Структурные, оптические и электрофизические свойства низкоразмерных гетероструктур полупроводник-диэлектрик на основе элементов и соединений IV группы, их оксинитридов и оксидов металлов для нано-, нейроморфной электроники и квантовой информатики

Цель: развитие методов прямого сращивания и водородного переноса для формирования гетероструктур полупроводник-диэлектрик, состоящих из монокристаллических слоёв алмаза, кремния, германия и их соединений, изолирующих слоёв оксинитридов кремния и оксидов металлов, подложек кремния и сапфира; изучение природы оптически и электрически активных дефектов и ловушек на гетерограницах и в диэлектриках SiO₂, Si₃N₄ и оксидах металлов; изучение механизмов транспорта электронов и излучений оптически активных центров для приборов квантовой информатики и нано-, СВЧ-электроники; исследование свойств электронных систем с синаптическими мемристорами и транзисторами для адаптивной нейроморфной электроники. Проведены исследования природы оптически и электрически активных дефектов, квантовых точек и ловушек в диэлектриках SiO₂, Si₃N₄, HfₓZr₁₋ₓO₂ (HZO), Al₂O₃, In₂O₃. Впервые получены КНИ-структуры с ультратонкими (до 20 нм) встроенным стекoм high-k диэлектриков из оксида алюминия Al₂O₃ и HZO, а также продемонстрирована роль кислородных вакансий в стабилизации орторомбической нецентросимметричной Pbc21 фазы Hf₀,₅Zr₀,₅O₂ помощью ab initio расчётов. Сравнительный анализ рассчитанных данных для стабильной и различных орторомбических фаз Hf₀,₅Zr₀,₅O₂ показал, что вакансия кислорода приводит к разрушению сегнетоэлектрической фазы Pbc21-Hf₀,₅Zr₀,₅O₂ в пределе большого числа кислородных вакансий. Результаты могут быть применены для СБИС с проектными нормами менее 28 нм, гибридных оптоэлектронных схем и устройств искусственного интеллекта и квантовой обработки информации.