Направления научных исследований:

1. Сверхбыстродействующее детектирование оптических сигналов в полупроводниковых структурах на контакте металл-полупроводник.
2. Управление параметрами оптического поля посредством акустооптического взаимодействия.
3. Фотолюминесцентная спектроскопия полупроводников и полупроводниковых гетероструктур пониженной размерности для опто- и наноэлектроники.
4. Теоретическое исследование распространения звуковых пучков в неоднородных материалах и структурах.
5. Исследование нелинейного распространения электромагнитных волн средней инфракрасной области спектра в многослойных структурах на основе GaAs/AlGaAs включающих тонкие, вплоть до пониженной размерности, слои высоколегированного n⁺GaAs .
6. Исследование распространения электромагнитных волн терагерцовой и субтерагерцовой области спектра в слоистых структурах включающих монослои графена.

1. Сверхбыстродействующее детектирование оптических сигналов в полупроводниковых структурах на основе контакта металл- полупроводник.

В течение ряда лет в нашей лаборатории ведутся исследования принципов построения и особенностей работы сверхбыстродействующих МПМ-фотодетекторов инфракрасного, видимого и ультрафиолетового участков спектра. Основные результаты, полученные в ходе проведения исследований:

1. Исследованы ограничения, обусловленные уменьшением линейных размеров контактов планарного МПМ-диода. В рамках двумерной модели показано, что основная проблема в фотодиодных структурах типа МПМ с малым (доли микрона) межконтактным зазором - малая глубина проникновения электрического поля в активную область диода – приводит к различным скоростям сбора электронов и дырок на контактах и замедленному импульсному отклику фотодетектора. Этот эффект приводит к накоплению заряда и экранированию внутреннего поля диода при больших уровнях энергии оптического возбуждения и, как результат, к искажению сигнала отклика детектора и снижению его эффективности. Найдены условия, при которых эффекты пространственного заряда не оказывают влияние на сигнал импульсного отклика фотодетектора. Результаты анализа получили экспериментальное подтверждение, в том числе и в других исследовательских лабораториях.
2. Предлолжен и исследован новый тип МПМ-фотодиодных структур с характеристическими размерами много меньше длины волны принимаемого оптического излучения. Для уменьшения потерь света при его отражении от контактов и для эффективной локализации излучения в области сильного поля МПМ-диода использовалась наноразмерная встречно-штыревая решетка контактов и брегговский рефлектор. Возбуждение горизонтальных поверхностных плазмонов приводит к эффективному резонансному прохождению светового излучения через решетку контактов с размерами меньше длины волны излучения. Это обеспечивает эффективный сбор фотогенерированных носителей заряда, резонансную чувствительность детектора и его высокое быстродействие. На резонансной длине волны (800 нм) детекторы обладают рекордной внешней квантовой эффективностью (40%), большой широкополосностью (500 ГГц) и высокой спектральной селективностью (Δλ_1/2=17нм) . Квантовая эффективность детектора на порядок превышает эффективность обычного MПM-детектора с подобной геометрией контактов. Низкая плотность темнового тока в исследуемых структурах (J=1 пА/мкм²) позволяет реализовать на их основе высокочувствительные селективные детекторы оптического излучения. Эти исследования выполнены совместно с Национальным Исследовательским Центром Франции (CNRS, Paris).
3. Изготовлены и исследованы селективно-чувствительные солнечно-слепые МПМ-фотодетекторы на основе AlN/AlGaN-гетероструктур. Эпитаксиальные слои AlN/AlGaN выращены методом MOCVD на сапфировых подложках и позволяют осуществить режим подсветки детектора с обратной стороны, предотвращая потери света за счет отражения от контактов. Детекторы обладают низкими значениями темновых токов, а их спектральные чувствительности демонстрируют возможность использования для селективно-чувствительного солнечно-слепого детектирования с максимумом чувствительности на длине волны 240 нм. Детекторы могут использовать высокие рабочие напряжения смещения. Это позволяет сместить энергетический порог экранирования внутреннего поля детектора в область больших значений и увеличить уровень сигнала оптического возбуждегния фотодетектора. Показаны преимущества использования детекторов на основе GaN и его твердых растворах в сравнении с детекторами на GaAs (совместно с лаб.218).
4. На основе гетеросистемы ZnCdS/GaP создан и исследован детектор ультрафиолетового излучения с электрически перестраиваемой спектральной чувствительностью. При низких напряжениях смещения (~20В) его спектральная чувствительность совпадает со спектром эритемного воздействия. При увеличении смещения до 60 В и выше фотодетектор становится широкополосным и способен захватывать область наибольшего воздействия пигментационного излучения. Детектор может быть использован для контроля уровня облученности Солнцем и другими источниками УФ-излучения в диапазоне длин волн 250-450 нм (совместно с лаб.218).
5. Совместно с Royal Observatory of Belgium, Brussels разработаны и исследованы солнечно-слепые AlN-МSM-детекторы с диаметром активной области 1.1-4.3mm, предназначенные для создания на их основе радиометров УФ-излучения. Детекторы обладают высокой чувствительностью, низкой плотностью темновых токов (3-6 pA/cm²) и устойчивы к воздействию потока протонов с энергией 14.4 MeV при плотности потока излучения 1×10¹¹ p+/cm². Коэффициент режекции детекторов (подавление сигнала на длине волны 450 nm по отношению к сигналу на длине волны 200 nm) составляет 5 порядков величины. Детекторы демонстрируют возможность их длительного использования в космическом пространстве без деградации параметров.
6. Исследованы детектирующие свойства периодических наногетероструктур с квантовыми ямами ZnCdS, разделенными барьерными слоями ZnMgS или ZnS. Гетероструктуры выращены на полуизолирующих подложках GaP методом MOVPE. На их основе изготовлены МПМ-диоды с шириной встречно-штыревых контактов с барьером Шоттки и расстоянием между ними 3 мкм при общей площади детектора 100х100 мкм². При низких напряжениях смещения детекторы обеспечивают узкополосный отклик (FWHM=18 нм на длине волны 350 нм), определяемый составом квантовой ямы ZnCdS. При увеличении смещения до 70 В наблюдается сдвиг максимальной чувствительности детектора на длину волны 450 нм, обусловленный проникновением электрического поля внешнего смещения в полуизолирующую GaP подложку, при этом узкополосный отклик детектора на длине волны 350 нм сохраняется, то есть обеспечивается двухцветное детектирование светового излучения. Высокая селективность созданных фотодиодных структур позволяет разделять оптические каналы по длинам волн и повысить динамический диапазон и помехозащищенность информационных и измерительных систем (совместно с лаб.218).

Основные публикации по данному направлению исследований:

1. S.V.Averine, R.Sachot Transit-time considerations in metal-semiconductor-metal photodiode under high illumination conditions, Solid-State Electronics, vol. 44, N 9, pp.1627-1634, 2000.
2. S. Averine, Y.C. Chan, Y.L. Lam Evaluation of Schottky contact parameters in metal-semiconductor-metal photodiode structures, Applied Physics Letters, vol.77, N2, pp.274-276, 2000.
3. S.V.Averine, R.Sachot Effect of high space-charge fields on the impulse response of metal-semiconductor-metal photodiode, IEE Proc. Optoelectronics, vol.147, N 3, pp.145-150, 2000.
4. Averin S., Sachot R., Hugi J., de Fays M., Ilegems M. Two-dimensional device modeling and analysis of GaInAs metal-semiconductor-metal photodiode structures. Journal of Applied Physics, 1996, v.80, N 3, pp.1553-1558.
5. S.V. Averine, Y.C. Chan, Y.L. Lam “Geometry optimization of interdigitated Schottky-barrier metal-semiconductor-metal photodiode structures”, Solid State Electronics, Vol.45, No 3, pp.441-446, 2001.
6. S. Averine, O. Bondarenko, R. Sachot “High-speed limitations of the metal-semiconductor-metal photodiode structures with submicron gap between the interdigitated contacts”, Solid State Electronics, Vol.46, N 12, pp.2045-2051, 2002.
7. С.В. Аверин, Р. Сашо «Быстродействующие фотодетекторы: сравнительный анализ планарной структуры и структуры с углубленными контактами», Радиотехника и электроника, т. 48, №10, с. 1261-1269, 2003. С.В.Аверин, Р. Сашо «Быстродействующие фотодетекторы: сравнительный анализ планарной структуры и структуры с углубленными контактами», Радиотехника и электроника, т. 48, №10, с. 1261-1269, 2003.
8. С.В. Аверин, П.И. Кузнецов, В.А. Житов, Л.Ю. Захаров, Г.Г. Якущева М.Д. Дмитриев «Быстродействующие детекторы ультафиолетового излучения, Радиотехника и электроника, т.50, № 3, 2005, 394-398.
9. P.I. Kuznetzov, S.V. Averine “AlGaN based UV metal-semiconductor-metal photodetectors”, Abstracts of First Russia-Taiwan Joint Symposium on III-Nitride Semiconductors, Physics and Device Applications, St.Petersburg, Russia, June 22-24, 2005, p.26.
10. С.В.Аверин «Импульсный отклик МПМ-фотодиода с гетеробарьером». ЖТФ, т.74, № 6, 2004, С.51-56.
11. S.V. Averine, P.I. Kuznetzov, V.A. Zhitov, N.V. Alkeev, V.E .Lyubchenko “Solar-blind MSM-photodetectors on AlGaN/GaN heterostructures grown by MOCVD”, in Proceedings 16th International Conference on Microwaves, Radar and Wireless Communications (Mikon 2006), Poland, Krakow, May 22-24, 2006, pp.185-188.
12. St. Collin, F. Pardo, S. Averin, N. Bardou, J-L. Pelourd. “Efficient light confinement and absorption in metal-semiconductor-metal nanostructures”, Technical Digest of First Topical Meeting on Nanostructures and Metamaterials”, 9-11 January 2007, Seefeld, Tirol, Austria.
13. S.V. Averin, P.I. Kuznetzov, V.A. Zhitov, N.V. Alkeev “Solar-blind MSM Photodetectors Based on AlGaN Heterostructures”, Optical and Quantum Electronics, Vol. 39, issue 3, pp.181-192, 2007.
14. S.V .Averin, V.E. Lyubchenko “Evaluation of the Schottky Barrier Parameters in the Micron-Size Metal-Semiconductor-Contacts”, IEEE Microwave and Wireless Components Letters, Vol.17, issue 11, November 2007, pp.787-789.
15. St. Collin, F. Pardo, St. Averin, N. Bardou, J.-L. Pelouard, “Efficient light absorption in the high-speed metal-semiconductor-metal nanostructures”, Proceeding of 16th International Symposium “Nanostructures: Physics and Technology”, Vladivostok, Russia, July 14-18, 2008, pp.131-132.
16. S.V. Averin, P.I. Kuznetzov, V.A. Zhitov, N.V. Alkeev “Solar-blind MSM-photodetectors based on AlGaN/GaN heterostrutures grown by MOCVD”, Solid-State Electronics, v.52, pp.618-624, 2008.
17. St. Collin, F. Pardo, S. Averin, N. Bardou, J.-L. Pelouard, CNRS, Marcoussis, France “Harvesting Light at the Nanoscale: Giant Light Absorption and Collection Efficiency in GaAs-Gold Nanowires Arrays”, Wedbesday 23 September 2009, oral presentation, section 1CO.10 New Materials, Cells and Modules. 6thEuropean PV Industry Forum, 23 September 2009. Presented at 24th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Hamburg, Germany 21-23 September, 2009. 1 page abstract+3 explanatory pages.
    http://www.photovoltaic-conference.com
18. St. Collin, F. Pardo, St. Averin, N. Bardou, J.-L. Pelouard “High-Speed and Efficient Metal-Semiconductor-Metal Nanostructures”, Abstracts of Nanotoday 2009 Conference, August 2-5, 2009, Biopolis, Singapore, paper P-4.
19. С. Коллин, Ф. Пардо, С.В. Аверин, Н. Бардо, Ж.-Л. Пелар, Высокоэффективные быстродействующие МПМ-фотодетекторы, Квантовая электроника, 2010, 40(5), 421-424.
20. С.В. Аверин, П.И. Кузнецов, В.А. Житов, Н.В. Алкеев, В.М. Котов, А.А. Дорофеев, Н.Б. Гладышева «Гетероструктуры AlN/AlGaN для селективно-чувствительных MSM-детекторов ультрафиолетовой части спектра». Журнал технической физики, т.81, вып. 2. (2011) стр.138-140.
21. St. Collin, F. Pardo, N. Bardou, A. Lemaitre, St. Averin, J.-L. Pelouard “Harvesting light at the nanoscale by GaAs-gold nanowire arrays”, Optics Express, V.19, No 18, 29 August 2011, pp.17293-17297.
22. С.В. Аверин, П.И. Кузнецов, В.А. Житов, Н.В. Алкеев, В.М. Котов, Л.Ю. Захаров, Н.Б. Гладышева МПМ-фотодиоды на основе широкозонных гетероструктур ZnCdS/GaP, Журнал технической физики, 2012, том 82, вып. 11, стр.49-53.
23. A. BenMoussa, A. Soltani, T. Saito, S. Averin, J-C Gerbedoen and J.C. De Jaeger: “Developments and characterization of wide band gap photodetectors for EUV Solar Observations”. IUMRS-ICEM2012, 23-28/09 2012, Yokohama, Japan.
24. Аверин С.В., Кузнецов П.И., Житов В.А., Захаров Л.Ю., Алкеев Н.В. МПМ-фото-детектор ультрафиолетового излучения с электрически перестраиваемой спект-ральной чувствительностью, Радиотехника и электроника, 2013, №3, стр.309-312
25. S. Averin, P. Kuznetzov,V. Zhitov, L. Zakharov, N. Alkeev, and N. Gladisheva Selectively-sensitive-metal-semiconductor-metal photodetectors based on AlGaN/AlN and ZnCdS/GaP heterostructures, Phys. Status Solidi C 10, No. 3, 298–301 (2013) / DOI 10.1002/pssc.201200631
26. A. Ben Moussa, A. Soltani, J.-C Gerbedoen, T. Saito, S. Averin, S. Gissot B. Giordanengo, G. Berger, U. Kroth, J.-C. De Jaeger, A. Gottwald Developments, characterization and proton irradiation damage tests of AlN detectors for VUV solar observations, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 312 (2013), pp.48-53.
27. Аверин С.В., Кузнецов П.И., Житов В.А., Захаров Л.Ю., Алкеев Н.В., Котов В.М. Электрически перестраиваемый фотодетектор эритемного и пигментационного излучения, 23 Международная Крымская конференция СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии (CRIMICO 2013) 9-13 сентября 2013 года, Севастополь, Крым, Украина, материалы конференции стр. 1087-1088
28. С.В. Аверин, П.И. Кузнецов, В.А. Житов, Л.Ю. Захаров, В.М. Котов, Н.В. Алкеев, М.П. Темирязева, Н.Б. Гладышева МПМ-детектор ультрафиолетового излучения на основе низкоразмерной гетероструктуры ZnCdS/ZnMgS/GaP . Нанотехника №2(38), 2014, стр.10-12.
29. С.В. Аверин, П.И. Кузнецов, В.А. Житов, Л.Ю. Захаров, В.М. Котов, Н.В. Алкеев, Н.Б. Гладышева. Двухцветный фотодетектор ультрафиолетового излучения на основе низкоразмерной гетероструктуры ZnCdS/ZnMgS/GaP. Радиотехника и электроника Т.60, №4, с.433-436 (2015).
30. S.V. Averin, P.I. Kuznetzov, V.A. Zhitov, L.Yu. Zakharov, V.M. Kotov, N.V. Alkeev Electrically tunable spectral responsivity in metal-semiconductor-metal photodetectors based on low-dimensional ZnCdS/ZnMgS/GaP, ZnCdS/ZnS/GaP heterostructures, Solid State Electronics V.114, pp. 135-140 (2015).
31. С.В. Аверин, П.И. Кузнецов, В.А. Житов, Л.Ю. Захаров, В.М. Котов, Н.В. Алкеев, Н.Б. Гладышева. Селективное детектирование УФ-излучения на основе низкоразмерных гетероструктур ZnCdS/ZnMgS/GaP и ZnCdS/ZnS/GaP. Физика и техника полупроводников, том 49, вып. 11, с.1441-1447 (2015).
32. S.V. Averin, P.I. Kuznetzov, V.A. Zhitov, L.Yu. Zakharov, V.M. Kotov, N.V. Alkeev Wavelength selective UV/visible metal-semiconductor-metal photodetectors // Optical and Quantum Electronics, V. 48, N5, paper 303 (2016).
33. Кузнецов П.И., Аверин С.В., Житов В.А., Захаров Л.Ю., Котов В.М. МПМ детектор видимого диапазона длин волн на сверхрешетке ZnSe/ZnTe второго типа // Физика и техника полупроводников, 2017, т.51, вып.2, с.258-262.
34. С. В. Аверин, П. И. Кузнецов, В. А. Житов, Л. Ю. Захаров, В. М. Котов. Многоцветный фотодетектор на основе гетероструктуры ZnSe/ZnTe/GaAs// Квантовая Электроника, 2018, Том 48, N 7, с. 675-678.
35. С. В. Аверин, П. И. Кузнецов, В. А. Житов, Л. Ю. Захаров, В. М. Котов, Н. В. Алкеев «МПМ-детектор видимого диапазона на сверхрешетке ZnSe/ZnTe второго типа» // ХХ Международный симпозиум Нанофизика и наноэлектроника, 14 -18 марта, 2016 г. Издательство Нижегородского госуниверситета им.Н.И. Лобачевского, 2016 г. т.2, секция 3, стр. 456-457.
36. Кузнецов П.И., Аверин С.В., Житов В.А., Захаров Л.Ю., Котов В.М. Наноструктуры ZnSe/ZnTe/GaAs для селективно-чувствительного детектирования видимой части спектра // VI Всероссийская конференция по наноматериалам с элементами научной школы для молодежи НАНО 2016, 22-25 ноября, Москва, ИМЕТ РАН, сборник материалов, стр. 544-545.
37. П.И. Кузнецов, С.В. Аверин, В.А. Житов, Л.Ю. Захаров, В.М. Котов. Фотодетектор видимой части спектра на основе сверхрешетки ZnSe/ZnTe // VI Международная конференция по фотонике и информационной оптике, Москва, 1-3 февраля 2017г, Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», сборник трудов с. 382-383, 2017 г.
38. С. В. Аверин, П. И. Кузнецов, В. А. Житов, Л. Ю. Захаров, В. М. Котов. Электрические, оптические и спектральные характеристики ZnSe/ZnTe/GaAs гетероструктуры и МПМ-фотодетекторы на ее основе // VII Международная конференция по фотонике и информационной оптике, Москва, 24-26 января 2018г, Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», сборник трудов с. 396-397, 2018 г.
39. Аверин С.В., Кузнецов П.И., Житов В.А., Захаров Л.Ю., Котов В.М МПМ-фотодетектор на основе гетероструктуры ZnSe/ZnTe/GaAs для видимой и инфракрасной части спектра // ХХV Международная конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения, 24-26 мая 2018 г., Москва, с. 570-573.
40. S.V. Averin, P.I. Kuznetzov, V.A. Zhitov, L.Yu. Zakharov, V.M. Kotov, Structural, electrical and optical characteristics of type-II ZnSe/ZnTe/GaAs superlattice and MSM-photodetector on their base, 1st International Symposium on Quantum Science and Technology, 24-26 June 2018, Aberdeen, United Kingdom, https://conferences-nscj.co.uk/abstract/files/11/abstract/qt01_A1032.pdf, https://quantum.nscj.co.uk/sessions/Benioff.html
41. С. В. Аверин, П. И. Кузнецов, В. А. Житов, Л. Ю. Захаров, В. М. Котов: Двухцветный фотодетектор видимой части спектра на основе брэгговского рефлектора ZnSe/ZnS/GaAs // Радиотехника и электроника, 2019. т.64, № 10, с.1038-1042.
42. Averin, S.V., Kuznetzov, P.I., Zhitov, V.A. Zakharov, L.Yu., Kotov, V.M. MSM-photodetector with ZnSe/ZnS/GaAs Bragg reflector // Opt Quant Electron Vol. 52, issue 2, paper 93 (2020). https://doi.org/10.1007/s11082-020-2213-1
43. С.В. Аверин, П.И. Кузнецов, В.А. Житов, Л.Ю. Захаров, В.М. Котов. Двухцветный фотодетектор видимой части спектра на основе брэгговского рефлектора Фотодетектор видимой части спектра на основе сверхрешетки ZnS/ZnSe // VIII Международная конференция по фотонике и информационной оптике, Москва, 23-25 января 2019 г, Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», сборник трудов с. 599-600, 2019 г.
44. С.В. Аверин, П.И. Кузнецов, В.А. Житов, Л.Ю. Захаров, В.М. Котов. Узкополосный МПМ-детектор видимой части спектра на основе гетероструктуры ZnCdSe/ZnSSe/GaAs // IX Международная конференция по фотонике и информационной оптике, Москва, 29-31 января 2020 г, Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», сборник трудов с. 425-426, 2020 г.

2. Управление параметрами оптического излучения посредством акустооптического взаимодействия.

2.1. Управление многоцветным лазерным излучением посредством АО взаимодействия с одной акустической волной.

Развита методика расчета условий брэгговского синхронизма двух-, трех- и четырехцветного оптического излучения с одной акустической волной. Выявлено, что для двухцветного излучения всегда можно найти условие синхронизма между излучением с любыми наперед заданными длинами волн монохроматических составляющих и акустической волной, причем это можно сделать несколькими способами. Для трех- и четырехцветных излучений строгий синхронизм для произвольных длин волн обеспечить нельзя. Дифракцию трех- и четырехцветного излучений с произвольными длинами волн можно осуществить только в режимах с фазовой расстройкой. Разработаны алгоритмы, позволяющие отыскивать режимы с минимальными фазовыми расстройками. Предложенные методы являются оригинальными, открывающими широкие возможности для создания устройств управления многоцветным лазерным излучением. Работы по этому направлению продолжаются и в настоящее время.
По материалам исследования подготовлена и опубликована монография.

Основные публикации по данному направлению исследований:

• Котов В.М. Двухцветное расщепление в анизотропных кристаллах, обладающих гиротропией. // ЖТФ. 1992. Т.62, В.8. С. 95-101.
• Котов В.М. Дифракция двухцветного излучения на одной акустической волне в одноосных кристаллах // ЖТФ. 1996. Т.66, В.5. С. 99-107.
• Котов В.М. Коллинеарное взаимодействие двухцветного излучения в двуосных кристаллах // ЖТФ. 1999. Т.69, В.1. С. 131-132.
• Котов В.М., Шкердин Г.Н., Тихомиров С.А., Уласюк В.Н. Многофункциональный акустооптический расщепитель двухцветного излучения. // Приборы и техника эксперимента. 2011. № 1. С.112-117.
• Котов В.М., Шкердин Г.Н., Котов Е.В., Тихомиров С.А. Полоса частот акустооптического расщепителя двухцветного излучения.// Прикладная физика. 2011. №4. С.20-25.
• Котов В.М., Шкердин Г.Н., Уласюк В.Н. Брэгговская дифракция многоцветного излучения в кристалле парателлурита.// Радиотехника и электроника. 2011. Т. 56, №11. С. 1370-1376.
• Котов В.М. Модуляция многоцветного излучения Ar-лазера на основе акустооптической дифракции в кристалле парателлурита. //Прикладная физика. 2014. №2. С. 69-71.
• Котов В.М. Модуляция многоцветного излучения Ar-лазера на основе акустооптической дифракции в кристалле парателлурита. //Успехи прикладной физики. 2014. Т.2. №2. С. 177-181.
• Котов В.М. Акустооптическая модуляция многоцветного излучения с пропорциональным изменением интенсивности световых волн.// Прикладная физика. 2014. №6. С. 5-8.
• Котов В.М. Дифракция трехцветного излучения на одной акустической волне // КЭ. 2015. Т.45. В. 7. С. 654-657.
• Котов В.М. Брэгговская дифракция трехцветного излучения в кристалле парателлурита // Акуст. Журн. 2015. Т.61. № 6. С. 701-704.
• Котов В.М., Аверин С.В., Воронко А.И., Кузнецов П.И., Тихомиров С.А., Шкердин Г.Н., Булюк А.Н. Акустооптическая дифракция многоцветного излучения Ar лазера в кристаллическом кварце// КЭ. 2015. Т.45. В. 10. С. 942-946.
• В.М. Котов, Г.Н. Шкердин, А.Н. Булюк, А.И. Воронко, С.А. Тихомиров . Брэгговская дифракция четырехцветного оптического излучения.// Радиотехника. 2015. №8. С. 53-57.
• Котов В.М., Шкердин Г.Н., Аверин С.В., Котов Е.В. Высокочастотная акустооптическая дифракция четырехцветного излучения на одной акустической волне // Успехи прикладной физики. 2016. Т.4. № 4. С. 321-325.
• Котов В.М. Одновременная изотропная и анизотропная дифракции в парателлурите на «медленной» звуковой волне // Прикладная физика. 2015. №6. С.5-9.
• Котов В.М. Акустооптика. Брэгговская дифракция многоцветного излучения. М.: Янус-К, 2016. 286 с.
• Котов В.М., Аверин С.В., Воронко А.И., Котов Е.В., Тихомиров С.А. К вопросу о трехкратной брэгговской дифракции в кристалле парателлурита.// ЖТФ. 2017. Т.87. В.7. С. 1078-1081.
• Котов В.М., Аверин С.В., Котов Е.В. Акустооптический модулятор многоцветного излучения на основе ниобата лития // Прикладная физика. 2018. №1. С. 74-77.
• С. В. Аверин, П. И. Кузнецов, В. А. Житов, Л. Ю. Захаров, В. М. Котов. Многоцветный фотодетектор на основе гетероструктуры ZnSe/ZnTe/GaAs Квантовая Электроника, 2018, Том 48, № 7, с. 675-678.
• Котов В.М., Шкердин Г.Н. Импульсная модуляция многоцветного излучения посредством дифракции света на звуке // Радиотехника и Эленктроника. 2018. Т.63. № 9. С. 942-946.
• Kotov V.M., Averin S.V. Acousto-optic diffraction of three-color radiation on a single acoustic wave // International Journal of Optics. 2019. https://doi.org/10.1155/2019/4386093
• Котов В.М. Выравнивание интенсивностей лучей четырехцветного лазерного излучения // Прикладная физика. 2019.№2. С.74-78.
• Котов В.М., Котов Е.В. Акустооптическая дифракция двухцветного излучения на предельной частоте акустической волны // Приборы и техника эксперимента. 2020. №1. С.110-114.
• Котов В.М. , Аверин С.В., Булюк А.Н., Воронко А.И., Житов В.А., Тихомиров С.А. Импульсная модуляция многоцветного излучения аргонового лазера //Оптический журнал. 2020. Т.87. № 7. С. 3-8.
• Котов В.М., Шкердин Г.Н., Аверин С.В. Импульсная модуляция многоцветного излучения посредством акустооптической брэгговской дифракции // VIII Международная конференция по фотонике и информационной оптике, Москва, 23-25 января 2019 г, Национальный фотонике и информационной оптике, Москва, 23-25 января 2019 г, Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», сборник трудов с. 43-44, 2019 г.

Патенты:

• Котов В.М., Шкердин Г.Н., Котова В.Н. Акустооптическое устройство для управления двухцветным излучением. // Патент на полезную модель № 88823. Приоритет полезной модели 08 июля 2009 г.
• Котов В.М., Шкердин Г.Н., Котова В.Н. Лазерный доплеровский измеритель скорости. // Патент на полезную модель № 88811. Приоритет полезной модели 22 июня 2009 г. v
• Котов В.М., Шкердин Г.Н., Котова В.Н., Уласюк В.Н. Акустооптическое устройство для управления двухцветным излучением. // Патент на полезную модель. №. 94726. Приоритет полезной модели 17 декабря 2009 г.
• Котов В.М., Котов Е.В. Акустооптическое устройство с перестраиваемым углом наклона пьезопреобразователя // №.2014123103/28 (037602). Приоритет от 28.05.2014.

2.2. Управление оптическим излучением с произвольной поляризацией.

Разработан новый вариант АО дифракции, основанный на использовании гиротропных свойств АО материалов. Известно, что целый ряд широко используемых на практике АО кристаллов (парателлурит, йодноватая кислота, германат и силикат висмута, и т.д), обладают оптической гиротропией, т.е. собственные волны в них в общем случае являются эллиптически поляризованными. Использование таких кристаллов наряду с отражающей поверхностью позволяет создать АО модуляторы, нечувствительные к поляризации оптического излучения. В лаборатории были разработаны различные варианты поляризационно-нечувствительных модуляторов как для монохроматического, так и многочастотного лазерного излучения. Для измерения угла расходимости оптического излучения предложен метод, основанный на использовании двух процессов акустооптической брэгговской дифракции. В этом методе угол расходимости определяется посредством измерения частоты звука, при которой интенсивность первых дифракционных порядков в режиме сильного акустооптического взаимодействия равна половине интенсивности центральной части излучения. Метод некритичен к расстройкам оптической системы, допускает автоматизацию и может быть рекомендован для практического использования.

Основные публикации по данному направлению исследований:

1. Котов В.М. Поляризационно-нечувствительная акустооптическая модуляция лазерного излучения // Письма в ЖТФ. 1994. Т.20, В.6. С. 35-38.
2. Котов В.М. Акустооптическая модуляция лазерного излучения с произвольной поляризацией // ЖТФ. 1995. Т.65, В.7. С. 108-116.
3. Котов В.М. Поляризационно-независимая модуляция многокомпонентного лазерного излучения // ФТТ. 1995. Т.37, В.1. С. 263-270.
4. Котов В.М., Аверин С.В., Шкердин Г.Н. Измерение угловых характеристик расходящегося оптического излучения посредством дифракции света на звуке.// Квантовая электроника. 2010. Т.40, № 10. С. 928-933.
5. Котов В.М., Аверин С.В., Кузнецов П.И. Анализатор поляризации оптического излучения на основе дифракции света на звуке.//ПТЭ.2014. №5. С.103-107
6. Котов В.М. Акустооптическая брэгговская дифракция в парателлурите на боковых лепестках пространственного спектра излучения акустического преобразователя // Акустический журнал. 2016. Т.62. № 5. С. 525-530.
7. Котов В.М., Аверин С.В., Котов Е.В., Воронко А.И., Тихомиров С.А. Акустооптический модулятор с вращающимся вектором поляризации на основе гиротропного кристалла // КЭ. 2017. Т.47. В. 2. С. 135-139.
8. Котов В.М., Аверин С.В., Котов Е.В. Акустооптический модулятор оптического излучения на удвоенной звуковой частоте // ПТЭ. 2017. № 2. С. 94-96.
9. Котов В.М., Котов Е.В. Использование акустооптической ячейки из гиротропного кристалла для амплитудной модуляции оптического сигнала // Оптический журнал. 2017. Т.84. В.6. С. 51-53.
10. V.M. Kotov, G.N. Shkerdin, and S.V. Averin, (2018), “Forming of the Optical Beam with the Rotating Polarization Vector” in VII International Conference on Photonics and Information Optics, KnE Energy & Physics, pages 259–266. DOI 10.18502/ken.v3i3.2036
11. Котов В.М., Котов Е.В. Широкополосное акустооптическое управление скоростью вращения вектора поляризации // Квантовая Электроника. 2018. Т.48. №8. С.773-776.
12. Котов В.М., Шкердин Г.Н., Аверин С.В. Формирование оптического луча с вращающимся вектором поляризации // VII Международная конференция по фотонике и информационной оптике, Москва, 24-26 января 2018г, Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», сборник трудов с. 89-90, 2018 г.
13. Котов В.М., Аверин С.В., Котов Е.В. Высокочастотная акустооптическая модуляция света при двойном прохождении излучения через две брэгговские ячейки // Опт. Журнал. 2019.Т.86. № 3. С.3-7.
14. Котов В.М., Аверин С.В., Шкердин Г.Н. Высокочастотный акустооптический модулятор-расщепитель с управляемыми поляризациями света в выходных каналах // Радиотехника и Электроника - 2019. - Т.64. № 12. С. 1197-1201.
15. Котов В.М. Формирование двухцветного излучения с поляризациям компонент, вращающимися в противоположные стороны // Квантовая электроника. 2020. Т.50. № 12. С. 1167-1172.

2.3. Умножение сдвига частоты световой волны посредством АО взаимодействия.

Предложен и исследован метод увеличения сдвига частоты оптического сигнала посредством АО каскадной дифракции. Метод основан на особенностях анизотропной дифракции в анизотропной среде. Метод каскадного умножения сдвига частоты может быть реализован как в средах, обладающих гиротропией, так и в средах без гиротропии. На основе способов получения поляризационно-независимой дифракции предложены варианты АО брэгговской дифракции, обеспечивающие амплитудную модуляцию оптического излучения на кратных частотах звука. Варианты основаны на кратном прохождении излучения через АО модулятор, изготовленный из гиротропного кристалла в совокупности с режимами каскадной дифракции. Методы проверены экспериментально на примере модуляции излучения с длиной волны 0.63 мкм, управляемого АО ячейкой из гиротропного кристалла парателлурита.

Основные публикации по данному направлению исследований:

• Котов В.М. Умножение частотного сдвига оптического излучения посредством каскадного акустооптического взаимодействия // Квантовая эл-ка. . 2000. Т.30, В.4. С. 373-376
• Kotov V., Stiens J., Shkerdin G., and Vounckx R. Cascade acousto-optic frequency shift of light.// J. Opt. A: Pure Appl.Opt. 2001, No 3, PP.517-520.
• Котов В.М., Аверин С.В., Шкердин Г.Н. Акустооптическая модуляция света на удвоенной звуковой частоте // Квантовая электроника. 2016. Т. 46. № 2. С. 179-180.
• Котов В.М., Аверин С.В., Котов Е.В.. Акустооптическое преобразование частотного сдвига оптического излучения в амплитудно-модулированный сигнал // Прикладная физика. 2016. №3. С.65-68.
• Котов В.М., Аверин С.В., Котов Е.В., Воронко А.И., Тихомиров С.А. Акустооптический модулятор с вращающимся вектором поляризации на основе гиротропного кристалла.// КЭ. 2017. Т.47. В. 2. С. 135-139.
• Котов В.М., Аверин С.В., Котов Е.В. Акустооптический модулятор оптического излучения на удвоенной звуковой частоте // ПТЭ. 2017. № 2. С. 94-96.
• Котов В.М., Котов Е.В. Использование акустооптической ячейки из гиротропного кристалла для амплитудной модуляции оптического сигнала // Оптический журнал. 2017. Т.84. В.6. С. 51-53.
• Котов В.М., Воронко А.И., Тихомиров С.А. Двухканальный высокочастотный акустооптический модулятор // ПТЭ. 2019. №4. С. 89-94.
• Котов В.М. Широкополосная акустооптическая модуляция // Акустический журнал. 2019. Т.65. № 4. С. 471-476.

2.4. Исследование особенностей акустооптического взаимодействия спекло-содержащего оптического излучения.

Исследовано влияние АО взаимодействия на спекл-структуру оптического поля. Рассмотрены различные режимы дифракции. Выявлено, что наибольшее влияние на структуру оказывают многофононные режимы дифракции, а так же режим, при котором оптическое излучение распространяется под большим углом к оптической оси кристалла. Предложен метод определения размеров частиц на основе анализа спекл-структуры рассеянного частицами поля посредством использования коллимирующей оптической системы в сочетании с селективными свойствами брэгговской дифракции. Метод устраняет взаимную интерференцию лучей, рассеянных разными частицами, что упрощает и ускоряет процедуру измерения размеров частиц.

Основные публикации по данному направлению исследований:

1. 1. Котов В.М., Шкердин Г.Н., Шкердин Д.Г., Булюк А.Н., Тихомиров С.А. Уменьшение контрастности спекл-структуры оптического поля посредством брэгговской дифракции света на звуке.//Квантовая электроника. 2001. Т.31, №9. С. 839-842.
2. 2. Котов В.М., Шкердин Г.Н., Шкердин Д.Г. Отражение оптического пучка, обладающего спекл-структурой, от «толстой» акустической решетки.//Квантовая электроника. 2003. Т.33, № 12. С.1111-1112
3. 3. Котов В.М., Шкердин Г.Н., Булюк А.Н. Акустооптический сдвигатель частоты спекл-содержащего оптического излучения.// Приборы и техника эксперимента. 2009. № 4, С.144-149.
4. 4. Котов В.М., Шкердин Г.Н. Определение размеров частиц методом акустооптического анализа спекл-структуры дифрагированного поля.//Радиотехника. 2010. № 9. С. 58-62.
5. 5. Котов В.М., Шкердин Г.Н., Котов Е.В. Измерение угла рассеяния оптического излучения посредством брэгговской дифракции // Прикладная физика. 2011. №1. С. 16-19.

2.5. Обработка двумерных изображений посредством АО дифракции.

Теоретически и экспериментально продемонстрирована возможность формирования одномерного контура как в нулевом, так и первом брэггговских порядках, причем в первом порядке контур формируется при отстройке излучения от строгого брэгговского синхронизма. Исследованы варианты выделения контура в результате дифракции и минус первый дифракционные порядки. Показано, что в этом случае очертания контура сужаются. Проводится комплекс исследований по формированию двумерного контура оптического изображения в результате многократной брэгговской дифракции. Показано, что двумерный контур может формироваться во всех промежуточных дифракционных порядках, а так же в наивысшем порядке дифракции. Работы в этом перспективном направлении в настоящее время продолжаются.
Предложен метод двумерной фильтрации пространственных частот, основанный на акустооптической (АО) дифракции двух собственных мод кристалла на одной звуковой волне. Показано, что АО фильтры, основанные на использовании такой дифракции, обеспечивают выделение двумерного контура изображения в процессе его оптической Фурье-обработки. Основные теоретические выводы экспериментально подтверждены на основе АО фильтров из парателлурита.

Основные публикации по данному направлению исследований:

• Котов В.М., Шкердин Г.Н. Выделение контура изображения посредством дифракции с расстройкой брэгговского синхронизма. // Труды Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова. Серия: Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации. ARMIMR-2009. С. 52-54.
• Котов В.М., Шкердин Г.Н., Шкердин Д.Г., Котов Е.В. Оконтуривание изображения в дифракционных порядках в процессе акустооптического взаимодействия. // Радиотехника и электроника. 2009. Т. 54, № 6. С. 747-749.
• Котов В.М., Аверин С.В., Шкердин Г.Н., Воронко А.И. Выделение двумерного контура изображения при двукратной брэгговской дифракции. // Квантовая электроника. 2010. Т. 40., №4. С. 368-370.
• Котов В.М., Шкердин Г.Н. К вопросу о выделении контура изображения посредством дифракции в первый порядок. // Прикладная физика. 2010. №1. С. 14-16.
• Котов В.М., Шкердин Г.Н., Шкердин Д.Г., Котов Е.В. Оконтуривание изображений посредством брэгговской акустооптической дифракции в два порядка. // Радиотехника и электроника. 2011. Т.56 .№ 1. С.63-66.
• Котов В.М., Шкердин Г.Н., Булюк А.Н. К вопросу о выделении двумерного контура изображения в результате двукратной брэгговской дифракции // Квантовая электроника. 2011. Т.41, № 12. С. 1109-1113.
• Котов В.М., Шкердин Г.Н., Аверин С.В., Котов Е.В. Влияние мощности звука на процесс формирования двумерного контура оптического изображения.// Прикладная физика. 2012. №3. С. 5-8.
• Котов В.М., Шкердин Г.Н., Аверин С.В. Выделение двумерного контура изображения с использованием дифракции во второй брэгговский порядок.// Радиотехника. 2012. №.12. С.57-61.
• Котов В.М., Шкердин Г.Н., Григорьевский В.И. Поляризационные особенности двумерного оконтуривания изображения в режиме двукратной брэгговской дифракции.// Радиотехника и электроника. 2013. Т.58, №3. С. 226-232.
• Котов В.М., Шкердин Г.Н. Формирование двумерного контура оптического изображения в процессе трехкратной брэгговской дифракции.// Радиотехника и электроника. 2013. Т.58, №10. С. 1040-1043.
• Котов В.М., Шкердин Г.Н. Выделение контура оптического изображения с использованием многократной брэгговской дифракции // Труды Х Международной научной конференции « Перспективные технологии в средствах передачи информации» ПТСПИ- 2013. 26-28 июня 2013 г. Владимир-Суздаль, Россия. С. 15-17.
• Котов В.М., Аверин С.В., Кузнецов П.И., Котов Е.В. Акустооптический метод фильтрации пространственных частот, основанный на дифракции двух собственных мод кристалла.// КЭ. 2017. Т.47. В. 7. С. 665-668.
• Котов В.М., Шкердин Г.Н., Аверин С.В. Выделение контура оптического изображения с использованием акустооптических фильтров из гиротропного материала. VI Международная конференция по фотонике и информационной оптике, Москва, 1-3 февраля 2017г, Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», сборник трудов с. 245-246, 2017 г.
• Vladimir M. Kotov, Gennady N. Shkerdin, and Stanislav V. Averin. Acousto-optic filters using multi-phonon Bragg diffraction//13-th School on Acousto-Optics and Applications. Program and Abstracts. Moscow 19-23 June, 2017. P.41.
• Котов В.М., Аверин С.В., Кузнецов П.И., Котов Е.В. Особенности распределения оптического поля, формируемого в процессе дифракции двухмодового излучения в одноосных кристаллах // Оптический Журнал. 2018. Т.85, №1. С.34-40.
• Kotov V.M., Averin S.V., Kotov E.V., Shkerdin G.N. Acousto-optic filters based on the superposition of diffraction fields [invited] //Applied Optics. 2018. V.57. No 10. P. C83-C92.
• Котов В.М., Аверин С.В., Котов Е.В. Выделение двумерного контура изображения с использованием поляризационно-независимой акустооптической дифракции // Квантовая Электроника. 2018. Т.48. №6. С.573-576.
• Котов В.М., Аверин С.В. Выделение двумерного контура изображения с использованием двух порядков брэгговской дифракции // Квантовая электроника. 2020.Т.50. №.3. С.305-308.
• Котов В.М. Обработка двумерных изображений с использованием брэгговской дифракции // Радиотехника и электроника. 2020. Т. 65. № 11. С.1122-1127.
• Котов В.М., Аверин С.В. Акустооптический фильтр пространственных частот с малым потреблением акустической мощности // IX Международная конференция по фотонике и информационной оптике, Москва, 29-31 января 2020 г, Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», сборник трудов с. 221-222, 2020 г.
• Котов В.М., Зенкина А.А. Численное моделирование акустооптической Фурье-обработки двумерных изображений. // XV Всероссийская конференция молодых ученых «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика». Саратов, 8-10 сентября –2020 г. Сборник трудов. – С.93–94.

2.6. Резонансные особенности компонент фотоупругого тензора.

Теоретически предсказаны и изучены резонансные особенности компонент фотоупругого тензора в области частот электромагнитных волн, близких к частотам резонансных переходов электронов кристалла (плазменный и циклотронный резонансы в полупроводниках, резонансы на примесных переходах, резонансы в квантоворазмерных структурах и т.п.). Предсказан и изучен эффект нелинейной фотоупругости в твердых телах, наиболее сильный в области резонансных переходов.

Основные публикации по данному направлению исследований:

• Р.А. Аюханов, Г.Н.Шкердин. Размерные эффекты фотоуп ругости в квантовых сверхрешетках вблизи экситонных и сверхрешеточных межзонных резонансов, Радиотехника и Электроника, 2005. Т. 50, № 9. С. 1177-1183.
• Р. А. Аюханов, Г.Н.Шкердин. Эффекты фотоупругости в сверхрешетках с наклонным дном квантовой ямы вблизи межзонных резонансов, ФТТ, 2006. Т. 48, № 2. С. 338-342.
• Р.А.Аюханов, В.М.Котов, “О частотной зависимости фотоупругости в области прозрачности”.Международная конференция «Фундаментальные и прикладные вопросы физики», Ташкент, 5-6 ноября (2015), стр.177-180.

3.Фотолюминесцентная спектроскопия полупроводников и полупроводниковых гетероструктур пониженной размерности для опто- и наноэлектроники.

Основные результаты получены в области фотолюминесцентной спектроскопии эпитаксиальных слоев и квантовых структур на основе полупроводников A3B5 и их твердых растворов. Исследованы влияние эффектов коллективного взаимодействия носителей на спектры экситонной фотолюминесценции (ФЛ) в нелегированных структурах AlGaAs/GaAs, впервые наблюдалась эмиссия, вызванная экситон-экситонными столкновениями. Проведены исследования процесса дефектообразования в Si-легированных эпитаксиальных слоях GaAs, выращенных в условиях отклонения от стехиометрии. Проведен цикл работ по фотолюминесцентной спектроскопии энергетических двумерных состояний в изопериодических и псевдоморфных структурах различной конфигурации: в модуляционно- и δ-легированных структурах с односторонним и двусторонним легированием, в структурах с двойными связанными ямами и др. Впервые в модулированно-легированных структурах n-AlGaAs/GaAs экспериментально подтверждена предсказанная теорией осцилляционная зависимость эффективности захвата неравновесных носителей тока в квантовую яму. При ширине квантовой ямы, соответствующей резонансному захвату фотовозбужденных дырок на четвертый дырочный уровень, наблюдалось резкое (почти на 2 порядка) увеличение интенсивности ФЛ.

Основные публикации по данному направлению исследований:

• А.С. Игнатьев, М.В. Карачевцева, В.Г. Мокеров, Г.З. Немцев, В.А. Страхов, Н.Г. Яременко. «Ширина экситонной линии низкотемпературной фотолюминесценции структур InxGa1-xAs/GaAs с одиночными квантовыми ямами» – ФТП, 1994, т.28, в.1, с.125-132.
• М.В. Карачевцева, А.С. Игнатьев, В.Г. Мокеров, Г.З. Немцев, В.А. Страхов, Н.Г. Яременко. «Температурные исследования фотолюминесценции структур InxGa1-xAs/GaAs с квантовыми ямами» – ФТП, 1994, т.28, в.7, с.1211-1218.
• М.В. Карачевцева, В.А. Страхов, Н.Г. Яременко. «Краевая фотолюминесценция сильно легированного InxGa1-xAs1-yPy (l=1,2мкм)» – ФТП, 1999, т.33, в.8, с.907-912.
• Г.Б. Галиев, М.В. Карачевцева, В.Г. Мокеров, В.А. Страхов, Н.Г. Яременко. «Фотолюминесцентные исследования амфотерного поведения кремния в арсениде галлия» - ДАН, 1999, т.367, в.5, с.613-616.
• Г.Б. Галиев, М.В. Карачевцева, В.Г. Мокеров, В.А. Страхов, Г.Н. Шкердин, Н.Г. Яременко. «Фотолюминесцентные исследования двойных квантовых ям AlGaAs/GaAs/AlGaAs c тонким разделяющим AlAs-слоем» - ФТП, 2003, т.37, N5, с.599-603.
• Н.Г. Яременко, Г.Б. Галиев, М.В. Карачевцева, В.Г. Мокеров, В.А. Страхов «Экситон-экситонное взаимодействие в квантовых ямах GaAs/AlGaAs при интенсивном оптическом возбуждении» Доклады РАН, т. 409, №6, 2006.
• Н.Г. Яременко, Г.Б. Галиев, М.В. Карачевцева, В.Г. Мокеров, В.А. Страхов «Нестехиометрические дефекты в Si-легированных эпитаксиальных слоях GaAs, выращенных на подложках с ориентациями (111)A и (111)B» Доклады РАН, 2008, том 409, №64, с.483-487.
• Н.Г.Яременко, М.В. Карачевцева, В.А.Страхов «Резонансный захват дырок в модулированно-легированных структурах n-AlGaAs/GaAs с квантовыми ямами» Доклады РАН, 2011, т.437, № 3, с.1-5.
• Ю.В. Федоров, М.Ю. Щербакова, Д.Л. Гнатюк, Н.Г. Яременко, В.А. Страхов «HEMT на структурах In0,52Al0,48As/In0,53Ga0,47As/In0,52Al0,48As/InP с предельной частотой усиления по мощности до 323 ГГц» // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники.- 2010.- № 2-1. С. 191-197.
• Н.Г. Яременко, М.В. Карачевцева, В.А. Страхов «Фотолюминесцентная спектроскопия односторонне легированных структур n-AlGaAs/GaAs с квантовыми ямами» // Изв. вузов. Электроника.- 2012.- № 1 (93).- С. 3-13.
• Н.Г. Яременко, Г.Б. Галиев, И.С. Васильевский, Е.А. Климов, М.В. Карачевцева, В.А. Страхов «Определение концентрации двумерных электронов в δ легированных псевдоморфных транзисторных структурах InGaAs/GaAs методом фотолюминесцентной спектроскопии» // Радиотехника и электроника. -2013.- Т. 58, № 3.- С. 1-8.
• Н.Г. Яременко «Люминесцентная спектроскопия электронных и примесных слоев в эпитаксиальных слоях и наногетероструктурах на основе полупроводников АIIIВV и их твердых растворов» // Докторская диссертация. – 2013, г. Москва.

4. Теоретическое исследование распространения звуковых пучков в неоднородных материалах и структурах.

В данной области исследований актуальной задачей является разработка неразрушающих методов контроля качества материалов, вследствие чего представляет интерес изучение особенностей распространения звуковой волны в неоднородных материалах и структурах содержащих дефекты (микровключения других материалов, трещины и др.). Для решения данной проблемы был развит модовый метод, с помощью которого решен ряд задач дифракции акустических волн на дефектах в твердых телах. Можно отметить следующие результаты, полученные в данной области исследований в последнее время.
- Рассмотрен эффект распространения ограниченного звукового пучка через пластину содержащую дефекты и помещенную в жидкость. Показано, что в окрестности критических углов падения звукового пучка на пластину (углов Рэлея и Лэмба) фазовое распределение отраженного звукового пучка чувствительно к наличию микро-неоднородностей с толщиной на два порядка меньше длин волн звука в пластине. Результаты теоретических расчетов согласуются с результатами имеющихся экспериментов.
- Рассмотрено распространение мод Лэмба и волн Рэлея в пластинах, содержащих трещины и микровключения других материалов, а также в композитных пластинах, содержащих отслоения (деламинации) в плоскости механического контакта материалов пластины. Показано, что наличие данных неоднородностей приводит к преобразованию мод и к существенному изменению поглощения в поглощающих композитных пластинах. Наличие неоднородностей может быть диагностировано по анализу механического смещения в акустической волне на поверхностях пластины. - Построена модель нелинейного распространения мод Лэмба в композитной пластине, содержащей отслоения, толщина которых сильно модулируется распространяющейся волной Лэмба. Показано, что данный эффект приводит к генерации комбинационных гармоник мод Лэмба. Эти исследования выполнены совместно с Католическим университетом Левена (Бельгия).

Основные публикации по данному направлению исследований:

• R.Briers, O.Leroy, G.Shkerdin, Yu.V.Gulyaev “Mode theory as a framework for the investigation of the generation of a Stoneley wave at a liquid-solid interface”, J. Acoust. Soc. Am., 1994, v.95(4), pp.1953-1966.
• R.Briers, O.Leroy, J.Vandeputte, G.Shkerdin “Extension of the mode method for viscoelastic media and focused ultrasonic beams”, J. Acoust. Soc. Am., 2000, v.108(4), pp.1614- -1621.
• S.Vanaverbeke, O.Leroy, G.Shkerdin “Interaction of a bounded ultrasonic beam with a thin inclusion inside a plate”, J. Acoust. Soc. Am., 2003, v.114(2), pp.601-610.
• R.Briers, O.Leroy, J.Vandeputte, G.Shkerdin “Influence of planar cracks in plates on reflected and transmitted fields of Gaussian acoustic beams”, J. Acoust. Soc. Am., 2003, v.114(2), pp.634-643.
• G.Shkerdin, C.Glorieux “Lamb mode conversion in a plate with a delamination”, J. Acoust. Soc. Am., 2004, v.116(4), pp.2089-2100.
• G.Shkerdin, C.Glorieux “Interaction of Lamb modes with delaminations in plates coated by highly absorptive materials”, IEEE Transactions on UFFC, 2007, v. 54(2), pp. 368-377.
• G.Shkerdin, C.Glorieux “Nonlinear modulation of Lamb modes by clapping delamination”, J. Acoust. Soc. Am., 2008, v.124(6), pp. 3397–3409.
• G.Shkerdin, C.Glorieux “Nonlinear Clapping Modulation of Lamb Modes by Normally Closed Delamination”, IEEE Transactions on UFFC, 2010, v. 57(6), pp. 1426-1433.
• G.Shkerdin, C.Glorieux “Interaction of Lamb modes with an inclusion”, Ultrasonics, 2013, v. 53, pp. 130-140.
• G.Shkerdin, “The Mode Method as a Framework for Theoretical Studies of Ultrasonic Waves Diffraction in Non-homogeneous Layered Structures”, Physics Procedia, 2015, v. 70, pp. 787-790.

5. Исследование нелинейного распространения электромагнитных волн средней инфракрасной области спектра в многослойных структурах на основе GaAs/AlGaAs включающих тонкие, вплоть до пониженной размерности, слои высоколегированного n⁺GaAs.

В данной области исследований стоит задача изучения особенностей распространения мощного электромагнитного излучения СО₂ лазера с длиной волны ~10.бтс и интенсивностью вплоть до десятков MВт/см² в многослойных структурах на основе GaAs/AlGaAs с целью разработки оптических устройств модуляции излучения среднего ИК-диапазона и, в частности, для создания новых типов импульсных CO₂ лазеров с модулируемой добротностью.
По данному направлению исследований получен ряд новых результатов, в частности:
- показано, что поглощение мощной ЭМВ электронами проводимости в сильно легированном n-GaAs с концентрацией свободных электронов порядка 7*10¹⁸ приводит к появлению сильной и малоинерционной оптической нелинейности с величиной нелинейного коэффициента преломления порядка 1,7*10^-8 см²/Вт и с временем отклика 6-7 пс. Этот эффект в основном связан с нагревом электронного газа при поглощении мощной ЭМВ и переходом части носителей в боковые долины с другой оптической эффективной массой (оптический аналог эффекта Ганна);
- теоретически и экспериментально исследовано отражение ЭМВ от многослойной структуры GaAs/n⁺GaAs/AlGaAs, помещенной на дифракционную решетку состоящую из слоев GaAs и металла. Высоколегированный слой n⁺GaAs толщины 8.8 nm с концентрацией свободных электронов n_s =2.6x10¹²cm^-2 представляет собой легированную квантовую яму. Показано, что в такой структуре отражение ЭМВ может существенно модулироваться приложенным к легированному слою электрическим полем и такая струкура может служит основой для разработки внтрирезонаторного отражателя с модулируемой добротностью.
Эти исследования выполнены совместно со Свободным университетом Брюсселя (Бельгия).

Основные публикации по данному направлению исследований:

• V.Kotov, J.Stiens, G.Shkerdin, W.Ranson, C.De Tandt, G.Borgs, R.Vounckx “Impact of deformation potential scattering on free-carrier induced optical nonlinearities: An experimental study in GaAs”, Journal of Applied Phys., 2002, v.91(7), pp. 3992-3999.
• G.Shkerdin, J.Stiens, R.Vounckx “Relationship between Reflectivity minima and Eigenmodes in multi-layer structures”, Journ. of Optics A: Pure and Applied Optics, 2003, v.5, pp. 386-396.
• G.Shkerdin, J.Stiens, R.Vounckx “Nonlinear and bistable reflection minima in an ATR-configuration with a highly doped n-GaAs film at 10.6 ”, Applied Optics, 2003, v.42(6), pp. 1132-1139.
• W. Vandermeiren, J. Stiens, G. Shkerdin, R. Vounckx “Theoretical analysis of partial- spatial Q-switching dynamics using a two-level CO2 laser model”, IEEE Journal of Quantum Electronics, 2012, v.48(4), pp. 447-453.
• W. Vandermeiren, J. Stiens, G. Shkerdin, C. De Tandt and R. Vounckx “Normal incidence infrared modulator based on single quantum well intersubband transitions”, J. Phys. D: Appl. Phys. 2014, v.47, 025104.

6. Исследование распространения электромагнитных волн терагерцовой и субтерагерцовой области спектра в слоистых структурах включающих монослои графена.

В данной области исследований стоит актуальная задача изучения распространения электромагнитных волн в слоистых структурах включающих монослои графена в терагерцовой и субтерагерцой области спектра электромагнитных волн, где влияние слоев графена оказывается наиболее существенным и на основе таких структур могут быть разработаны новые устройства модуляции терагерцового и субтерагерцого излучения.
По данному направлению исследований получены новые результаты, в частности:
- исследованы особенности распространения связанных плазмонных и волноволных мод в слоистой структуре металл/буфер/монослой графена. Показано, что при определенных толщинах буфера и концентрациях свободных носителей в слое графена, спектры плазмонных и волноводных мод сильно модифицируются, при этом возникают области характеризуемые полным отсутствием отражения электромагнитных волн от структуры.
- Рассмотрено распространение волноводных мод субтерагерцовой области спектра в прямоугольном металлизированном волноводе со встроенной слоистой структурой содержащей монослой графена. Показано, что за счет модуляции концентрации носителей в слое графена, можно достичь как ампитудной так и чисто фазовой модуляции прошедшей волноводной моды выбором правильного расположения монослоя графена внутри волновода.
Эти исследования выполнены совместно со Свободным университетом Брюсселя (Бельгия).

Основные публикации по данному направлению исследований:

• H. Alcorre, G. Shkerdin, J. Stiens, R. Vounckx, “Coupled TM surface plasmon features of graphene-metal layered structure in the sub-THz frequency range”, Journal of Optics, 2015, v.17, 045003.
• G. Shkerdin, H. Alcorre, J. Stiens, R. Vounckx, “Modified TM and TE waveguide modes and reflectivity by graphene layer in coupled- graphene-metal multilayer structure in sub-terahertz frequency”, Journal of Optics, 2015, v.17, 055006.
• G. Shkerdin, He Guo-qiang, H. Alkorre and J. Stiens. Modulation of TE propagation modes in rectangular metal waveguide with integrated graphene structure in the sub-terahertz frequency range// Journal of Optics. –2017. – V.19. No. 1. – P. 015606.