Непланарные III-V наноструктуры переменной размерности для полупроводниковой элементной базы нового поколения.

Разработка новых эффективных наноматериалов с контролируемыми свойствами на основе полупроводниковых соединений III-V является актуальной задачей для современного научного сообщества. Стремительное развитие информационных технологий стало возможным благодаря развитию полупроводниковых технологий и появлению целого класса новых приборов оптоэлектроники. Такие цели, как уменьшение энергопотребления и размеров, увеличение производительности и объёмов передаваемой информации, а также необходимость безопасного обмена информацией, приводят к созданию приборов, в принципе работы которых используются квантоворазмерные эффекты. Внедрение квантовых информационных технологий неразрывно связано с разработкой новой компонентной базы. В настоящее в Российской Федерации на рынке отечественные источники одиночных фотонов не представлены, а импортные аналоги недоступны. В связи с этим для создания защищённых коммуникационных приложений используется ослабленное лазерное излучение, что значительно уменьшает уровень безопасности передачи информации. В свою очередь, полупроводниковые квантовые точки являются одним из наиболее перспективных объектов для создания источников одиночных фотонов. Кроме того, в отличие от самоорганизованных на поверхности квантовых точек, их формирование в теле нитевидного нанокристалла позволяет строго контролировать их высоту, диаметр, положение на поверхности пластины и, следовательно, получать источники одиночных фотонов со строго контролируемыми свойствами. Благодаря возможности пассивации поверхности нитевидных нанокристаллов с помощью формирования полупроводниковой оболочки или химическими методами становится возможным избежать влияния поверхностных состояний на свойства квантовых точек, с помощью нанесения раствора коллоидных квантовых точек можно значительно увеличить интенсивность их излучения. Более того, строго контролируемое расположение квантовых точек в теле нитевидных нанокристаллов позволяет значительно упростить постростовые процессы, например, перенос наноструктур на гибкую мембрану или другую поверхность, например, фотонную интегральную схему, формирование контактов и другое. С другой стороны, уникальные морфологические свойства нитевидных нанокристаллов позволяют интегрировать такие наноструктуры с ключевой для современной микроэлектроники кремниевой платформой. Предлагаемый проект направлен на расширение диапазона материалов и детальное исследование однофотонных свойств полупроводниковых квантовых точек в нитевидных нанокристаллах и является логическим продолжением успешно завершившегося проекта РНФ 21-72-00099 "Гибридные III-V наноструктуры комбинированной размерности на кремнии" под руководством молодого учёного Резника Р.Р., в рамках которого была разработана технология синтеза методом молекулярно-пучковой эпитаксии квантовых точек в теле нитевидных нанокристаллов на поверхности кремния и показано, что синтезированные наноструктуры могут являться источниками одиночных фотонов. Научная значимость и актуальность исследований вызвана необходимостью получения новых знаний о механизмах формирования и физических свойствах источников одиночных фотонов на основе полупроводниковых гибридных наноструктур, создания приборов нового поколения в областях микроэлектроники, квантовой информатики и телекоммуникаций, развития отечественной полупроводниковой элементной базы, а также закрепления приоритета Российской Федерации в мировом научно-техническом сообществе.