Search

In the present research ion energy effects on piezoresistive properties of hydrogenated diamond like carbon (DLC) films deposited by hydrocarbon ion beam deposition and radio frequency plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) were studied. Comparative analysis of the influence of silicon oxide and silicon doping on gauge factor of DLC films was performed. Only weak dependence of piezoresistive properties of the DLC films deposited from acetylene gas by ion beam deposition using closed drift ion source on ion energy was observed and that was explained as a result of the competing effects of ion energy and ion/neutral ratio during the diamond like carbon film deposition process. In the case of PECVD deposited DLC films the dependence of gauge factor on substrate bias was observed. Doping by silicon and silicon oxide resulted in decrease of the DLC film gauge factor. Possible relations between the gauge factor of DLC films and their optical parameters such as optical bandgap, Urbach energy and B parameter were studied as well. It was found, that the gauge factor increases with the increased separation between valence and conduction π band in DLC films and/or decrease size of sp2 cluster as well as with the decrease of the topological disorder (range in which vary size of sp2 clusters) and/or density of sp2 states and ammount of sp2 bonded carbon phase. Resistivity of the investigated DLC films deposited by both methods decreased with the increase of the ion energy and no correlation between the piezoresistive properties of DLC films and their resistance was found. The observed behavior was explained by dependence of resistivity on hydrogen ammount in DLC films. Keywords: diamond like carbon films, piezoresistance, optical properties., Šiame darbe tirta jonų energijos įtaka hidrogenizuotų deimantiškųjų anglies dangų (DAD), susintetintų angliavandenilių jonų pluošteliu bei radijo dažnio plazma aktyvinto cheminio nusodinimo iš garų fazės būdu, pjezovaržinėms savybėms. Nagrinėtas legiravimo silicio oksidu bei siliciu poveikis DAD pjezovaržiniam keitimo veiksniui. Maža jonpluoštės sintezės būdu nusodintų DAD pjezovaržinių savybių priklausomybė nuo sintezei naudoto jonų pluoštelio energijos susijusi su konkuruojančia jonų energijos ir jonų bei neutraliųjų atomų santykio įtaka. Šiuo atveju bandinių keitimo veiksnys buvo 11-21, o plazma aktyvinto cheminio nusodinimo iš garų fazės būdu nusodintų DAD pjezovaržinės savybės priklausė nuo priešįtampio įtampos, kuri yra tiesiog proporcinga jonų energijai. Dangų, nusodintų naudojant –400V priešįtampį, didžiausias keitimo veiksnys buvo 41± 17. Ištyrus legiravimo siliciu ir silicio oksidu įtaką pjezovaržinėms DAD savybėms, nustatyta, kad tokio tipo legiravimas mažina pjezovaržinį keitimo veiksnį. 2% silicio legiruotų DAD keitimo veiksnys buvo 9,7± 1,28, o silicio oksido turinčių DAD pjezovaržinis keitimo veiksnys buvo 3,5-6. Šiame darbe taip pat tirta galima pjezovaržinių ir optinių DAD savybių (optinės draustinės juostos pločio, B parametro ir Urbacho energijos) tarpusavio koreliacija. Nustatyta, kad keitimo veiksnys didėja didėjant tarpui tarp valentinės ir laidumo p juostų DAD, sumažėjus sp2 klasterių matmenims bei topologinei netvarkai ir(arba) sp2 būsenų tankiui ir sp2 ryšiais sujungtų anglies atomų skaičiui. DAD savitoji varža mažėjo didėjant auginimui naudojamų jonų energijai. Jokios koreliacijos tarp deimantiškųjų anglies dangų pjezovaržinių savybių ir varžos nebuvo pastebėta. [...]

In present study four newly synthesized organic semiconductor compounds have been used for fabrication of the planar metal / organic semiconductor / metal structures. I-V characteristics of the samples were investigated. Effect of the hysteresis of the I-V characteristics was observed for all samples investigated. However, strength of the hysteresis depended on organic semiconductor used. Charge transfer mechanisms were considered. In all cases the main charge transfer mechanism was trap activated tunneling. Yet at higher electric fields Schottky emission should be considered as well., Šiame darbe tirtos metalo-organinio puslaidininkio-metalo darinių elektrinės charakteristikos. Naudoti šie organiniai puslaidininkiai: 4,4'-diformyltrifenylamino bis(N-2,3-epoksipropyl-N-fenylhydrazonas (toliau MT-12), di(2,2-difenylvinyl)(9-etyl-3-karbazolyl)aminas (toliau E-139), 4-difenylaminobenzaldehydo N-metyl-N-fenylhydrazonas (toliau AT-RB-1), 4-difenylaminobenzaldehydo N,N-difenylhydrazonas (toliau AT-RB-2). Kaip kontaktų (elektrodų) metalas naudoti Al, Au, Cr, Ti. Nustatyta, kad visų bandinių, suformuotų naudojant organinius puslaidininkius MT-12, AT-RB-1, kaitintą ore AT-RB-1, E-139, VACh yra būdinga histerezė. Didžiausia histereze ir didžiausiomis srovėmis pasižymi bandiniai, suformuoti naudojant E-139, mažiausia histereze ir mažiausiomis srovėmis – bandiniai suformuoti naudojant organinį puslaidininkį MT-12. Iš visų tirtų organinių puslaidininkių išsiskyrė AT-RB-2. Apie jam būdingus kokius nors dėsningumus sunku ką pasakyti, nes visais atvejais VACh sklaida yra didelė. Išnagrinėjus galimus krūvio pernašos bandiniuose mechanizmus nustatyta, kad pagrindinis krūvio pernašos mechanizmas yra gaudyklėmis suaktyvintas tuneliavimas. Esant didesnėms įtampoms (didesniems elektrinio lauko stipriams), įtakos gali turėti ir Schottky emisija (termoelektroninė emisija). Išnagrinėjus metalo-organinio puslaidininkio-metalo (metalinis elektrodas virš organinio puslaidininkio) darinių VACh histerezę ± 200 V diapazone, nustatyta, kad, mažinant įtampą, nuo –200 V bandiniu iš pradžių teka gaudyklių apribota tunelinė srovė, kuri, pakeitus įtampos poliškumą, pereina į mišrią gaudyklių apriboto tuneliavimo ir termoelektroninės emisijos srovę. [...]

The thesis is aimed at gaining new knowledge on carrier localization and recombination in InGaN epilayers and structures by using photoluminescence spectroscopy with sub-micrometer spatial resolution. Optical characterization is combined with the structural analysis to provide a deeper insight into peculiarities of InGaN luminescence. Studies of InGaN epitaxial layers showed the relaxed layers to contain nanocolumn-like structures that additionally contribute to inhomogeneous photoluminescence distribution in InGaN layers. The feasibility of suppressing the defect-related emission in InGaN epilayers by laser annealing is demonstrated. The influence of unintentional annealing at elevated temperatures during fabrication of InGaN structures is revealed. A novel interpretation for negative correlation between photoluminescence intensity and band peak wavelength in high-indium-content InGaN multiple quantum wells is suggested. The enhancement of emission efficiency in InGaN quantum wells due to coupling of the optical dipole with localized surface plasmons in silver nanoparticles is investigated and the influence of potential fluctuations on the coupling with localized surface plasmons is revealed. Disertacija yra skirta krūvininkų lokalizacijos ir rekombinacijos tyrimams InGaN epitaksiniuose sluoksniuose ir dariniuose panaudojant fotoliuminescencinę spektroskopiją su submikrometrine erdvine skyra. Optinius bandinių tyrimus papildo struktūrinė analizė. Darbe parodyta, jog relaksavusiuose InGaN sluoksniuose egzistuoja į nanokolonas panašūs dariniai, kurie papildomai prisideda prie netolygaus fotoliuminescencijos pasiskirstymo InGaN epitaksiniuose sluoksniuose. Pademonstruota galimybė nuslopinti priemaišinės kilmės liuminescenciją InGaN sluoksnyje jį iškaitinus lazerio spinduliuote. Atskleistas netyčinis InGaN darinių aktyviojo sluoksnio iškaitinimas, vykstantis formuojant p tipo sluoksnius, kuris keičia InGaN kvantinių darinių optines sąvybes. Išnagrinėta neigiama koreliacja tarp fotoliuminescencijos intensyvumo ir juostos viršūnės bangos ilgio InGaN kvantiniuose dariniuose ir pasiūlytas naujas šios ypatybės interpretavimo modelis. Lokaliai stebėtas liuminescencijos intensyvumo padidėjimas dėl sąveikos su lokalizuotais paviršiniais plazmonais, indukuotais sidabro nanodalelėse. Parodytas potencialo fliuktuacijų daromas poveikis rezonansinei sąveikai tarp optinių dipolių kvantinėse duobėse ir lokalizuotų paviršinių plazmonų.

Disertacija yra skirta krūvininkų lokalizacijos ir rekombinacijos tyrimams InGaN epitaksiniuose sluoksniuose ir dariniuose panaudojant fotoliuminescencinę spektroskopiją su submikrometrine erdvine skyra. Optinius bandinių tyrimus papildo struktūrinė analizė. Darbe parodyta, jog relaksavusiuose InGaN sluoksniuose egzistuoja į nanokolonas panašūs dariniai, kurie papildomai prisideda prie netolygaus fotoliuminescencijos pasiskirstymo InGaN epitaksiniuose sluoksniuose. Pademonstruota galimybė nuslopinti priemaišinės kilmės liuminescenciją InGaN sluoksnyje jį iškaitinus lazerio spinduliuote. Atskleistas netyčinis InGaN darinių aktyviojo sluoksnio iškaitinimas, vykstantis formuojant p tipo sluoksnius, kuris keičia InGaN kvantinių darinių optines sąvybes. Išnagrinėta neigiama koreliacja tarp fotoliuminescencijos intensyvumo ir juostos viršūnės bangos ilgio InGaN kvantiniuose dariniuose ir pasiūlytas naujas šios ypatybės interpretavimo modelis. Lokaliai stebėtas liuminescencijos intensyvumo padidėjimas dėl sąveikos su lokalizuotais paviršiniais plazmonais, indukuotais sidabro nanodalelėse. Parodytas potencialo fliuktuacijų daromas poveikis rezonansinei sąveikai tarp optinių dipolių kvantinėse duobėse ir lokalizuotų paviršinių plazmonų. The thesis is aimed at gaining new knowledge on carrier localization and recombination in InGaN epilayers and structures by using photoluminescence spectroscopy with sub-micrometer spatial resolution. Optical characterization is combined with the structural analysis to provide a deeper insight into peculiarities of InGaN luminescence. Studies of InGaN epitaxial layers showed the relaxed layers to contain nanocolumn-like structures that additionally contribute to inhomogeneous photoluminescence distribution in InGaN layers. The feasibility of suppressing the defect-related emission in InGaN epilayers by laser annealing is demonstrated. The influence of unintentional annealing at elevated temperatures during fabrication of InGaN structures is revealed. A novel interpretation for negative correlation between photoluminescence intensity and band peak wavelength in high-indium-content InGaN multiple quantum wells is suggested. The enhancement of emission efficiency in InGaN quantum wells due to coupling of the optical dipole with localized surface plasmons in silver nanoparticles is investigated and the influence of potential fluctuations on the coupling with localized surface plasmons is revealed.

Disertacija skirta nepusiausvirųjų krūvininkų dinamikos tyrimams SiC, GaN bei deimantuose naudojant šviesa indukuotų dinaminių gardelių, diferencinio pralaidumo, diferencinio atspindžio bei fotoliuminescencijos metodikas. Taipogi pristatomos naujos sugerties koeficiento matavimo bei gyvavimo trukmės mikroskopijos metodikos. Tyrimai atlikti plačiame nepusiausvirųjų krūvininkų tankių ir temperatūrų intervale esant vienfotoniam bei dvifotoniam sužadinimui. Nustatytas stiprus krūvininkų difuzijos koeficiento priklausomumas nuo krūvininkų tankio ir temperatūros. Jis paaiškintas fononine sklaida, krūvininkų tarpusavio sąveikos procesais bei išsigimimu. Buvo nustatyta, kad netiesiatarpiuose SiC ir deimanto puslaidininkiuose prie mažų sužadinimų rekombinacija yra ribota taškiniais bei paviršiniais defektais, o GaN dominuoja rekombinacija ant tarpkristalitinių ribų. Taipogi pasireiškė netiesinis Ože rekombinacijos procesas, kuris prie žemų sužadinimų buvo sustiprintas kulonine sąveika bei susilpnintas prie didelių dėl elektron-fononinės sąveikos ekranavimo bei išsigimimo. Fotoliuminescencijos efektyvumas parodė, kad spindulinės rekombinacijos koeficientas GaN mažėja nuo sužadinimo, tuo tarpu SiC jis nuo žadinimo nepriklauso. Kompensuojančių defektų (aliuminio SiC ir boro deimante) koncentracijos ir aktyvacijos energijos nustatytos stebint jų sąlygotos sugerties įsisotinimą bei jų signalo relaksacijos spartos priklausomybę nuo temperatūros. The thesis is dedicated to investigation of carrier dynamics in SiC, GaN and diamond by using light-induced transient gratings, differential transmittivity, differential reflectivity and photoluminescence techniques. Also new absorption coefficient measurement and carrier lifetime microscopy techniques are presented. The experimental studies were performed in a wide range of excess carrier densities and temperatures under single- and two- photon excitation conditions. Strong diffusion coefficient temperature and injection dependences were determined. They were explained by phonon scattering, inter-carrier interaction processes and degeneracy. It was determined, that in indirect-gap SiC and diamond semiconductors at low injections lifetime is limited by point and surface defects, while in GaN recombination on grain boundaries prevails. Also nonlinear Auger recombination coefficient was observed. It was Coulombically enhanced at low injections and screened at high ones. Photoluminescence efficiency revealed radiative recombination coefficient reduction with injection in GaN. On the other hand, in SiC radiative coefficient was injection independent. Compensating defect (aluminum in SiC and boron in diamond) concentrations and activation energies were determined from their absorption saturation and recovery rate temperature dependences.

Daktaro disertacijoje pristatomi cinko oksido pagrindu užaugintų puslaidininkinių sluoksnių ir jų įvairialyčių darinių, skirtų taikymams optoelektronikoje, tyrimų rezultatai spektroskopijos metodais. Optiškai charakterizuoti aukštos kokybės cinko oksido sluoksniai ir jų įvairialyčiai dariniai: ZnO, ZnO:Ga ir MgZnO epitaksiniai sluoksniai, auginti molekulinės epitaksijos būdu, ZnO:N sluoksniai, auginti magnetroninio dulkinimo būdu, šviesos diodams paruošti CdZnO/ZnO kvantinių duobių dariniai ant GaN sluoksnių, auginti apjungiant molekulinės epitaksijos ir cheminio metaloorganinio junginio nusodinimo iš dujinės fazės auginimo metodus. Šiame darbe surinkta naujų duomenų apie fotosužadintų krūvininkų dinamiką ir sąveiką cinko oksido dariniuose. Nustatyta, kad netamprioje laisvų eksitonų sąveikoje dalyvaujantys prie priemaišų pririšti eksitonai įtakoja sąveikos liuminescencijos juostos padėtį spektre. Aprašyta krūvininkų lokalizacija MgZnO epitaksiniuose sluoksniuose dviejų skirtungų lokalizacijos centrų lauke. Dėl to žymiai padidėja spindulinės rekombinacijos efektyvumas, kas turi didelės svarbos taikymams optoelektronikos prietaisams. CdZnO/ZnO kvantinių duobių darinių, skirtų žalios spektro srities šviesos diodams, tyrimai parodė, kad mažas spindulinės rekombinacijos efektyvumas kambario temperatūroje yra dėl ženkliai silpnesnio krūvninkų lokalizacijos efekto, kuris užtikrina didelį efektyvumą įprastuose InGaN/GaN kvantinių duobių dariniuose. In doctoral dissertation, results of investigation on zinc oxide based semiconductor layers and heterostructures for application in optoelectronics by spectroscopy methods are presented. High quality zinc oxide layers and heterostructures were characterized optically. That is ZnO, ZnO:Ga and MgZnO epitaxial layers grown by molecular beam epitaxy technique, ZnO:N layers grown by magnetron sputtering method, CdZnO/ZnO quantum wells structures for light-emitting diodes grown on GaN layers by combined molecular beam epitaxy and metalorganic chemical vapor deposition techniques. In this work, new data on dynamics and interaction of photoexcited carriers in zinc oxide based structures were acquired. It was shown, that the contribution of impurities bound excitons in the inelastic interaction of free excitons influences the position of luminescence band of the interaction in spectrum. In MgZnO epitaxial layers, the localization of carriers in the field of two different localization centers is described. Due to the localization the radiative recombination efficiency increases significantly and it has importance for application in optoelectronic devices. Investigation of the CdZnO/ZnO quantum wells structures for green spectral range light-emitting diodes showed that low radiative recombination efficiency at room temperature is mainly due to weak carrier localization effect, which is responsible for high efficiency of conventional InGaN/GaN quantum wells structures.

In doctoral dissertation, results of investigation on zinc oxide based semiconductor layers and heterostructures for application in optoelectronics by spectroscopy methods are presented. High quality zinc oxide layers and heterostructures were characterized optically. That is ZnO, ZnO:Ga and MgZnO epitaxial layers grown by molecular beam epitaxy technique, ZnO:N layers grown by magnetron sputtering method, CdZnO/ZnO quantum wells structures for light-emitting diodes grown on GaN layers by combined molecular beam epitaxy and metalorganic chemical vapor deposition techniques. In this work, new data on dynamics and interaction of photoexcited carriers in zinc oxide based structures were acquired. It was shown, that the contribution of impurities bound excitons in the inelastic interaction of free excitons influences the position of luminescence band of the interaction in spectrum. In MgZnO epitaxial layers, the localization of carriers in the field of two different localization centers is described. Due to the localization the radiative recombination efficiency increases significantly and it has importance for application in optoelectronic devices. Investigation of the CdZnO/ZnO quantum wells structures for green spectral range light-emitting diodes showed that low radiative recombination efficiency at room temperature is mainly due to weak carrier localization effect, which is responsible for high efficiency of conventional InGaN/GaN quantum wells structures. Daktaro disertacijoje pristatomi cinko oksido pagrindu užaugintų puslaidininkinių sluoksnių ir jų įvairialyčių darinių, skirtų taikymams optoelektronikoje, tyrimų rezultatai spektroskopijos metodais. Optiškai charakterizuoti aukštos kokybės cinko oksido sluoksniai ir jų įvairialyčiai dariniai: ZnO, ZnO:Ga ir MgZnO epitaksiniai sluoksniai, auginti molekulinės epitaksijos būdu, ZnO:N sluoksniai, auginti magnetroninio dulkinimo būdu, šviesos diodams paruošti CdZnO/ZnO kvantinių duobių dariniai ant GaN sluoksnių, auginti apjungiant molekulinės epitaksijos ir cheminio metaloorganinio junginio nusodinimo iš dujinės fazės auginimo metodus. Šiame darbe surinkta naujų duomenų apie fotosužadintų krūvininkų dinamiką ir sąveiką cinko oksido dariniuose. Nustatyta, kad netamprioje laisvų eksitonų sąveikoje dalyvaujantys prie priemaišų pririšti eksitonai įtakoja sąveikos liuminescencijos juostos padėtį spektre. Aprašyta krūvininkų lokalizacija MgZnO epitaksiniuose sluoksniuose dviejų skirtungų lokalizacijos centrų lauke. Dėl to žymiai padidėja spindulinės rekombinacijos efektyvumas, kas turi didelės svarbos taikymams optoelektronikos prietaisams. CdZnO/ZnO kvantinių duobių darinių, skirtų žalios spektro srities šviesos diodams, tyrimai parodė, kad mažas spindulinės rekombinacijos efektyvumas kambario temperatūroje yra dėl ženkliai silpnesnio krūvninkų lokalizacijos efekto, kuris užtikrina didelį efektyvumą įprastuose InGaN/GaN kvantinių duobių dariniuose.

Application of InAs/AlSb materials system for development of short-wavelength quantum cascade lasers is explored. Molecular beam epitaxy (MBE) technology allowing to grow multiperiodical unstrained InAs/AlSb heterostructures with roughness of 1-2 monolayers is developed. It is demonstrated that InAs/AlSb materials system is well-suitable for development of short-wavelength quantum cascade lasers operating below 4 µm wavelength. Lasers containing plasmon-enhanced waveguides as well as the short period InAs/AlSb superlattices as waveguides were designed, MBE-grown and studied. The effect of waveguide properties on the device parameters is revealed. Usage of these waveguides and innovations in laser active region introducing “funnel” injector allowed one to reach operation temperature 420 K at the emission wavelength of 3.3 µm. The obtained optical peak power exceeded 1 W per facet. The room temperature operation has been obtained at wavelength below 3 µm. As for wavelength range, applying the new active region design strategy and the short period InAs/AlSb superlattice spacers InAs based quantum cascade lasers emitting at the wavelengths as short as 2.63 µm were developed, which is today the shortest emission wavelength of the operation of semiconductor lasers based on the intersubband transitions. Disertaciniame darbe nagrinėjamas InAs/AlSb medžiagų sistemos panaudojimas trumpabangių tarppajuostinių lazerių kūrimui. Buvo išplėtota molekulinių pluoštelių epitaksijos technologija, leidžianti auginti daugiaperiodines neįtemptas InAs/AlSb heterosandūras su mažu 1-2 atominių sluoksnių šiurkštumu. Buvo parodyta, jog InAs/AlSb medžiagų sistema yra tinkama kurti trumpabangiams kvantiniams kaskadiniams lazeriams, veikiantiems žemiau 4 µm bangos ilgio ribos. Buvo ištirtas kvantinių kaskadinių lazerių, turinčių tiek plazmoninius bangolaidžius su stipriai legiruotais InAs apdariniais sluoksniais, tiek ir mažo periodo InAs/AlSb supergardelių bangolaidžius, veikimas bei jų įtaka prietaiso parametrams. Šie sprendimai dėl bangolaidžių bei tolimesni aktyviosios terpės patobulinimai, naudojant piltuvėlio formos injektorių, leido sukurti didelio našumo prietaisus, galinčius veikti iki 420 K temperatūros, esant 3,3 µm bangos ilgio emisijai, ir pasiekti maksimalią optinę galią siekiančią 1 W kambario temperatūroje. Šios inovacijos leido sukurti ir InAs/AlSb kvantinį kaskadinį lazerį, emituojantį ~2,6 µm bangos ilgio spinduliuotę  šiai dienai tai yra trumpiausią bangos ilgį spinduliuojantis tokio tipo prietaisas pasaulyje.

Disertaciniame darbe nagrinėjamas InAs/AlSb medžiagų sistemos panaudojimas trumpabangių tarppajuostinių lazerių kūrimui. Buvo išplėtota molekulinių pluoštelių epitaksijos technologija, leidžianti auginti daugiaperiodines neįtemptas InAs/AlSb heterosandūras su mažu 1-2 atominių sluoksnių šiurkštumu. Buvo parodyta, jog InAs/AlSb medžiagų sistema yra tinkama kurti trumpabangiams kvantiniams kaskadiniams lazeriams, veikiantiems žemiau 4 µm bangos ilgio ribos. Buvo ištirtas kvantinių kaskadinių lazerių, turinčių tiek plazmoninius bangolaidžius su stipriai legiruotais InAs apdariniais sluoksniais, tiek ir mažo periodo InAs/AlSb supergardelių bangolaidžius, veikimas bei jų įtaka prietaiso parametrams. Šie sprendimai dėl bangolaidžių bei tolimesni aktyviosios terpės patobulinimai, naudojant piltuvėlio formos injektorių, leido sukurti didelio našumo prietaisus, galinčius veikti iki 420 K temperatūros, esant 3,3 µm bangos ilgio emisijai, ir pasiekti maksimalią optinę galią siekiančią 1 W kambario temperatūroje. Šios inovacijos leido sukurti ir InAs/AlSb kvantinį kaskadinį lazerį, emituojantį ~2,6 µm bangos ilgio spinduliuotę  šiai dienai tai yra trumpiausią bangos ilgį spinduliuojantis tokio tipo prietaisas pasaulyje. Application of InAs/AlSb materials system for development of short-wavelength quantum cascade lasers is explored. Molecular beam epitaxy (MBE) technology allowing to grow multiperiodical unstrained InAs/AlSb heterostructures with roughness of 1-2 monolayers is developed. It is demonstrated that InAs/AlSb materials system is well-suitable for development of short-wavelength quantum cascade lasers operating below 4 µm wavelength. Lasers containing plasmon-enhanced waveguides as well as the short period InAs/AlSb superlattices as waveguides were designed, MBE-grown and studied. The effect of waveguide properties on the device parameters is revealed. Usage of these waveguides and innovations in laser active region introducing “funnel” injector allowed one to reach operation temperature 420 K at the emission wavelength of 3.3 µm. The obtained optical peak power exceeded 1 W per facet. The room temperature operation has been obtained at wavelength below 3 µm. As for wavelength range, applying the new active region design strategy and the short period InAs/AlSb superlattice spacers InAs based quantum cascade lasers emitting at the wavelengths as short as 2.63 µm were developed, which is today the shortest emission wavelength of the operation of semiconductor lasers based on the intersubband transitions.

Generation of terahertz radiation from semiconductor surfaces has great potential for investigation of physical properties of semiconductors. This work focuses on the semiconductor research when generating terahertz pulses from a variety of semiconductor surfaces. THz radiation from semiconductor surfaces can be generated on a whole range of physical mechanisms: the surface field screening, photo-Dember effect, the optical rectification, electric field induced optical rectification, plasma oscillations, coherent phonons and plasmons. A number of important semiconductor parameters such as refractive index, mobility, carrier relaxation time and higher conductivity valley positions can be measured using THz generation from semiconductor surface technique. In this work THz radiation generation mechanisms were investigated when changing excitation conditions: ambient temperature, magnetic field, laser wavelength and intensity, pulse duration. After tests with variety different semiconductors it was found that p-InAs is the best surface emitter when excitation laser wavelength is 800 nm. Using THz excitation spectroscopy the intervalley distances were measured directly, for the first time, in two InxGa1-xAs, InAs and InSb samples. THz spinduliuotės generavimas iš puslaidininkių paviršiaus turi didelį potencialą puslaidininkių fizikinėms savybėms tirti. Šis darbas skiriamas puslaidininkių tyrimams generuojant THz impulsus iš jų paviršių, apšviestų femtosekundiniais lazerio impulsais. THz spinduliuotė iš puslaidininkių paviršių gali būti generuojama dėl visos eilės fizikinių mechanizmų: paviršinio lauko ekranavimo, foto-Demberio efekto, optinio lyginimo, elektriniu lauku indukuoto optinio lyginimo, plazminių svyravimų, koherentinių fononų ir plazmonų. Tiriant THz spinduliuotės generacijos mechanizmus galima išmatuoti daug svarbių puslaidininkių parametrų, tokių kaip lūžio rodiklis, judris, krūvininkų gyvavimo trukmė, aukštesniųjų laidumo slėnių padėtys. Darbo metu tirti THz spinduliuotės generacijos puslaidininkio paviršiuje mechanizmai keičiant žadinimo sąlygas: aplinkos temperatūrą, magnetinį lauką, žadinančio lazerio bangos ilgį ir intensyvumą, bei impulso trukmę. Ištyrus visą eilę įvairių puslaidininkių nustatyta, kad geriausias THz spinduliuotės emiteris žadinant 800 nm bangos ilgio spinduliuote yra p-InAs. Pirmą kartą THz žadinimo spektroskopijos metodu tiesiogiai išmatuoti tarpslėniniai atstumai InxGa1-xAs , InAs ir InSb bandiniuose.

THz spinduliuotės generavimas iš puslaidininkių paviršiaus turi didelį potencialą puslaidininkių fizikinėms savybėms tirti. Šis darbas skiriamas puslaidininkių tyrimams generuojant THz impulsus iš jų paviršių, apšviestų femtosekundiniais lazerio impulsais. THz spinduliuotė iš puslaidininkių paviršių gali būti generuojama dėl visos eilės fizikinių mechanizmų: paviršinio lauko ekranavimo, foto-Demberio efekto, optinio lyginimo, elektriniu lauku indukuoto optinio lyginimo, plazminių svyravimų, koherentinių fononų ir plazmonų. Tiriant THz spinduliuotės generacijos mechanizmus galima išmatuoti daug svarbių puslaidininkių parametrų, tokių kaip lūžio rodiklis, judris, krūvininkų gyvavimo trukmė, aukštesniųjų laidumo slėnių padėtys. Darbo metu tirti THz spinduliuotės generacijos puslaidininkio paviršiuje mechanizmai keičiant žadinimo sąlygas: aplinkos temperatūrą, magnetinį lauką, žadinančio lazerio bangos ilgį ir intensyvumą, bei impulso trukmę. Ištyrus visą eilę įvairių puslaidininkių nustatyta, kad geriausias THz spinduliuotės emiteris žadinant 800 nm bangos ilgio spinduliuote yra p-InAs. Pirmą kartą THz žadinimo spektroskopijos metodu tiesiogiai išmatuoti tarpslėniniai atstumai InxGa1-xAs , InAs ir InSb bandiniuose. Generation of terahertz radiation from semiconductor surfaces has great potential for investigation of physical properties of semiconductors. This work focuses on the semiconductor research when generating terahertz pulses from a variety of semiconductor surfaces. THz radiation from semiconductor surfaces can be generated on a whole range of physical mechanisms: the surface field screening, photo-Dember effect, the optical rectification, electric field induced optical rectification, plasma oscillations, coherent phonons and plasmons. A number of important semiconductor parameters such as refractive index, mobility, carrier relaxation time and higher conductivity valley positions can be measured using THz generation from semiconductor surface technique. In this work THz radiation generation mechanisms were investigated when changing excitation conditions: ambient temperature, magnetic field, laser wavelength and intensity, pulse duration. After tests with variety different semiconductors it was found that p-InAs is the best surface emitter when excitation laser wavelength is 800 nm. Using THz excitation spectroscopy the intervalley distances were measured directly, for the first time, in two InxGa1-xAs, InAs and InSb samples.

Investigations made on new materials and their structures for production of particle detectors based on semi-insulating SiC and GaN comprise the technological and applied importance of this study. Innovations in defect control technology, especially, in recognition of extended defects and percolative carrier transport in heavily irradiated detector structures are considered and applied for scientific implementations. These investigations have been performed within a framework of CERN rd50 project. Irradiation by 24 GeV protons varying fluence up to 1016 cm-2 deteriorates rectifying properties of the 4H-SiC particle detectors. Different isotopes produced in 4H-SiC during irradiation by protons have been revealed by gamma spectroscopy. In the non-irradiated GaN material the temperature-dependent variations of leakage current have been unveiled to be caused by the carrier mobility temperature changes. Activation energy values have been extracted for proton radiation induced deep centres in the GaN detectors by thermally stimulated current spectroscopy as well as the isotopes and long-living radio-nuclides have been identified by gamma spectroscopy. In the Si detectors, irradiated by reactor neutrons, the photo-activation energy values have been determined for the deep levels located below the mid-gap by photo-ionisation spectroscopy while isochronal anneals enhance the density of the acceptor-type vacancy-related defects. Disertacijoje išanalizuoti gilieji centrai didžiavaržiuose Si, SiC ir GaN dariniuose, sietini su didelės energijos protonų bei neutronų spinduliuote sudarytais defektais, atskleistos radiacinių defektų transformacijos po iškaitinimų, didelių energijų spinduliuotės įtaka krūvio pernašai ir pagavai medžiagose, tinkamose jonizuojančiosios spinduliuotės detektoriams, tiriamiems pagal Europos branduolinių tyrimų centro (CERN) projektus. 4H-SiC dariniuose, apšvitintuose 24 GeV/c protonais, išanalizuota elektrinių charakteristikų kaita. Iš šiluma skatinamųjų srovių spektrų nustatytos šiluminės aktyvacijos energijų vertės. Taip pat 4H-SiC dariniuose, apšvitintuose protonų įtėkiais, siekiančiais 1016 cm-2, įvertintas skirtingų spinduliuote sukurtų izotopų kiekis. Neapšvitintose GaN dariniuose nustatyta, kad medžiagos elektrinio laidumo parametrų kaitą nulemia krūvininkų judrio kitimas. Apšvitintuose neutronais GaN dariniuose šiluma skatinamųjų srovių spektroskopijos būdu buvo nustatyti dominuojančių defektų lygmenys. Aptikta, kad po apšvitos 24 GeV/c protonų įtėkiais, siekiančiais 1016 cm-2, GaN susidarė 7Be, 22Na ir kiti ilgaamžiai radionuklidai, kurių atominis skaičius A

Disertacijoje išanalizuoti gilieji centrai didžiavaržiuose Si, SiC ir GaN dariniuose, sietini su didelės energijos protonų bei neutronų spinduliuote sudarytais defektais, atskleistos radiacinių defektų transformacijos po iškaitinimų, didelių energijų spinduliuotės įtaka krūvio pernašai ir pagavai medžiagose, tinkamose jonizuojančiosios spinduliuotės detektoriams, tiriamiems pagal Europos branduolinių tyrimų centro (CERN) projektus. 4H-SiC dariniuose, apšvitintuose 24 GeV/c protonais, išanalizuota elektrinių charakteristikų kaita. Iš šiluma skatinamųjų srovių spektrų nustatytos šiluminės aktyvacijos energijų vertės. Taip pat 4H-SiC dariniuose, apšvitintuose protonų įtėkiais, siekiančiais 1016 cm-2, įvertintas skirtingų spinduliuote sukurtų izotopų kiekis. Neapšvitintose GaN dariniuose nustatyta, kad medžiagos elektrinio laidumo parametrų kaitą nulemia krūvininkų judrio kitimas. Apšvitintuose neutronais GaN dariniuose šiluma skatinamųjų srovių spektroskopijos būdu buvo nustatyti dominuojančių defektų lygmenys. Aptikta, kad po apšvitos 24 GeV/c protonų įtėkiais, siekiančiais 1016 cm-2, GaN susidarė 7Be, 22Na ir kiti ilgaamžiai radionuklidai, kurių atominis skaičius A