Лаборатория «Наноструктур А3В5 на кремнии для задач микроэлектроники»

Целью первого этапа НИР являлись комплексные исследования функциональных свойств наногетероструктур комбинированной размерности на основе соединений AIIIBV на кремнии для задач нанофотоники и оптоэлектроники видимого и телекоммуникационного диапазона. Численно и экспериментально исследована возможность интеграции однофотонных источников излучения с оптическими микрорезонаторами на основе нитевидных нанокристаллов (ННК) GaP. Исследованы зависимости модового состава, модовой дисперсии и диаграммы направленности излучения из микрорезонаторов на основе ННК от их геометрических размеров. Развита методика эпитаксиального формирования ННК с заданной морфологией и уровнем легирования. Разработан метод переноса наноалмазов с излучающими NV-центрами на поверхность ННК GaP. Экспериментально продемонстрировано увеличение темпа спонтанного излучения в системе наноалмаз-на-ННК в 2 раза вследствие оптической связи NV-центра с микрорезонатором на основе ННК. Показана возможность исследования уровня легирования отдельных ННК GaP в эпитаксиальном массиве путем анализа спектров комбинационного рассеяния света. Предложена оригинальная конструкция и экспериментально продемонстрирована возможность создания на основе легированных ННК n-GaP:Si и p-GaP:Be микрорезонаторов с интегрированными источниками оптического излучения с электрической накачкой. Представлено теоретические описание и численное моделирование особенностей процесса нелинейно-оптической генерации второй гармоники в ННК GaP и мезопористых нанокомпозитах Si/SiO2. Установлены конкретные параметры системы – диаметр ННК GaP и ориентация поля накачки, способствующие распространению излучения ГВГ вдоль оси ННК. Показано, что сферические наночастицы Si/SiO2 могут поддерживать электрические и магнитные резонансы типа Ми на длине волняы накачки и длине волны второй гармоники, способствующие усилению их нелинейно-оптического отклика. Показано, что мезопористые нанокомпозиты Si/SiO2 демонстрируют двухфотонно-возбуждаемую фотолюминесценцию в видимом диапазоне, а также генерацию второй гармоники. Обнаружен эффект лазерного отжига структур, приводящий к увеличению интенсивности их нелинейно-оптического отклика. Результаты выполнения работ по первому этапу НИР опубликованы в 7-ми работах в научных журналах входящих в перечни WoS Core Collection / Scopus и ядро РИНЦ (в том числе 3 работы опубликованы в журналах, входящих в 1–ый квартиль WoS). Зарегистрирован 1 РИД. Представлено 6 докладов на ведущих Российских и международных научных конференция. В рамках образовательной деятельности в ходе выполнения первого этапа работ защищена одна диссертация на соискание степени кандидата химических наук. Обеспечено вовлечение магистров и аспирантов университета к работе в лаборатории и их подготовка по ряду практических направлений в области физики полупроводников.