Создание и исследование перестраиваемых наноразмерных источников оптического излучения нового типа на основе упруго-напряженных аксиально-гетероструктурированных полупроводниковых нитевидных нанокристаллов

Проект направлен на разработку, синтез и характеризацию оптоэлектронных компонент нового типа на основе аксиально-гетероструктурированных нитевидных нанокристаллов GaP с прямозонными низкоразмерными включениями (например, GaAsP, InGaP, GaPN), в которых управление спектральными характеристиками достигается с помощью упругих деформаций кристаллической решетки. Изменение симметрии кристалла при деформации приводит к модификации его зонной структуры – смещению границ энергетических зон друг относительно друга и относительно уровня вакуума. Это влечет изменение характера межзонных оптических переходов, и в конечном счете оптических свойств кристалла – длины волны и интенсивности люминесценции. Повышенная механическая прочность полупроводников в форме нитевидных нанокристаллов позволяет реализовывать в них повышенные деформации и тем самым обеспечивает новые возможности для более эффективного управления их оптическими свойствами. Деформации могут быть как внутренними, т.е. индуцированными решеточным рассогласованием образующих гетеропереход полупроводниковых материалов, так и внешними, т.е. вызванными механическим воздействием на кристалл. Выбор фосфида галлия в качестве основного материала ННК обусловлен его волноводными своствами, т.е. прозрачностью в видимом диапазоне и высоким показателем преломления. В ходе реализации проекта будет решен комплекс новых экспериментальных и теоретических задач, в том числе: разработка условий эпитаксиального роста легированных нитевидных нанокристаллов GaP n- и p-типа, расчет пространственного распределения деформаций в аксиально-гетероструктурированных нитевидных нанокристаллах различных материалов, эпитаксиальный синтез нитевидных нанокристаллов оптимальной структуры и состава, исследование морфологии и состава синтезированных структур, а также их оптических свойств: будут получены спектры комбинационного рассеяния и фотолюминесценции, также будет проведено измерение спектральных характеристик структур в зависимости от величины их внешней упругой деформации. Фундаментальная значимость проекта связана с получением новых данных о физических свойствах полупроводниковых материалов при повышенных упругих деформациях, прикладная значимость – с развитием подходов для управления физическими свойствами гетероструктур через деформации и внедрения этих подходов при создании полупроводниковых приборов. Разработанные в ходе выполнения проекта механически-перестраиваемые компактные полупроводниковые оптоэлектронные компоненты, монолитно интегрированные с кремнием, актуальны в качестве компонент интегральных нанофотонных схем следующего поколения.