Физические явления в квантовых структурах для компонент наноэлектроники, нанофотоники и спинтроники

Проводимая научно-исследовательская работа была направлена на разработку подходов и методов управления функциональными характеристиками базовых компонентов наноэлектроники, нанофотоники и спинтроники на основе исследований физических яв-лений в полупроводниковых наноструктурах. Объектом исследования являлись нанокристаллы, квантовые точки (КТ), наногетероструктуры Si, Ge, GaAs, CaF2, CaSi2, метаповерхности, светоизлучающие структуры, мемристорные структуры, квантовые точечные контакты (КТК), подвешенные структуры с двумерным электронным газом (ДЭГ) и нано-электромеханические резонаторы. В результате исследований был разработан метод получения планарной поверхности с гексагональной упаковкой для последующего роста силицена на подложках CaF2/Si(111). В части создания эффективных источников излучения на основе кремния, проведены исследования излучающих свойств структур с линейными периодическими цепочками Si-нанодисков со встроенными GeSi КТ. Получено, что формирование линейных цепочек резонаторов приводит к появлению узких высокодобротных пиков в спектре излучения, связанных с коллективными модами в линейных цепочках. Для вертикальных Ge/Si фотодиодов с GeSi КТ, встроенными в планарный волновод, получено многократное (до 8 раз) усиление фототока за счет сопряжения с плазмонной структурой (перфорированной пленкой Al) на поверхности фотодиода. В части исследований подвешенных структур с ДЭГ, измерения с использованием поперечной магнитной фокусировки выявили выраженные резонансные баллистические пики магнитосопротивления, анализ температурного подавления которых позволил определить температурные зависимости длины e-e рассеяния. В системе, представляющей собой нано-электромеханический резонатор, совмещенный с КТК, обнаружены корреляции между между кондактансом КТК и собственной частотой резонатора. В части разработки программного обеспечения проводимых физических экспериментов работа была направлена на повышение эффективности исполнения параллельных программ в стандарте MPI. Разработаны методы, модели и алгоритмы, повышающие эффективность исполнения программ в стандартах MPI и OpenMP. На примере моделирования гетероэпитаксии германия на кремнии методом Монте-Карло, продемонстрировано ускорение расчетов в 2.8 раза за счет оптимизации и распараллеливания программных циклов.