Отчет о научно-исследовательской работе по теме "Наногетероструктуры А3В5 с активной областью на основе позиционируемых квантовых точек для перспективной элементной базы интегральной нанофотоники, квантовых коммуникаций и вычислений" (промежуточный, этап 2) (FENW-2022-0034)

Проект направлен на разработку и исследование подходов, методов и технологий управляемого эпитаксиального синтеза полупроводниковых самоорганизующихся наноструктур А3В5 (квантовых точек и нанопроволок) и наногетероструктур на их основе, совместимых с базовыми технологическими процессами полупроводниковой технологии, для создания на их основе элементной базы квантовых коммуникаций и квантовых вычислений, интегральной наноэлектроники и нанофотоники. В основе предлагаемых подходов лежит комбинация предварительной модификации полупроводниковых подложек, в т.ч. с использованием технологии фокусированных ионных пучков, предростовой обработки модифицированных подложек, включая эпитаксиальные методики (капельное травление и т.п.), и последующего эпитаксиального синтеза самоорганизующихся наноструктур и гетероструктур на их основе, позволяющая исключить в процессе формирования структур промежуточные этапы химической и иной дополнительной обработки. В рамках второго этапа реализации проекта проведены экспериментальные исследования процессов предростовой обработки предварительно модифицированных подложек GaAs, включая влияние режимов предростовой обработки на основе капельного травления на морфологические, структурные и оптические свойства модифицированных подложек GaAs. Проведены анализ и систематизация результатов экспериментальных исследований процессов предростовой обработки предварительно модифицированных подложек GaAs, на основе которых выявлены оптимальные режимы обработки, обеспечивающие совместимость с эпитаксиальными процессами, а также предложены механизмы процессов трансформации морфологии модифицированных участков. Проведены исследования влияния режимов молекулярно-лучевой эпитаксии (скорости роста, скорости и толщины заращивания покровным слоем, давления As на этапе формирования покровного слоя) на процессы формирования, морфологические и оптические свойства квантовых точек в системе In(Ga)As/GaAs, в т.ч. определены режимы, обеспечивающие максимальное сохранение исходной морфологии квантовых точек и минимизацию процессов дефектообразования. Проведены экспериментальные исследования процессов формирования квантовых точек In(Ga)As/GaAs на структурированных подложках, продемонстрировавшие не только работоспособность разрабатываемых методов и подходов, но и высокую эффективность процессов локализации роста самоорганизующихся структур на модифицированных подложках. Проведены экспериментальные исследования процессов формирования нитевидных нанокристаллов A3B5 на модифицированных подложках Si, включая изучение влияния режимов предростовой обработки модифицированных подложек, а также непосредственно режимов модификации поверхности на процессы нуклеации и роста нитевидных нанокристаллов. Предложены механизмы, лежащие в основе влияния ионно-лучевой обработки на процессы эпитаксиального формирования наноструктур А3В5 на подложках Si.