Разработка фундаментальных принципов управляемого синтеза новой группы полупроводниковых, термозащитных, биологически совместимых материалов на основе нанокарбида кремния и наноалмаза методом согласованного замещения атомов

Объект разработки: разработка научных основ метода синтеза низкодефектных эпитаксиальных пленок широкозонных полупроводников для электроники. Цель работы: изучение закономерностей формирования многокомпонентной фазы при химическом синтезе эпитаксиальных пленок на кремниевой подложке. Методы проведения работы: синтез SiC/Si проводился методом самосогласованного замещения атомов, пленки GaN и AlN, Ga2O3 – HVPE и МПЭ ПА. Моделирование проводилось методами квантовой химии и комбинацией методом Монте-Карло. Результаты работы и их новизна: – разработан метод синтеза термозащитных покрытий из карбида кремния на графите, показавших высокую устойчивость при температуре 1700°C; – разработан новый метод синтеза трех основных политипов оксида галлия Ga2O3 – нового полупроводникового материала для микро и оптоэлектроники, на гибридных подложках SiC/Si (110) (при исследовании роста Ga2O3 на различных подложках установлено, что на SiC/Si (110) рост возможен только при наличии обогащенного углеродом слоя, а подложки AlN пригодны только для β-фазы;) – исследованы процессы роста слоев различных политипов Ga2O3 на гибридной подложке AlN/SiC/Si (111); – для синтеза AlGaN разными методами определен оптимальный состав и метод выращивания ненапряженных слоев; – исследованы SiC нанотрубки, подтверждена их биосовместимость со стволовыми клетками и кубическая структура. – квантово-механические расчеты выявили образование вакансионных нитей в SiC и позволили разработать модель превращения Si в SiC-3C. – впервые получены симметрийные соотношения для констант нелинейной упругости высших порядков и формулы для изотропного усреднения 5-го и 6-го порядков нелинейности. – создан подход к описанию эпитаксиального роста кристаллов на основе машинного обучения, открыт новый механизм формирования морфологии многокомпонентных кристаллов. Рекомендации по внедрению: возможно широкое использование результатов НИР для создания светодиодов на Si, голубых лазеров, акустических мембран, приборов ночного видения, медицинских приборов и защитных покрытий из карбида кремния Область применения: микро-, опто- и силовая электроника, медицина, промышленность (покрытие различного рода химических изделий из графита жаропрочным и химически стойким карбидом кремния). Прогнозные предположения о развитии объекта исследования: разработанный метод замещения может быть использован для формирования широкого класса эпитаксиальных пленок других соединений.