Квантово-размерные наногетероструктуры для твердотельной оптоэлектроники

Цель проекта заключается в разработке физико-технических основ получения фоточувствительных наногетероструктур методами ионно-лучевой кристаллизации и жидкофазной эпитаксии для создания новых оптоэлектронных устройств с расширенным спектром чувствительности – до 5 мкм. Успехи микро- и наноэлектроники базируются прежде всего на достижениях в области материаловедения, физики твердого тела и конденсированного состояния. Материалы на основе бинарных растворов A3B5 и многокомпонентных твердых растворов уже находят широкое применение в твердотельной электронике. Интерес оптоэлектроники к гетероструктурам на основе указанных материалов обусловлен возможностью независимого управления шириной запрещенной зоны и параметром кристаллической решетки. Это позволит создать фотоэлектрические преобразователи и фотодетекторы перекрывающие спектральный диапазон 320-2000 нм. В последнее время начали активно исследоваться фоточувствительные наногетероструктуры с квантовыми ямами, сверхрешетками, квантовыми точками. Движущей силой развития этого направления стало увеличение спектрального диапазона чувствительности до среднего (5 мкм) и дальнего (10 мкм) ИК диапазона. Долгое время традиционными методами выращивания наногетероструктур являлись молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ) и газофазная эпитаксия металлорганических соединений (МОСГФЭ). Получение таких гетероструктур методом МОСГФЭ, в силу его инерционности, сопряжено с рядом трудностей: наличие обширных областей несмешиваемости, высокая химическая активность и поверхностная диффузия эпитаксиальных слоев приводит к деградации, наличие областей нестехиометрических составов, повышенная дефектность гетерограниц. В последние 5 лет заявителями активно ведется работа по разработке альтернативного способа получения квантовых точек методом ионно- лучевой кристаллизации (ИЛК) и многокомпонентных наногетероструктур методом жидкофазной эпитаксии (ЖФЭ) в поле температурного градиента. Методы отличаются относительной простотой аппаратурного исполнения и более экономичны по сравнению с МЛЭ. Позволяют получать однородные покрытия на подложках до 50 мм. В связи с этим актуальной проблемой является разработка физико- технических решений по выращиванию наногетероструктур на основе бинарных и многокомпонентных твердых растворов соединений A3B5 для устройств оптоэлектроники с расширенным спектральным диапазоном. Научная новизна предлагаемых решений заключается в разработке физико-технических основ получения бинарных и многокомпонентных твердых растворов с заданными свойствами и новых наногетероструктур на их основе методами жидкофазной эпитаксии и ионно-лучевой кристаллизации. Выполнение проекта по указанной тематике позволит создать научно-технический задел в области индустрии наносистем и технологии получения и обработки функциональных наноматериалов, сократить отставание РФ от развитых стран и создать конкурентоспособную научно-техническую продукцию.