ev. MBE growth of hexagonal InN on sapphire with different initial growth stages. Phys. Stat. Sol. (a), 176, 247-252 (1999).
24 . V.V.Mamutin, V.A.Vekshin, V.V.Ratnikov, V.Yu.Davydov, Yu.Kudriavtsev, B.Ya.Ber, S.V.Ivanov. Mg-doped hexagonal InN/Al2O3 films grown by MBE. Phys.Stat.Sol.(a), 176, 373-378 (1999).
25 . T.V.Shubina, V.V.Mamutin, V.A.Vekshin, V.V.Ratnikov, A.A.Toropov, S.V.Ivanov, M.Karlsteen, U.Sodervall, M.Willander, G.R.Pozina, B.Monemar. Optical properties of AlInN interface layer spontaneously formed in hexagonal InN/sapphire interfaces. Phys.Stat.Sol.(b), 216, 205-209 (1999).
26 . V.V.Mamutin, T.V.Shubina, V.A.Vekshin, V.V.Ratnikov, A.A.Toropov, S.V.Ivanov, M.Karsteen, U.Sodervall, M.Willander. Hexagonal InN/sapphire heterostructures: interplay of interface and layer properties. Appl. Surface Science, 166, 87-91, 2000. (Proc.of 7-th Int. Conf. on Formation of Semicond. Interfaces, Gоteborg, Sweden,1999).
27 . G.Pozina, V.V.Mamutin,V.A.Vekshin,S.V.Ivanov,N.A.Cherkashin, J.P.Bergman, and B.Monemar. Optical Properties of Self-Organazed GaN Nanostructures Grown by Plasma- Assisted MBE. Proc. Int. Workshop on Nitride Semiconductors (IWN-2000), Inst. of Pure and Appl. Phys.(Japan), IPAP Conf.Ser. 1, 409-412 (2000).
28 .V.V.Mamutin, V.A.Vekshin, V.N.Jmerik, V.V.Ratnikov, V.Yu.Davydov, N.A.Cherkashin, S.V.Ivanov, G.Pozina, J.P.Bergman, and B.Monemar. Growth of Self-Organized GaN Nanostructures on Al2O3(0001) be RF MBE. Proc. Int. Workshop on Nitride Semiconductors (IWN-2000), Inst. of Pure and Appl. Phys.(Japan), IPAP Conf. Ser. 1, 413-416 (2000).
29 . T.Inushima, V.V.Mamutin,V .A.Vekshin, S.V.Ivanov, T.Sakon, M.Motokawa, S.Ohoya. Physical properties of InN with the band gap energy of 1.1 eV. J. Cryst. Growth, 227/228, 481-485, 2001. (Proc.of XI-th Intern. Confer. on MBE, Beijing, China, September 11-15, 2000).
30 . V.V.Mamutin,N. A.Cherkashin, V.A.Vekshin, V.N.Jmerik, S.V.Ivanov. Transmition Electron Microscopy of GaN Columnar Nanostructures Grown by MBE. Phys.Solid State, 43, 151-156 (2001).
31 . V.V.Ratnikov, V.V.Mamutin, V.A.Vekshin, S.V.Ivanov. X-ray Diffractometric study of the Influence of a buffer layer on the microstructure for MBE-InN layers of different thicknesses. Phys. Solid State, 43, 949-954, (2001).
32 . В.А.Одноблюдов, А.Ю.Егоров, Н.В.Крыжановская, А.Г.Гладышев, В.В.Мамутин, А.Ф.Цацульников, В.М.Устинов. Фотолюминесценция с длиной волны 1.55 мкм при температуре 300 К из структур с квантовыми точками InAs/InGaAsN на подложках GaAs. Письма в ЖТФ, 28, 82-87 (2002).
33 . А.Ю.Егоров, В.А.Одноблюдов, Н.В.Крыжановская, В.В.Мамутин, В.М.Устинов. Взаимное расположение краев энергетических зон в гетероструктрах GaAs/GaAsN/ InGaAsN. ФТП, 36, 1355-1359 (2002).
34 . A.Yu.Egorov, V.A.Odnobludov, V.V.Mamutin, A.E.Zhukov, A.F.Tsatsul’nikov, N.V.Kryzhanovskaya, V.M.Ustinov, Y.G.Hong, C.W.Tu. Valence band structure of GaAsN compounds in GaAs/GaAsN/InGaAs heterostructures. J. Cryst. Growth, 251, 417 - 421 (2003).
35 . В.А.Одноблюдов, А.Ю.Егоров, А.Р.Ковш, В.В.Мамутин, Е.В.Никитина, Ю.М.Шерняков, М.В.Максимов, В.М.Устинов. Длинноволновая лазерная генерация в структурах на основе квантовых ям InGaAs(N) на подложках GaAs. Письма в ЖТФ, 29, 77-81 (2003).
36 . V.M.Mikoushkin, V.V.Mamutin, S.E.Sysoev, V.V.Shnitov, Yu.S.Gordeev. Ion beam fabrication of metal/insulator/HT-superconductor nanostructures for field-effect transistor. Microelectronic Engineering, 69, 480-484 (2003).
37 . В.М.Устинов, А.Ю.Егоров, А.Р.Ковш, В.А.Одноблюдов, В.В.Мамутин, Д.А.Лившиц, Н.В.Крыжановская, Е.С.Семенова, Е.В.Никитина, Ю.М.Шерняков, М.В.Максимов. Низкопороговые лазеры на основе InGaAsN для ВОЛС. Известия АН, Cерия Физическая, 68, 15-17 (2004).
38 . И.П.Сошников, Н.В.Крыжановская, Н.Н.Леденцов, А.Ю.Егоров,
В.В.Мамутин, В.А.Одноблюдов, В.М.Устинов, О.М.Горбенко, H.Kirsme, W.Neumann, D.Bimberg. Структурные и оптические свойства гетероструктур с квантовыми точками InAs в квантовой яме InGaAsN, выращенных методом МПЭ. ФТП, 38, 354-357 (2004).
39 . N.V.Kryzhanovskaya, A.Yu.Egorov, V.V.Mamutin, N.K.Polyakov, A.F.Tsatsul’nikov, Yu.G.Musikhin, A.R.Kovsh, N.N.Ledentsov, V.M.Ustinov, and D.Bimberg. Properties of InGaAsN heterostructure emitting at 1.3–1.55 mkm. Semicond. Sci. Technol., 20, 961-965, (2005).
40 . Н.В.Крыжановская, А.Ю.Егоров, В.В.Мамутин, Н.К.Поляков, А.Ф.Цацульников,А.Р.Ковш,Н.Н.Леденцов,В.М.Устинов,D.Bimberg. Оптические свойства гетероструктур с квантово - размерными слоями InGaAsN на подложках GaAs, излучающих в области 1.3-1.55 мкм. ФТП, 39, 735-740 (2005).
41 . V.V.Mamutin, O.V.Bondarenko, A.Yu.Egorov, N.V.Kryzhanovskaya, Yu.M.Shernyakov, V.M.Ustinov. Lasing properties of strain-compensated InAs/ InGaAsN/ GaAsN heterostructures in 1.3-1.55 mkm spectral range. Tech.Phys.Lett., 32, 229-231(2006). (Письма в ЖТФ, 32, 89-94 (2006)).
42 . В.В.Мамутин, О.В.Бондаренко, А.П.Васильев, А.Г.Гладышев, А.Ю.Егоров, Н.В.Крыжановская, В.С.Михрин, В.М.Устинов, Исследование оптических свойств сверхрешеток InAs/InGaAsN/GaAsN с компенсацией напряжений. Письма в ЖТФ, 33, 53-60 (2007).
43 . В.В.Мамутин, А.Ю.Егоров, Н.В.Крыжановская, А.М.Надточий,А.С.Паюсов. Влияние дизайна напряженно-компенсированных сверхрешеток InAs/ InGaAsN/ GaAsN на их оптические свойства. Письма в ЖТФ, 34, 24-31 (2008).
44 . В.В.Мамутин, А.Ю.Егоров, Н.В.Крыжановская, В.С.Михрин, А.М.Надточий, Е.В.Пирогов. Методы управления длиной волны излучения в гетероструктурах InAs/GaAsN/InGaAsN на подложках GaAs. ФТП, 42, 823-829 (2008).
45 . V.V.Mamutin, A.Yu.Egorov, N.V.Kryzhanovskaya. MBE growth method of wavelength control for InAs/(In)GaAsN/GaAs heterostructures. Nanotechnology, 19, 445715 - 445720 (2008).
46 . В.В.Мамутин. Улучшение излучательных характеристик в структурах со сверхрешетками InAs/GaAsN/ InGaAsN. Письма в ЖТФ, 35, 81-88 (2009).
47 . В.В.Мамутин, В.М.Устинов, J.Boettcher and H.Kuenzel. Получение квантовых каскадных лазеров с длиной волны 5 мкм молекулярно- пучковой эпитаксией. Письма в ЖТФ, 36, 34-41 (2010).
48 . В.В.Мамутин, В.М.Устинов, J.Boettcher and H.Kuenzel. Получение молекулярно- пучковой эпитаксией и характеризация квантовых каскадных лазеров на длину волны 5 мкм. ФТП, 44, 995-1001 (2010).
2) Конференции, совещания, симпозиумы [K].
1.V.V.Mamutin, N.N.Ledentsov, N.F.Kartenko, S.I.Goloshapov, M.V.Maksimov and P.S.Kop’ev. In situ low temperature MBE growth of DyBaCuO high temperature superconducting (HTSC) thin films. Proc. of 7-th EURO MBE Workshop, Italy, L4, 7-10 March, 1993.
2.V.V.Mamutin, N.F.Kartenko, S.I.Goloshapov, P.S.Kop’ev. Low temperature MBE growth and growth mechanism of DyBaCuO HT superconducting (HTSC) films. Proc. of 8-th Int.Conf.on MBE, B10-22, p.313, Japan,1994.
3.V.V.Mamutin, A.A.Toropov, N.F.Kartenko, S.V.Ivanov, A.Wagner, P.Bergman, and B.Monemar. MBE GaN Grown on (101) NdGaO3 Substrates. Oral Presentation, Proc.of Euro-MRS’98 Spring Conf., Strasbourg, France, 16-19 June, 1998. 4.V.V.Mamutin, V.N.Jmerik, V.A.Vekshin, V.V.Ratnikov, S.V.Ivanov, P.S.Kop’ev, M.Sudervall, and M.Willander. Plasma-Assisted MBE Grown of GaN and InGaN on Different Substrates.Abstr.of 10-th Intern.Conf. on MBE, p.188, Cannes, France,1998. 5.V.V.Mamutin, V.A.Vekshin, V.Yu.Davydov, V.V.Ratnikov, T.V.Shubina,
V.V.Emtsev, S.V.Ivanov, and P.S.Kop’ev. MBE growth of hexagonal InN films on sapphire with different initial growth stages. 3-rd Intern.Conf. on Nitride Semicond. (ICNS-3), Abstracts, Mo-P012, Montpellier, France, July 4-9, 1999.
6.G.Pozina, J.P.Bergman, B.Monemar, V.V.Mamutin, V.A.Vekshin, S.V.Ivanov. Optical and structural characterization of Ga(In)N three-dimentional nanostrures grown by plasma-assisted MBE. 3-rd Int.Conf. on Nitride Semic., Abstr., Tu-P033, Montpellier, France, July 4-9, 1999.
7.V.V.Mamutin, T.V.Shubina, V.A.Vekshin, V.V.Ratnikov, A.A.Toropov, S.V.Ivanov, M.Karlsteen, U.Sodervall, M.Villander. Hexagonal InN/Supphire Heterostructure: Interplay of Interface and Layer Properties. Abstr.of 7-th Int. Conf.on the Formation of Semiconductor Interfaces (ICFSI-7), p.151, Geteborg, Sweeden, June 21-25, 1999.
8.T.Inushima, V.V.Mamutin, V.A.Vekshin, T.Kumazava, and S.Ohoya. Physical Properties of InN with the band gap energy of 1.1 eV. Abstr. of XI-th Int.Conf.on MBE, p.454-455, September 11-15, Beijing, China, 2000.
9.G.Pozina, V.V.Mamutin, V.A.Vekshin, S.V.Ivanov, N.A.Cherkashin, J.P.Bergman, and B.Monemar. Optical Properties of Self-Organazed GaN Nanostructures Grown by PA MBE. Abstr.of Int.Workshop on Nitride Semiconductors (IWN-2000), p.194, September 24-27, Nagoya, Japan, 2000.
10.V.V.Mamutin, V.A.Vekshin, V.N.Jmerik, V.V.Ratnikov, N.A.Cherkashin, S.V.Ivanov, G.Pozina, J.P.Bergman, and B.Monemar. Growth of Self-Organazed GaN Nanostructures on Al2O3 (0001) by RF MBE. Abstr.of Int.Workshop on Nitride Semiconductors (IWN-2000), p.195, September 24-27, Nagoya, Japan, 2000. 11.Yu.S.Gordeev, V.M.Mikoushkin, V.V.Mamutin, S.E.Sysoev. Fabrication of nanostructures Metal/Insulator/HT-Superconductor by ion bombardment of HTSC surface. Abstracts of Intern.Conf. on Superlattices, Nanostructures and Nanodevices (ICSNN), p.267(p.II-P038), Toulouse, France, July 22-26, 2002.
12.A.Yu.Egorov,V.A.Odnobludov,V.V.Mamutin,A.E.Zhukov,A.F.Tsatsul’nikov,N.V. Krizhanovskaya,V.M.UstinovY.G.Hong,C.W.Tu.”Valence band structure of GaAsN compounds and Band-edge line-up in GaAs/GaAsN/InGaAs heterostructures”. 12-th International Conf. on MBE, Abstracts, p.295, San Francisco, September 15-20, 2002. 13.A.Yu.Egorov, V.A.Odnoblyudov, V.V.Mamutin, N.V.Kryzhanovskaya, and V.M.Ustinov. 1.3-1.55 micron InAs/InGaAsN Quantum Dots Grown by Molecular Beam Epitaxy. 12-th EURO-MBE Workshop, Bad Hofgastein, Austria, Oral Presentation, Abstracts, p.MoM 1.3, February 16- 19, 2003.
14.B.Y.Ber, D.Y.Kasantsev,V.V.Mamutin. Сharacterization of the device structure of the Quantum Cascade Laser (QCL) by quantitative SIMS profiling. Nano-Technology International Forum “Rusnanotech”, Moscow, November 1-3, 2010.
15.В.В.Мамутин, В.М.Устинов, R.Boettcher, and H.Kuenzel. Выращивание МПЭ и характеризация квантовых каскадных лазеров на длину волны 5 мкм. Всероссийский симпозиум «Полупроводниковые лазеры: физика и технология». С-Петербург, 10-12 ноября 2010.
3) Патенты [П].
1.Ю.С.Гордеев, В.В.Мамутин, В.М.Микушкин, С.Е.Сысоев. Способ получения структуры "металл/ диэлектрик/ высокотемпературный сверхпроводник. Патент РФ №2156016 от 5.01.99 г., Бюллетень изобретений (БИ) 25, 2000.
2.В.В.Мамутин, А.Ю.Егоров, В.М.Устинов. Способ изготовления светоизлучающей структуры и светоизлучающая структура. Патент РФ № 2257640 (заявка №2004113171, приоритет от 28.04.2004), зарегистрирован в Гос. Реестре Изобретений 27.07.2004.