Фундаментальные основы перспективных технологий нанофотоники с использованием квантовых материалов

Целью работы является решение фундаментальных научных проблем, связанных с исследованием взаимодействия оптического излучения с фотонными и гибридными плазмонными наноструктурами в сочетании с двумерными, квазидвумерными и слоистыми материалами и созданием на их основе элементной базы посткремниевой электроники, фотоники и оптоэлектроники. В настоящем проекте мы переходим от изучения простых изолированных плазмонных структур, таких как наночастицы и тонкие металлические пленки, к исследованию гибридных металло-диэлектрических и полупроводниковых плазмонных систем, в том числе на основе двумерных материалов и квантово-размерных структур. Основные научные результаты работы над проектом – это разработка теоретических и экспериментальных подходов к управлению электромагнитным излучением на субволновых масштабах, разработка фотодетекторов, биосенсоров и эффективных схем генерации одиночных фотонов с помощью электрической накачки. А также отработка методов и подходов для создания и характеризации новых материалов: двумерных материалов, искусственных квантовых материалов, ван-дер-ваальсовых материалов, квазидвумерных металлических пленок, различных наночастиц и метаповерхностей. Все полученные результаты обладают новизной, однако особенно следует отметить: оценку эффективности спектроскопии поверхностного плазмонного резонанса на основе анизотропных квантовых материалов; разработку технологии синтеза наночастиц серебра и создание на их основе высокочувствительных сенсоров; исследование рассеяния света анизотропными наноцилиндрами, сделанными из ван-дер-ваальсовых материалов; синтез суспензий наночастиц Ge, проявляющих фотолюминесценцию в инфракрасном окне относительной биологической прозрачности путем применения методов лазерной абляции и импульсного лазерного напыления с последующим ультразвуковым измельчением сформированных нанокристаллических пленок; определение температурных зависимостей спектров комбинационного рассеяния и теплопроводности гексагональных нанодисков TiS2. Проведенные исследования создают необходимый базис для достижения поставленных целей проекта по разработке высокочувствительных наносенсоров, широкополосных фотодетекторов, однофотонных источников и элементной базы посткремниевой электроники, фотоники и оптоэлектроники.