Исследование и разработка физико-технологических основ создания наногетероструктур и одномодовых кристаллов квантово-каскадных лазеров среднего ИК-диапазона.

Проект направлен на исследование и разработку физико-технологических основ создания наногетероструктур и одномодовых кристаллов квантово-каскадных лазеров (ККЛ) средней инфракрасной (ИК) области спектра излучения. В ходе выполнения работ планируется исследовать различные варианты конструкций наногетероструктуры активной области ККЛ, такие как «трех фононная конструкция» (“3 phonon design”), конструкция, в которой для излучения фотонов используются переходы из связанного состояния в свободные (“bound-to-continuum design ”), конструкция с удвоенным верхним электронным состоянием (“dual upper state design”) с целью достижения наиболее эффективной непрерывной генерации излучения среднего ИК-диапазона при комнатной температуре. В качестве базовой эпитаксиальной технологии изготовления наногетероструктур ККЛ предполагается использовать метод молекулярно-пучковой эпитаксии. Наногетероструктуры ККЛ, состоящие из слоев твердых растворов InGaAs и InAlAs будут выращиваться на подложках из фосфида индия, легированных примесью n-типа. Контроль технологических режимов использованных для создания наногетероструктур и соответствие конструкции созданных наногетероструктур ККЛ разработанной принципиальной схеме будут проводиться методами просвечивающей электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, фото- и электролюминесценции. На заключительной стадии проекта планируется создания одномодовых кристаллов ККЛ, работающих в непрерывном режиме при комнатной температуре.Созданный научный задел в области конструирования и реализации наногетероструктур и одномодовых кристаллов квантово-каскадных лазеров среднего ИК-диапазона будет основой для дальнейшего развития отечественной компонентной базы фотоники среднего ИК-диапазона потенциально имеющей широкий круг практических применений: спектроскопия, газоанализ, медицина, терагерцовая фотоника. Несмотря на приоритет российских ученых в области теории ККЛ и успешное прикладное развитие этого направления исследований в ведущих зарубежных институтах, в России технология создания квантово-каскадных лазеров фактически отсутствует.