Перспективные низкоразмерные многокомпонентные наноструктуры: формирование, структура и свойства

В настоящее время низкоразмерные системы привлекают значительное внимание исследователей во всем мире, как со стороны фундаментальной науки в качестве объектов, где могут быть реализованы нетривиальные физические явления и эффекты, так и с точки зрения перспектив их применения для решения задач в самых современных направлениях электроники, таких как спинтроника и наноэлектроника. Развитие нанотехнологий последних лет позволяет управляемо синтезировать самые сложные нанообъекты. Синтез и исследование свойств низкоразмерных систем на основе многокомпонентных наноструктур является перспективным направлением современных физики конденсированного состояния, материаловедения и нанотехнологии. В настоящем проекте предполагается использовать хорошо известный метод молекулярно-лучевой эпитаксии, в котором осаждение пленок адсорбатов на предварительно подготовленные атомарно-чистые поверхности подложек проводится в условиях сверхвысокого вакуума из атомных или молекулярных пучков. Для формирования многокомпонентных низкоразмерных наноструктур предполагается использовать один из следующих подходов. (1) Модификация свойств известной наноструктуры (например, поверхностной реконструкции металл-кремний) путем добавления к ней определенного количества инородной примеси. Базовое атомное строение исходной наноструктуры при этом сохраняется практически неизменным. В этом случае модификация свойств наноструктуры (в частности электронных и транспортных) происходит, например, за счет легирования, смещения уровня Ферми, появления дополнительных центров рассеяния электронов проводимости (в частности, с переворотом спина, если примесь магнитная). (2) Рост тонких пленок на модифицированных поверхностях кремния. В этом подходе предполагается сначала модифицировать структуру и свойства атомарно-чистой поверхности кремния или какой-либо реконструкции, а затем использовать полученную поверхность в качестве подложки для последующего наращивания на ней пленок и формирования наноструктур. Модификация поверхности подложки во многих случаях приводит к изменению механизма роста пленок, а, следовательно, и их морфологии, а часто оказывает и ориентирующее действие на их структуру. (3) Формирование низкоразмерных химических соединений. Наш опыт показывает, что это, пожалуй, самое продуктивное направление. В этом подходе за счет химического взаимодействия между атомами разного сорта, а также их взаимодействия с атомами подложки образуются соединения пониженной размерности, как правило, не имеющие аналогов среди объемных фаз этих материалов. Путем подбора соответствующих компонентов удается получить разнообразные соединения, в том числе и с ярко выраженными перспективными свойствами. Комплексное исследованием структурных, электронных и транспортных свойств синтезированных наноструктур с помощью современных экспериментальных и теоретических методов обеспечит получение надежных и всесторонних данных. В результате выполнения проекта будут синтезированы новые низкоразмерные материалы с перспективными свойствами, такими, например, как гигантское спиновое расщепление зон поверхностных состояний, необычная спиновая текстура, сверхпроводимость, нетривиальная топология зон электронных состояний. Благодаря таким свойствам, полученные наноструктуры имеют перспективы применения в наноэлектронике и спинтронике.