Физика низкоразмерных структур и полупроводниковых наноматериалов

В настоящее время развитие традиционных технологий микроэлектроники приблизилось к физическому пределу миниатюризации функциональных элементов, и создание с их помощью элементов нано- и субнанометрового масштаба представляет серьезную проблему. С другой стороны, объекты такого масштаба обладают новыми (и подчас неожиданными) свойствами, отличными от таковых у объемных материалов. Таким образом, от исследователей требуется как разработка новых технологических подходов для создания наноструктур, так и выяснение присущих им свойств. Одним из наиболее перспективных путей решения этой проблемы представляется использование не заряда, а спина электрона, т.е. спинтроники и материалов, обеспечивающих эффективную генерацию и перенос спина. Это обусловлено теми перспективами, которые открывает использование этих новых материалов - увеличение быстродействия, снижение электропотребления, увеличение степени интеграции, упрощение архитектуры при сохранении функциональности.Решение научной задачи включает в себя разработку технологии выращивания широкого класса наноматериалов для создания новых элементов наноэлектроники и спинтроники, определение физических характеристик наноструктур, разработку методов их контроля и управления на атомарном уровне. Будут сформированы двумерные соединения в слоях атомной толщины на поверхности кремния, определены их структурные и электронные характеристики. Предполагается, что многие из них обладают уникальными свойствами, такими как гигантское спиновое расщепление поверхностных электронных состояний, сверхпроводимость, топологически защищенные металлические состояния, свойства систем с двумерным электронным газом. Такие системы могут быть использованы как элементы памяти, активные элементы интегральных схем и межсоединений для твердотельной наноэлектроники. Будут выявлены основные закономерности отклика гибридных структур ферромагнетик/изолятор/кремний при латеральном и поперечном режимах протекания тока на воздействие температуры, магнитных и электромагнитных полей и определены перспективы использования структур такого типа при разработке активных элементов кремниевой спинтроники и чувствительных датчиков положения Для создания новых видов кремниевых фотодиодов будут проведены исследования механизмов фотогенерации носителей и спектральной фоточувствительности в приборных гетероструктурах с пленками силицида магния на кремнии в области ближнего ИК-диапазона. С целью разработки новой элементной суперкомпьютерных, энергоэкономичных, информационных и оптоэлектронных систем будут созданы новые магнитные наноструктуры. Таким образом, будет расширен круг низкоразмерных материалов, потенциально перспективных для использования в спинтронике и наноэлектронике.