Наноматериалы и структуры для наноэлектроники и радиофотоники: получение, наноструктурирование, разработка перспективных устройств

Целью научных исследований является развитие методов получения новых материалов для наноэлектроники и радиофотоники, наноструктурирования и создания перспективных устройств электронной компонентной базы. В части развития методов получения новых материалов целями являются изучение различных технологических особенностей процессов синтеза новых материалов, исследование возможностей газофазного синтеза низкоразмерных материалов, магнетронного напыления сегнетоэлектрических тонких пленок, синтеза нанотрубок различного состава, а так же графеновых слоев и производных графена (GrO, GrN, GrF …). На основе полученных материалов будут создаваться тестовые приборные структуры для исследования их свойств и возможности применения в микро- и наноэлектронике. К таким материалам можно отнести наностержни полупроводников и диэлектриков, композитные материалы на основе углеродных нанотрубок, металл-углеродных и металлогидрид–углеродных наноструктурированных материалов, графена и его производных. Исследование графеновых и гибридных структур, других структурно родственных материалов (слоистые материалы, способные к расщеплению на отдельные плоскости и может быть топологические изоляторы и др.) и освоение технологий получения макроскопических по площади и объемам образцов с целью их возможного использовании в массовом производстве. Создание и исследование полупроводниковых гетероструктур на основе квантовых ям, квантовых проволок, квантовых точек. Эти объекты кроме большого фундаментального интереса представляют и значительные возможности практического использования как основа развития элементной базы микро- и наноэлектроники на новых физических принципах и квантовой электроники. Разработка мемристивных структур на основе низкоразмерных материалов и создание новых элементов памяти на основе мемристоров. Исследования характеристик мемристора показали, что его можно применять и в качестве элемента памяти ReRAM. В основе этих возможностей лежит эффект биполярного резистивного переключения в структурах на основе оксидных соединений. Компьютерное исследование особенностей физических механизмов бистабильных резистивных переключений в гетероструктурах металл-изолятор-металл с учетом технологических неоднородностей. Развитие теоретических моделей технологических процессов нано- и микроструктурирования с использованием тонко сфокусированных пучков заряженных частиц и света, процессов проявления и травления. Оптимизация технологических процессов для достижения высокого разрешения и предельной производительности. Создание моделей и оптимизация функционирования изделий нано- и микроэлектроники, наноэлектромеханических систем. Разработка алгоритма подготовки данных для создания 2D и 3D объектов с помощью оптических литографов, использующих программируемую апертуру. Разработка физико-технологических основ и изучение электрических, магнитных и оптических свойств твердотельных наноструктурированных антистоксовых люминофоров, легированных редкоземельными металлами, для солнечной энергетики и трехмерного лазерного телевидения; полупроводниковых гетероструктур, содержащих малое число квантовых ям, разделенных туннельно прозрачными барьерами; магнитных метаматериалов и эпитаксиальных наноструктур на основе ферромагнитных, антиферромагнитных и половинных металлов, сверхпроводников и диэлектриков для применений в спинтронике и терагерцовой/дальней инфракрасной фотонике; моделей зарядового и спинового транспорта в наноразмерных проводниках с шероховатыми границами раздела и их экспериментальная модельная верификация в интересах суб-10 нм электроники; электрохимических и гибридных микросистем применительно к новым электрохимическим датчикам, базирующимся на микроэлектронной технологии, и превосходящих по своим параметрам имеющиеся аналоги. Широкое развитие микросистемной техники и беспилотных воздушных, морских и транспортных средств требует использования различных датчиков физических величин, прежде всего сверхминиатюрных. Исследование фундаментальных основ и принципов функционирования энергоэффективных датчиков физических величин на основе 1D и 2D кристаллов нацелено на разработку датчиков различных величин, включая беспроводные датчики - датчики Холла, датчики UV-излучения, датчики давления, QCM-датчики, датчики температуры, датчики ускорения, газовые датчики.