Научная тема: «ИМПУЛЬСНОЕ ЛАЗЕРНОЕ НАПЫЛЕНИЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК И НАНОРАЗМЕРНЫХ СТРУКТУР ДЛЯ АКТИВНЫХ СРЕД ЛАЗЕРОВ»
Специальность: 05.27.03
Год: 2012
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  1. Ионные компоненты лазерного факела при абляции однокомпонентных мишеней Al, Si, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Nb, Sn и Ta имеют мультимодальное распределение по скорости, распределение скоростей в каждой моде описывается одномерным распределением Максвелла. При взаимодействии двух факелов формируется плазменный пучок, в котором функция распределения ионов по скорости имеет мультимодальный характер.
  2. При абляции металлов и полупроводников Al, Si, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, ZnO, Sn в вакууме функция распределения капельной составляющей лазерного факела по скорости и по энергии отлична от максвелловской.
  3. Дополнительное облучение лазерного факела излучением СО2 лазера позволяет управлять энергетическим спектром и концентрацией ионов в факеле и увеличить до двух раз среднюю энергию ионов и их концентрацию в факеле за счет ионизации атомов. Энергия ионов осаждаемого пучка в схеме напыления с пересекающимися факелами может быть уменьшена более чем на порядок относительно энергии ионов исходных факелов при изменении угла пересечения факелов.
  4. В созданных модифицированным методом ИЛН пленках металлов Al, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Nb, Sn и Ta нанометрового диапазона удельное сопротивление монотонно уменьшается с увеличением толщины (классический размерный эффект). В пленках тантала и железа наблюдается осциллирующая зависимость удельного сопротивления пленки от толщины, свидетельствующая о проявлении квантово размерного эффекта проводимости.
  5. Метод ИЛН при легировании галлием, азотом и фосфором в процессе напыления позволяет выращивать на монокристаллических подложках сапфира пленки оксида цинка n- и p-типа с высоким значением удельной проводимости, а также эпитаксиальные пленки MgxZn1-xO и CdyZn1-yO в диапазоне концентраций магния 0<x<0,35 и кадмия 0<y<0,2, для которых разница ширин запрещенной зоны достигает величины 1,3 эВ при рассогласовании параметров кристаллической решетки в плоскости роста (Δa/a) менее 1%.
  6.  В созданных методом ИЛН квантовых ямах MgxZn1-xO/ZnO интенсивность фотолюминесценции немонотонно изменяется с уменьшением ширины КЯ. При импульсной оптической накачке МКЯ на базе ZnO наблюдается вынужденное излучение, порог которого зависит от ширины КЯ.
  7.  Метод ИЛН позволяет создавать на подложке p-GaN электролюминесцирующие гетероструктуры n-ZnO/p-GaN, n-ZnO/i-ZnO/p-GaN и n-ZnO/n-Mg0,2Zn0,8O/i-Cd0,2Zn0,8O/p-GaN, излучающие в УФ области спектра.
Список опубликованных работ
1.Novodvorsky O.A., Khramova O.D., Shevelev A.K., Filippova E.O. Probe measurements of XeCl excimer laser ablated Al, Cu, Nb, Ta solid samples. Proc. SPIE. 1999. Vol. 3885.PP. 471-480.

2.Novodvorsky O.A., Khramova O.D., Filippova E.O., Wenzel C., Bartha J.W. Energy distribution of ions in plasma formed by laser ablation of metallic Nb and Ta targets. Optics and Lasers in Engineering. 2000. Vol. 32 (5). рр. 449-457.

3.Новодворский О.А., Филиппова Е.О., Храмова О.Д., Шевелев А.К., Венцель К., Барта И. Зондовые исследования лазерного факела при абляции тантала в вакууме излучением эксимерного лазера с длиной волны 308 нм. Квантовая электроника. 2001. Т.31. № 2. С. 159-163.

4.Novodvorsky O.A., Khramova O.D., Filippova E.O., Shevelev A.K., Wenzel C., Bartha J.W. The electron temperature and ions velocity distribution of erosion plume under ablation of a Cu target. Proc. SPIE. (2001). Vol. 4644, Pp. 46-50.

5. Novodvorsky O.A., Filippova E.O., Khramova O.D., Shevelev A.K. Energy distribution of charged particles in laser on ablation of solid metallic targets with excimer laser. Proc. SPIE. 2001. Vol. 4352, pp. 183-190.

6.Novodvorskii O.A., Filippova E.O., Khramova O.D., Shevelev A.K., Wenzel C., Bartha J.W. Probe-assisted study of the erosion plume upon ablation of tantalum in vacuum by the 308-nm excimer laser radiation. Quantum Electronics. 2001. Vol. 31 (2). PP. 159-163.

7.Novodvorsky O.A., Wenzel C., Bartha J.W., Khramova O.D., Filippova E.O. The electron temperature distribution of laser erosion plume after ablation of a tantalum target with excimer laser in vacuum. Optics and Lasers in Engineering. 2001. Vol. 36(3). PP. 303-311.

8.Новодворский О.А., Храмова О.Д., Филиппова Е.О., Сагдеев Р.Я., Шевелев А.К., Wenzel C., Bartha J.W. Электронная температура в эрозионном лазерном факеле при абляции тантала в вакууме. Материалы Конференции по физике низкотемпературной плазмы ФНТП-2001 в двух томах. (2001). Т. 2. Сс. 5–7.

9.Novodvorsky O.A., Khramova O.D., Filippova E.O., Sagdeev R.Ya., Shevelev A.K., Bartha J.W., Wenzel C. An investigation of erosion plume emission spectra at laser ablation of metallic targets in vacuum. Proc. SPIE. (2001). Vol. 4644, Pp. 58-63.

10. Новодворский О.А., Храмова О.Д., Филиппова Е.О., Сагдеев Р.Я., Шевелев А.К., Барта И.В., Венцель К. Исследование характеристик лазерного факела по эмиссионным спектрам при лазерной абляции металлических мишеней из ниобия и тантала в вакууме. Изв. АН. Серия Физ. 2002, т.66, №6, с. 935-938.

11.Новодворский О.А., Храмова О.Д., Филиппова Е.О., Шевелев А.К., ВенцельК, БартаИ.В. Скорости ионов и распределение электронной температуры в эрозионном факеле при абляции меди в вакууме эксимерным лазером. Изв. АН Серия Физ. 2002, т.66, №8, с.1159-1161.

12.O.A.Novodvorsky, O.D.Khramova, C.Wenzel, J.W.Bartha, E.O.Filippova Characterization of erosion plume after ablation of copper and tantalum targets by Excimer laser irradiation. Journ. Appl. Phys., v.94, №5, p.3612-25 (2003).

13.O.A.Novodvorsky, O.D.Khramova, C.Wenzel, J.W.Bartha, Characterization of erosion plume after ablation of copper, niobium and tantalum targets by Excimer laser irradiation, Proc. IV Int. Conf. Plasma Physics and Plasma Technology, PPPT-4, 2003, v.2, Minsk, p.447-450.

14.Новодворский О.А., Зоров Н.Б., Кузяков Ю.Я. О природе импульсного опто-гальванического эффекта в пламени. Вестник МГУ, сер.2, Химия, т.26, № 2, с.221-222,1985.

15.Зоров Н.Б., Кузяков Ю.Я., Новодворский О.А., Чаплыгин В.Н. Лазерный атомно-ионизационный метод определения элементов при атомизации пробы в пламени - В кн.: “Методы определения малых концентраций”., М., Наука,1986,с.233-248.

16. Зоров Н.Б., Кузяков Ю.Я., Новодворский О.А., Чаплыгин В.Н. Опто- гальванический эффект в пламенах атмосферного давления - В кн.:”Химия плазмы”, М., Энергоатомиздат, 1987,с.131-164.

17. Абильсиитов Г.А., Булатов О.Г., Иванов B.C., Низьев В.Г., Новодворский О.А., Поляков В.Д., Сагдеев Р.Я., Силантьев Ю.А.,Царенко А.И. Физические принципы и техническая реализация эффективной системы накачки газоразрядного лазера. Электротехника, №11, с.2 (1988).

18. Низьев В.Г., Новодворский О.А., Соловьев В.А. «Способ стабилизации разряда в активной среде газового лазера» Авт. свид. СССР №1551195, 1988.

19. Новодворский О.А., Илюхин А.Б., Зоров Н.Б., Кузяков Ю.Я. Лазерный атомно-ионизационный метод анализа в пламенах с применением лазерного пробоотбора. Вестник Московского ун-та,1989, сер.2, химия, т.30, №1,с.27.

20. Булатов О.Г., Низьев В.Г., Новодворский О.А., Сагдеев Р.Я. и др Устройство накачки газоразрядного лазера с поперечной прокачкой. Авт. свид. СССР № 1568844, 1990.

21.Кортунов В.Н., Низьев В.Г., Новодворский О.А., Сагдеев Р.Я. Устройство для возбуждения разряда в быстропроточном газовом лазере. Авт. свид СССР № 1715162, 1991.

22.Алексеев СВ., Новодворский О.А. и др. Неустойчивый резонатор лазера. Авт. свид СССР № 1664095, 1991.

23. Алексеев С.В.,Новодворский О.А., Сагдеев Р.Я., Исследование генерационных характеристик резонаторов на основе высокоэффективных дифракционных ответвителей в мощных непрерывных СО2 лазерах. В сб. тезисов междунар .конф “Оптика лазеров-93 ”,ч.1,с. 129,С.-Петербург, 1993.

24. Novodvorsky O.A., Sagdeev R.Ya., Alekseev S.V. “Applications of Diffractive Beam Couplev in Industrial CW CO2 laser resonators” Proc.SPIE 2257, p. 193- 198, 1994.

25. Алексеев СВ., Новодворский О.А., Сагдеев Р.Я., Исследование генерационных характеристик резонаторов на основе высокоэффективных дифракционных ответвителей в мощных непрерывных СО2 лазерах. Изв. АН, сер. физич. т.58, № 2, с.46-51, 1994.

26. V.V.Samarkin, O.A.Novodvorsky, R.Ya Sagdeev., A.V.Shishkov, V.P.Yakunin, Investigation of industrial CO2 laser beam characteristics with intracavity modulator, Proc. SPIE v.2713, p.85-87, 1996.

27. Новодворский О.А., Храмова О.Д., Венцель К., Барта Й.В., «Размерные эффекты статической проводимости в тонких пленках тантала», Журнал Технической Физики, № 6 c 42-45, 2005.

28. В. Я. Панченко, О. А. Новодворский, В. С. Голубев, // Наука и технологии в промышленности. 2006. № 4. Часть 1. С. 39-51.

29. O.A. Novodvorsky, V.Ya. Panchenko, O.D. Khramova, L.S. Gorbatenko, Ye.A. Butorina, C. Wenzel, J.W. Bartha Optical and structural characteristics of ZnO films doped with gallium. Proceedings SPIE, vol. 6161, pg. 124-133, 2006.

30. Артемов А.С., Горбатенко Л.С, Новодворский О.А., Соколов В.И., Фарафонов СБ., Храмова О.Д., Подготовка подложек ZnO и а-Al2O3 для создания УФ лазеров, Нанотехника, №4 сс. 46-50, 2007.

31. В.Я.Панченко, О.А.Новодворский, В.СГолубев «Создание высококачественных нанометровых пленок по технологии лазерно- плазменного напыления». Перспективные материалы, Специальный выпуск в 2-х томах, с. 39, сентябрь 2007.

32. O.A. Novodvorsky, V.Ya. Panchenko, O.D. Khramova, L.S. Gorbatenko, Ye.A. Butorina, G.A.Batishev ,C Wenzel, J.W. Bartha, H.Hiemann, V.T.Bublik, K.D.Chtcherbatchev «Structural characteristics and photoluminescence spectra of ZnO films produced by pulsed laser deposition». Proceedings SPIE, Paper Number: 6732-61, 2007.

33. А.А. Лотин, О.А. Новодворский, Е.В. Хайдуков, В.Я. Панченко, О.Д. Храмова, В.В. Рочева, Л.С. Паршина, Е.А. Черебыло. Создание и исследование квантовых ям MgZnO/ZnO для УФ излучающих структур на базе оксида цинка. // Сборник докладов Международного форума по нанотехнологиям «Rusnanoforum-08». - Москва. - 2008. т.1, с.169-171.

34.Хайдуков Е. В., Лотин А. А., Новодворский О. А., Панченко В. Я., Паршина Л. С., Рочева В. В., Храмова О. Д., Черебыло Е. А. Исследование морфологии и удельной проводимости ультратонких пленок Sn, Fe, Cr, Si, полученных методом импульсного лазерного осаждения, Сборник докладов Международного форума по нанотехнологиям, Москва, 2008,т.2,с.771 – 772.

35.О.А. Новодворский, Л.С.Горбатенко, В.Я.Панченко, О.Д. Храмова, Е.А. Черебыло, К.Венцель, Й.В.Барта , В.Т. Бублик, К.Д.Щербачев, Оптические и структурные характеристики пленок оксида цинка, легированных галлием. Физика и техника полупроводников, т.43, №4, стр.439-444, 2009.

36. L.S. Gorbatenko O.A. Novodvorsky , V.Ya. Panchenko, O.D. Khramova, Ye.A. Cherebilo, A.A. Lotin, C.Wenzel, N. Trumpaicka, J.W. Bartha, Characterization of ZnO:Ga and ZnO:N films prepared by PLD,Laser Physics,2009,Vol.19,No5,p.1

37. O.A. Novodvorsky, L.S. Gorbatenko, V.Ya. Panchenko, O.D. Khramova, Ye.A. Cherebilo, C. Wenzel, J.W. Bartha, V T Bublik, K. D. Shtcherbatchev. Structural and optics characteristics of gallium doped ZnO films. Semiconductors, 2009, Vol. 43, No.4, p. 419-424.

38. Новодворский О. А., Лотин А. А., Хайдуков Е. В.; Устройство для лазерно- плазменного напыления Патент на полезную модель № 89906, опубл. 20.12.2009,бюлл. № 35.

39.O.A. Novodvorsky. Thin films fabrication for nano- and optoelectronics by the PLD method. // Proceedings of X International Conference "Laser and Laser-Information Technologies: Fundamental Problems and Applications" (ILLA’2009, Smolyan, Bulgaria, 2009). Plovdiv, Bulgaria, 2010, p. 33-42 (ISSN 1314-068X).

40.Новодворский О. А., Хайдуков Е. В., Лотин А. А., Устройство для лазерно-плазменного напыления; Патент на полезную модель 93583, опубл. 27.04.2010, Бюлл. № 12.

41. А.А. Lotin, О.А. Novodvorsky, L.S. Parshina, Е.V. Khaydukov, O.D. Khramova. The optical properties of rod structures and multiple quantum wells based on ZnO. // Proceedings of X International Conference "Laser and Laser-Information Technologies: Fundamental Problems and Applications" (ILLA’2009, Smolyan, Bulgaria, 2009). Plovdiv, Bulgaria, 2010, p. 94-98 (ISSN 1314-068X).

42.Нелинейное оптическое усиление в столбчатых наноструктурах ZnO и квантовых ямах Mg0,27Zn0,73O/ZnO / Лотин А.А., Новодворский О.А., Хайдуков Е.В., Паршина Л.С., Панченко В.Я. // Труды 2-ой Всероссийской научной школы для молодежи «Концентрированные потоки энергии в индустрии наносистем и живых систем», Москва, МИЭМ, 2009. С. 236-242.

43.Е.В. Хайдуков, О.А. Новодворский, А.А. Лотин, В.В. Рочева, О.Д. Храмова, В.Я. Панченко. Зондовые исследования лазерного эрозионного факела при абляции кремния в вакууме. ЖТФ, том 80, вып.4, стр. 59-63, 2010.

44. А.А. Лотин , О.А. Новодворский , Е.В. Хайдуков , В.В. Рочева , О.Д. Храмова , В.Я . Панченко, К. Венцель , Н. Трумпайска, К.Д. Щербачев. Эпитаксиальный рост и свойства пленок MgxZn1-xO, получаемых методом лазерно-плазменного осаждения. // ФТП. – 2010. - т.44. - вып.2. - с.260-264.

45. E. V. Khaydukov, O. A. Novodvorsky, A. A. Lotin, V. V. Rocheva, O. D. Khramova, and V. Ya. Panchenko. Probe studies of laser erosion plume arising at silicon ablation in vacuum. Technical Physics, 2010, vol. 55, N 4, p. 491-495.

46. A. A. Lotin, O. A. Novodvorsky, E. V. Khaydukov, V. N. Glebov, V. V. Rocheva, O. D. Khramova, V. Ya. Panchenko, C. Wenzel, N. Trumpaicka, K. D. Chtcherbachev. Epitaxial growth and properties of MgxZn1-xO films produced by pulsed laser deposition. Semiconductors, 2010, vol. 44, N 2, p. 246-250.

47. The erosive laser plume ions component researches at the silicon ablation in vacuum / Khaydukov E.V., Lotin A.A., Rocheva V.V., Novodvorsky O.A., Panchenko V.Ya. // Fizika. 2010. Vol. 16, P. 29-32.

48.The optical and structural properties of quantum wells Mg0,27Zn0,73O/ZnO produced by pulsed laser deposition / Lotin А.А., Novodvorsky О.А., Parshina L.S., Khaydukov Е.V., Khramova O.D., Panchenko V.Ya. // Fizika. 2010. Vol. 16, P. 41-45.

49.Электролюминесценция полупроводниковых гетероструктур на основе оксида цинка / Новодворский О.А., Лотин А.А., Панченко В.Я., Паршина Л.С., Хайдуков Е.В., Зуев Д.А., Храмова О.Д. // Квантовая Электроника. 2011. Т. 41, вып. 1, С. 4-7.

50. Тройные сплавы CdyZn1-yO и MgxZn1-xO – материалы для оптоэлектроники /

Лотин А.А., Новодворский О.А., Панченко В.Я., Паршина Л.С., Хайдуков Е.В., Зуев Д.А., Рочева В.В., Храмова О.Д., Щербачев К.Д. // ФТТ. 2011. Т. 53, вып. 3, С. 438-442.

51. The quantum confinement effect observed in the multiple quantum wells Mg0.27Zn0.73O/ZnO / Lotin А.А., Novodvorsky О.А., Parshina L.S., Khaydukov Е.V., Khramova O.D., Panchenco V.Ya. // Las. Phys., 2011, Vol. 21, Is. 3, P. 582.

52. Управление энергетическим спектром ионов в модифицированном методе

импульсного лазерного напыления на пересекающихся факелах / Хайдуков Е.В., Новодворский О.А., Рочева В.В., Лотин А.А., Зуев Д.А., Храмова О.Д. // Письма в ЖТФ. 2011. Т. 37, вып. 2, С. 39-45. 53. Khaydukov E.V., Novodvorsky O.A., Rocheva V.V., Zuev D.A., Lotin A.A., Khramova O.D., Panchenko V.Ya. Modified crossed-beam PLD method for the ions energy spectrum control // Laser Physics, 2011, Vol. 21, is. 3. P. 619-623.

54. E. V. Khaydukov, O. A. Novodvorsky, V. V. Rocheva, A. A. Lotin, D. A. Zuev,

and O. D. Khramova. Controlling Ion Energy Spectrum in Modified Method of Pulsed Laser Plasma Deposition with Intersecting Plumes. Technical Physics Letters, 2011, vol. 37, No 1. pp. 69–71.

55. L.S. Parshina, O.A. Novodvorsky, V.Ya. Panchenko, O.D. Khramova, Ye.A. Cherebilo, A.A. Lotin, C. Wenzel, N. Trumpaicka, J.W. Bartha. Photoluminescent properties of nitrogen and phosphorus doped ZnO thin films fabricated by pulsed laser deposition method, Laser Physics, Vol. 21, Issue 4,рр.1-6, (2011).

56. A. A. Lotin, O. A. Novodvorsky, L. S. Parshina, E. V. Khaydukov, D. A.Zuev, O. D. Khramova, V. Y. Panchenko Two-dimensional heterostructures based on ZnO, Appl Phys B. Vol. 105,р.565-572, 2011.