Электронные и оптические явления в полупроводниковых наноструктурах

Проект направлен на развитие работ в области в области технологии полупроводниковых материалов широкого круга наноструктурированных систем, интегрируемых на технологической платформе кремниевой технологии, включающих тонкие пленки и гетероэпитаксию на структурированных кремниевых подложках, и исследование электронных и оптических явлений в полупроводниковых наноструктурах, сформированных на основе разработанных технологий. Актуальными направлениями являются разработка плазмонных метаповерхностей для управления функциональными оптическими характеристиками в части поглощения и излучения света в гетероструктурах с квантовыми точками, спиновые явления в ансамблях Ge/Si для компонент спинтроники, физические явления в наноэлектромеханических систем на основе гетероструктур AlGaAs/GaAs. Для обеспечения проводимых расчетов предусматриваются работы в области параллельных алгоритмов в решении задач формирования наноструктур, модели, методы и алгоритмы организации функционирования распределенных вычислительных систем. Цель данного этапа заключается в развитии работ, направленных на установление электронных и оптических явлений в гетероструктурах с ансамблем квантовых точек, механизмов усиления фототока в гибридных гетероструктурах, содержащих плотные слои квантовых точек Ge, установление путей повышения квантовой эффективности люминесценции наногетероструктур Ge/Si с квантовыми точками, установление спиновых явлений в ансамбле квантовых точек Ge/Si для компонент спинтроники, физических явлений в полупроводниковых наноэлектромеханических системах на основе гетероструктур GaAs/AlGaAs, разработка параллельных алгоритмов в решении задач формирования наноструктур, построение моделей, методов и алгоритмов организации функционирования распределенных вычислительных систем. В результате проведенных исследований впервые разработаны подходы, обеспечивающие многократное увеличение чувствительности фотодетекторов и интенсивности люминесценции светоизлучающих кремниевых гетероструктур с квантовыми точками Ge/Si в ближнем и среднем ИК диапазонах на основе явлений плазмоники на подложках кремния и кремний-на-изоляторе (КНИ), сопряженных с двумерными периодическими решетками регулярных массивов металлических нанодисков (Au или Al). Разработанные подходы позволили повысить квантовую эффективность созданных фотоприемников на основе Ge/Si наногетероструктур в 40 раз в ближнем ИК и в 15 раз в среднем ИК-диапазонах. Обнаружено многократное усиление фотолюминесценции Ge/Si квантовых точек в гибридных структурах с массивом наночастиц Ag и Al. Практическая значимость результатов заключается в совместимости используемых материалов с высоко интегрированной кремниевой технологией и возможности монолитной интеграции элементов нанофотоники и наноэлектроники.