Структурные, оптические и электрофизические свойства низкоразмерных гетероструктур полупроводник-диэлектрик на основе элементов и соединений IV группы, их оксинитридов и оксидов металлов для нано-, нейроморфной электроники и квантовой информатики

Целью НИР является: развитие методов формирования гетероструктур металл--диэлектрик-металл (МДМ) или -полупроводник (МДП )или полупроводник- (ПДП), состоящих из монокристаллических нанослоёв алмаза, кремния, германия, соединений и слоёв их оксидов, нитридов и оксидов металлов; изучение природы оптически и электрически активных дефектов и ловушек на гетерограницах и в диэлектриках; механизмов транспорта электронов и излучений оптически активных центров для приборов квантовой информатики; свойств электронных систем с синаптическими мемристорами, транзисторами, магнитными и сегнетоэлектрическими туннельными переходами (MTJ, FTJ) для спинтроники и нейроморфной электроники. Будут созданы наноструктуры кремния-на-изоляторе (КНИ), -на-сапфире, -на-алмазе и других подложках и установлены закономерности физических механизмов формирования соединений A4B4, А3В5, изучены условия возбуждения электролюминесценции в кремнии. КНИ ультра-тонкие слои high-k диэлектриков позволят изучить свойства МДП-транзисторов с регулируемыми порогами, крутизной, с функциями нейронов, элементов памяти или сенсоров физических полей, химических и биологических взаимодействий, встраиваемых в кремниевую КМОП технологию. Будут определены вклады различных дефектов в локализацию и транспорт носителей заряда и проведено квантово-химическое моделирование атомной и электронной структуры дефектов high-k диэлектриков. Модели переключения МДМ, МДП и ПДП структур на основе тонких плёнок high-k диэлектриков позволят выявить роль дефектов в деградации элементов резистивной и сегнетоэлектрической памяти, а также усовершенствовать программные модели нейронных сетей на основе бинарных и многоуровневых сегнетоэлектрических, резистивных и спинтронных приборов.