Синтез низкоразмерных наноструктур с различными типами проводимости для фотоники и электроники и характеризация их электрофизических свойств в оптическом и НЧ диапазонах

Научная проблема, на решение которой направлен проект, состоит в синтезе, характеризации и применении электрически и оптически управляемых функциональных материалов на основе наноструктур с контролируемой локальной объемной плотностью носителей зарядов и разными типами проводимости в электронных и фотонных устройствах. Актуальность проблемы обусловлена тем, что ее решение позволит создать физико-технологическую основу для разработки новых классов наноэлектронных и нанофотонных устройств, в том числе высокоэффективных автоэмиссионных и быстродействующих фотосенсорных наноразмерных структур, спектрально-селективных функциональных наноматериалов для фотоники со случайно-неоднородной и частично-упорядоченной структурой и др. Научная значимость решения сфоромулированной проблемы заключается в уточнении и развитии модельных представлений и подходов к количественному описанию процессов локального переноса неравновесных носителей заряда при воздействии статического или низкочастотного электрического поля и электромагнитных волн оптического диапазона в низкоразмерных диэлектрических, полупроводниковых и квазиметаллических наноструктурах. В рамках сформулированной научной проблемы предполагается решение следующих основных задач:- разработка физических основ, инструментально-программная реализация и экспериментальная апробация комплекса интерферометрических, спектрально-поляризационных и нелинейно-оптических методов характеризации особенностей пространственных распределений локальной плотности неравновесных носителей заряда в низкоразмерных частично упорядоченных и неупорядоченных наноструктурах при воздействии электромагнитных полей оптического и НЧ диапазона;- экспериментальные исследования проявлений коллективных возбуждений неравновесных носителей заряда в спектрально-поляризационных и нелинейно-оптических характеристиках квазиодномерных, квазидвумерных и трехмерных наноструктур с различными типами проводимости (полупроводниковой, квазиметаллической);- разработка методов решения обратной задачи восстановления частотно-зависимых значений эффективной диэлектрической функции исследуемых наноструктур в оптическом диапазоне по данным интерферометрических, спектрально-поляризационных и нелинейно-оптических измерений;- теоретические и экспериментальные исследования процессов тунеллирования электронов в вакуум из наноразмерных структур с различной морфологией и электрофизическими свойствами при воздействии электростатического поля с высокой степенью локализации и/или электромагнитного излучения оптического диапазона; развитие на данной основе методов стабилизации полевой эмиссии в вакуум из наноструктур с существенно неоднородными пространственными распределениями локальной плотности неравновесных носителей заряда с использованием принципа адаптивного управления электростатическим полем с высокими локальными значениями напряженности;- разработка и лабораторная реализация технологий синтеза наноразмерных структур, обеспечивающих возможность эффективного динамического управления спектральной чувствительностью туннельного фотоэффекта из низкоразмерных наноструктур при воздействии электростатического поля высокой напряженности; экспериментальные и теоретические исследования особенностей подпороговой фотоинжекции неравновесных носителей в подобных структурах применительно к проблеме обеспечения максимальной чувствительности фотосенсоров на наноструктурах.