Синтез и исследование новых гетероструктур для разработки высокочувствительных фотодетекторов, не требующих внешнего источника питания, и высокочувствительных поляризационно-чувствительных фотодетекторов для инфракрасной области солнечного спектра

Настоящий проект посвящен исследованиям и разработкам в области автономных и поляризационно-чувствительных фотодетекторов инфракрасного излучения. В основе проекта лежит создание инновационных вертикальных гетероструктур с множественными p-n переходами между халькогенидами переходных металлов (ХПМ) n-типа (NbSe₃, TaSe₃, TiS₃, TiS₂) и наноструктурами пористого кремния (ПК) или кремниевыми нанопроволоками (КНП) p-типа. Ключевым отличием является использование дискретной, а не сплошной конфигурации гетеропереходов, что создает локализованные центры разделения и ускорения носителей заряда. Данный подход позволяет значительно улучшить оптоэлектронные характеристики: усилить поглощение света, подавить рекомбинацию, добиться автономной работы детекторов за счет встроенного фотогальванического потенциала и т.д. Настоящий проект направлен на решение актуальной научно-технической проблемы создания нового поколения как комбинаций двумерных материалов, так и оптоэлектронных устройств — автономных (не требующих внешнего питания) и поляризационно-чувствительных инфракрасных фотодетекторов на их основе. В ходе работы будет реализован комплекс технологических и исследовательских задач по созданию и изучению вертикальных гетероструктур на основе низкоразмерных материалов. Основные этапы проекта: 1. Синтез наноструктур халькогенидов переходных металлов (NbSe₃, TaSe₃, TiS₃, TiS₂) методом химического транспорта с последующим получением монослойных форм жидкофазным отшелушиванием. 2. Создание нанопористого кремния и кремниевых нанопроволок p-типа методами плазмохимического и электрохимического травления. 3. Формирование стабильных дисперсий полученных материалов и изготовление гетероструктур типа ХПМ-ПК/КНП методами капельного нанесения и центрифугирования. 4. Комплексная характеристика синтезированных материалов и структур с использованием современных аналитических методов. 5. Изготовление твердотельных устройств с золотыми контактами и исследование их фотодетекторных характеристик. Актуальность работы обусловлена глобальными вызовами: энергетическим кризисом, необходимостью перехода к "зелёной" энергетике и растущими потребностями в системах мониторинга, биомедицинской диагностики и квантовых технологий. Ожидаемые результаты проекта включают: • Разработку методов синтеза новых наноматериалов (ХПМ, пористый кремний, кремниевые нанопроволоки) и создание на их основе стабильных гетероструктур. • Демонстрацию работы высокопроизводительных фотодетекторов с временем отклика в миллисекундном диапазоне, работающих в ИК-области без внешнего питания и обладающих чувствительностью к круговой поляризации света. • Создание экономически эффективной и масштабируемой технологии, пригодной для массового производства. • Публикацию не менее 4 статей в журналах, индексируемых в Scopus, подачу одной патентной заявки, активное участие в международных конференциях. • Подготовку научных кадров и укрепление международного сотрудничества с индийскими университетами. Реализация проекта позволит создать научно-технический задел для развития энергоэффективной оптоэлектроники и станет основой для международного сотрудничества с ведущими научными центрами. Разработанные материалы и технологии найдут применение в фотокатализе, системах связи и устройствах аккумулирования солнечной энергии.