Инфракрасная оптоэлектроника на основе узкозонных наногетероструктур полупроводников А3В5

Основной целью исследований является получение узкозонных наногетероструктур, в том числе пониженной размерности (2D-0D), на основе полупроводников А3В5, изучение фундаментальных физических свойств полученных наногетероструктур и создание на их основе светоизлучающих структур и фотодетекторов для ближнего и среднего ИК диапазона.Планируется разработать новые подходы в технологии получения наногетероструктур на основе соединений GaSb, InAs, InP методом МОГФЭ, в том числе гетероструктур с самоорганизующимися нанообъектами в узкозонной матрице на основе многокомпонентных твердых растворов In(Ga)-As-Sb(P).Будут использованы новые принципы повышения квантовой эффективности светоизлучающих структур для среднего ИК диапазона за счет использования эффекта разогрева электронов на скачке потенциала в зоне проводимости Ec в наногетероструктурах с глубокими квантовыми ямами Al(As)Sb/InAs(Sb). Будет проведено теоретическое и экспериментальное исследование процессов излучательной рекомбинации и ударной ионизации в светоизлучающих структурах в зависимости от параметров квантовых ям и тока накачки с целью создания высокотемпературных диодов. Эффект разогрева носителей будет положен в основу новой концепции создания быстродействующих малошумящих лавинных фотодиодов с пониженным порогом ударной ионизации.Результаты исследования фотоэлектрических процессов в полупроводниковых наногетероструктурах A3B5, обеспечивающих прохождение электрических СВЧ сигналов, приведут к созданию быстродействующих фотоприемников для ближнего ИК диапазона. Будут использованы новые альтернативные подходы к созданию фотодетекторов с внутренним усилением фототока на основе изотипных и анизотипных гетеропереходов II-типа как с самосогласованными квантовыми ямами, так и с одиночной квантовой ямой с целью создания «беспороговых» фотоумножителей спектрального диапазона 1.6-2.5 мкм, работающих при минимальных смещениях, с высоким усилением и увеличенной на 2 порядка ватт-амперной характеристикой.Будет разработана технология, созданы и исследованы ИК-мультиспектральные фоточувствительные материалы и фотоприемники на основе наногетероструктур из твердых растворов InAs. В результате исследования природы шумов, включая шум 1/f, в средневолновых ИК фотодиодах на основе узкозонных полупроводников А3В5, в том числе с высокими изотипными потенциальными барьерами, будут созданы малошумящие средневолновые ИК фотодиоды.Будет проведено теоретическое и экспериментальное исследование коллективных и нелинейных явлений в полупроводниковых дисковых лазерах на модах шепчущей галереи (WGM), что позволит создать одномодовый WGM-лазер для диапазона 2.0-2.4 мкм для систем лазерно-диодной спектроскопии.В результате планируемых исследований будут созданы источники и приемники ИК-излучения и разработаны оптоэлектронные сенсоры на их основе, перспективные для анализа промышленных и вредных газов, задач экологической безопасности, медицинской диагностики и др.; в том числе, сенсоры водорода и водородосодержащих газов.