Лаборатории отделения полупроводниковых соединений имеют в своем распоряжении такие высокоинформативные методы исследования свойств и реальной структуры полупроводниковых материалов, как:

• измерение концентрации, подвижности и времени жизни носителей заряда;
• определение типа и концентрации мелких примесных центров в кремнии методом низкотемпературной фотолюминесценции;
• определение параметров и локального распределения глубоких центров методами релаксационной спектроскопии, фото- и катодолюминесценции;
• определение характеристик оптических фононов методом инфракрасной Фурье-спектроскопии; измерение оптического поглощения и фотопроводимости;
• фотоэлектронная и Оже-спектроскопия;
• локальный рентгеноспектральный анализ;
• просвечивающая и растровая электронная микроскопия;
• атомно-силовая, туннельная, рентгеновская, инфракрасная и оптическая микроскопия;
• рентгеновские дифрактометрия и топография;
• измерение внутренних напряжений, микротвердости и микрохрупкости, и ряд других.

С использованием этих методов получен целый ряд важных с научной и практической точки зрения результатов мирового уровня. Перечислим некоторые из них:

• создана теория и экспериментально изучены основные закономерности образования микродефектов в бездислокационных монокристаллах кремния при выращивании и последующих термообработках, и роль в этих процессах собственных точечных дефектов (вакансий и межузельных атомов), сопутствующих и легирующих примесей. Разработаны научные основы технологии выращивания монокристаллов с контролируемыми природой, размером и плотностью микродефектов;
• теоретически и экспериментально изучены основные закономерности распада пересыщенного твердого раствора кислорода в бездислокационных монокристаллах кремния и влияние образующихся при этом дефектов на электрофизические, оптические и механические свойства монокристаллов. Установлены основные закономерности образования в кристаллах кислородсодержащих термодоноров и роль в этих процессах собственных точечных дефектов, легирующих и сопутствующих примесей. Разработаны научные основы технологии формирования эффективного внутреннего геттера в пластинах кремния;
• в совместных работах с МИСиС установлена природа твердых растворов, образующихся в соединениях АIIIВV при отклонении от стехиометрии в пределах их области гомогенности. Обнаружено и подтверждено дипломом на научное открытие новое явление образования в этих соединениях суперпозиционных твердых растворов;
• теоретически и экспериментально изучены основные закономерности поведения изовалентных примесей в монокристаллах и эпитаксиальных структурах важнейших полупроводниковых материалов. Обоснована роль изовалентных примесей, как нового класса легирующих добавок, позволяющих воздействовать на состояние ансамбля собственных точечных дефектов, спектр энергетических уровней в запрещенной зоне и механические свойства полупроводника, а тем самым и на его важнейшие электрофизические характеристики и совершенство структуры;
  теоретически и экспериментально изучены основные закономерности распада пересыщенных твердых растворов легирующих примесей в сильно легированных монокристаллах важнейших полупроводниковых материалов. Установлена природа образующихся при этом дефектов и их роль в формировании свойств этих материалов и в процессах деградации приборов, содержащих сильно легированные слои;
• изучена природа глубоких центров, формирующихся в запрещенной зоне ряда важнейших широкозонных полупроводников. Установлены механизмы компенсации в высокоомных полуизолирующих монокристаллах GaAs и InP и эпитаксиальных слоях GaAlN, а также в этих процессах собственных точечных дефектов, легирующих и сопутствующих примесей;
• установлены основные закономерности дефектообразования в гетероэпитаксиальных структурах на основе тройных и четверных твердых растворов соединений АIIIВV, а также твердых растворов SiGe. Предложены эффективные способы снижения плотности дислокаций в рабочих слоях многослойных сильно напряженных гетероэпитаксиальных композиций. Изучено влияние процессов упорядочения и кластерирования на электрические, оптические и механические свойства гетероэпитаксиальных структур ряда твердых растворов;
• установлены основные закономерности формирования полей напряжений, а также генерации, движения и взаимодействия дислокаций в монокристаллах важнейших полупроводников под действием внешних нагрузок. Изучена природа центров гетерогенного зарождения дислокаций в бездислокационных монокристаллах кремния.

Среди новейших достижений следует отметить следующие:

• разработаны физико-химические основы и технология получения близких к изопериодным малодислокационных гетероэпитаксиальных структур CdHgТе на монокристаллических подложках CdZnТе для многоэлементных матричных ИК-фотоприемников, а также технология получения высокоомных полуизолирующих монокристаллов СdZnTe для детекторов ионизирующих излучений нового поколения, работающих при комнатной температуре;
• разработаны физико-химические основы, технология и оборудование выращивания однородных по электрофизическим параметрам малодислокационных полуизолирующих и сильнолегированных монокристаллов арсенида галлия диаметром до 80 мм методом вертикальной направленной кристаллизации;
• для создания широкоформатных фотоприемных устройств наземного и космического базирования для АО «ЦНИИ «Электрон» (г. Санкт-Петербург) была разработана технология получения монокристаллов арсенида индия методом Чохральского легированных серой диаметром 80 мм;
  разработаны физико-химические основы и технология получения методом вертикальной направленной и зонной кристаллизации текстурированных кристаллов твердых растворов халькогенидов висмута и сурьмы, а также охлаждающих термоэлектрических модулей на их основе с эксплуатационными характеристиками на уровне лучших мировых достижений;
• разработана технология получения термоэлектрических материалов на основе халькогенидов висмута и сурьмы для термогенераторов электроэнергии, работающих в диапазоне температур 100-300 °С. Разработаны оптимизированные для работы при соответствующих низких температурах термоэлектрические материалы, обеспечивающие создание многокаскадных охлаждающих модулей на рабочие температуры до 160 К;
• разработаны методы получения тонкопленочных структур на основе ферромагнитных полупроводниковых окислов, легированных примесями 3d-переходных металлов, а также ферромагнитных метастабильных твердых растворов марганца в кремнии для функциональных устройств спинтроники: разработаны методы создания пористых структур на основе монокристаллических пластин кремния и фосфида галлия для оптоэлектронных приборов различного функционального назначения;
• разработаны новые нанокристаллические кремнийсодержащие материалы, использование которых позволяет обеспечить защиту от вредного воздействия ультрафиолетового излучения. Синтезированы нанодисперсные частицы кремния, состоящие из кристаллического ядра, покрытого оболочкой из оксида кремния, которая предотвращает процесс деградации или неуправляемой трансформации электронных и оптических свойств нанокристаллов. Изменение размеров и направленная модификация поверхности кремниевых нанокристаллов позволяет управлять их оптическими и электронными свойствами в видимом и УФ-диапазоне спектра;
• совместно с ИПМ РАН решена трехмерная задача определения поля упругих напряжений и деформаций в термообрабатываемых бездислокационных пластинах кремния большого диаметра в условиях действия гравитационных сил и наличия перепадов температур по площади пластины, для различных вариантов их горизонтального размещения в рабочем реакторе. Оптимизированы способы крепления пластин в процессах их высокотемпературных обработок;
• совместно с ФТИ им. А.Ф. Иоффе и ИФТТ РАН, на примере ионноимплантированных эрбием пластин кремния и частично срелаксировавших гетероструктур SiGe/Si изучена природа так называемой дислокационной люминесценции, открывающей новые возможности для создания светоизлучающих приборов на основе кремния;
• в рамках выполнения ФЦП были приобретены новейшие образцы технологического оборудования для механической обработки полупроводниковых материалов, из которых составлена и запущена линия по получению полированных пластин «epi-ready».