Регистрация / Вход
Прислать материал

Полупроводниковые наногетероструктуры в системах материалов III-V для нано- и оптоэлектроники

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.0383
Организация
СПбФТНОЦ РАН
Руководитель работ
Алферов Жорес Иванович

Информация отсутствует

Соисполнители

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Горбацевич Александр Алексеевич

Этапы проекта

1
30.09.2009 - 15.12.2009
На 1 этапе работы были достигнуты следующие результаты:
- разработаны методы роста наногетероструктур на основе InGaAs СОКТ методом молекулярно-пучковой эпитаксии; технология основана на использовании направленной миграции атомов в процессе роста в полях упругих напряжений; метод дает возможность эффективно управлять параметрами массивов СОКТ, которые могут контролируемо меняться в следующем диапазоне: плотность от 1×1010 см-2 до 5×1010 см-2 в одном слое, полуширина линии люминесценции основного состояния <60 мэВ; количеством слоев СОКТ в активной области гетероструктур, при которых не наблюдается ухудшения структурного и оптического качества образца составляет не менее 10;
- созданы экспериментальные образцы наногетероструктур на основе самоорганизующихся квантовых точек в количестве 8 шт;
- разработаны теоретические модели роста самоорганизующихся квантовых точек и вертикальных квантовых проволок при молекулярно-пучковой эпитаксии, позволяющие рассчитывать морфологические характеристики, структурные свойства и состав указанных нанообъектов в данной системе материалов и связывающие физические свойства наноструктур с условиями осаждения; разработана теоретическая модель формирования наноструктур осевого типа в III-V вертикальных квантовых проволоках по диффузионному механизму;
- разработаны методы роста наногетероструктур на основе вертикальных квантовых проволок в системах АlGaAs/GaAs, InGaAs/GaAs и InAsP/InP методом молекулярно-пучковой эпитаксии;
- созданы экспериментальные образцы наногетероструктур на основе вертикальных квантовых проволок в количестве 8 шт; рост вертикальных квантовых проволок в системах материалов АlGaAs, InGaAs, InAsP на подложках GaAs, InP или Si проводился методом молекулярно-пучковой эпитаксии при активации поверхностей каплями Au; получены вертикальные квантовые проволоки со следующими параметрами: поверхностная плотность 106÷109 см-2, длина до 5 мкм, диаметр в диапазоне 20÷100 нм.
- разработан метод роста резонансно-туннельных диодных гетероструктур и гетеробиполярных транзисторных гетероструктур в системе материалов InGaAlAsP на основе молекулярно-пучковой эпитаксии на эпитаксиальных установках Riber 49 и Veeco Gen III;
- разработаны базовые конструкции и изготовлены экспериментальные образцы резонансно-туннельных диодных (3 шт.) и гетеробиполярных транзисторных (3 шт.) гетероструктур в системе материалов InGaAlAsP; для изучения влияния параметров структур на их электрические свойства и получения необходимой информации для создания физических моделей резонансно-туннельных диодов и гетеробиполярных транзисторов на основе базовых конструкции были созданы серии образцов; в серии РТД структур варьировались толщины барьеров AlAs (10 МС, 8 МС, 5 МС); в серии ГБТ структур варьировалась толщина базового слоя (100, 80, 60 нм);
- разработаны и включены в рабочую программу дисциплины «Полупроводниковые лазеры» научно – методические материалы и проведен семинар “Молекулярно-пучковая эпитаксия полупроводниковых гетероструктур” для студентов и аспирантов УРАН АФТУ;
- проведены патентные исследования по основным направлениям работы.
Развернуть
2
01.01.2010 - 30.06.2010
1. Проведены оптические исследования образцов, полученных в рамках работ 1.1 и 1.2; выявлены взаимосвязи ростовых условий и оптических характеристик наногетероструктур.
2. Создана теоретическая модель, описывающей оптические свойства ВКП.
3. Исследована интенсивность выброса носителей и степень подавления излучательной рекомбинации в In(Ga)As СОКТ наногетероструктурах.
4. Создана теоретическая модель, описывающая оптические свойства СОКТ с учетом влияния безызлучательной рекомбинации.
5. Проведены структурные исследования образцов, полученных в рамках работ 1.2, 1.4 и 1.7; выявлены взаимосвязи ростовых условий и структурных характеристик наногетероструктур.
6. Разработаны научно – методические материалы для проведения семинара “Термодинамическое описание синтеза ВКП” для студентов и аспирантов СПб АУ НОЦНТ РАН, план семинара включен в рабочую программу дисциплины «Термодинамическое описание синтеза ВКП».
7. Проведены исследования электрических свойств образцов, полученных в рамках работ 1.7.
8. Созданы физические модели резонансно-туннельных диодов и гетеробиполярных транзисторов на основе программ WinGreen и Synopsys.
Развернуть
3
01.07.2010 - 15.12.2010
- разработана лабораторная технология пост-ростового процесса изготовлениям оптоэлектронных приборов на основе СОКТ и ВКП;
- разработана конструкция лазеров на основе СОКТ с фильтром оптических мод, интегрированным в волновод, обеспечивающим эффективную фильтрацию мод высокого порядка;
- создана система анализа и обработки биологических сигналов, получаемых с использованием матрицы на основе ВКП;
Разработана топология прототипов микрофлюидных чипов с интегрированными ВКП для исследований взаимодействий ВКП с веществами и для анализа биологических проб. Проведены экспериментальные исследования воздействия лазерного излучения на ВКП. Исследованы движение жидких проб через массив ВКП при гидравлическом управлении потоками. Продемонстрирована возможность разделения сложных биологических проб на МФЧ с массивом ВКП, на примере разделения смеси раствора флуоресцеина с раствором маркера молекулярного веса ДНК.
- создана теоретическая модель, описывающая распространение мод электромагнитного поля в лазерах с фильтрующей секцией на основе InAs СОКТ;
Показано, что концепция интегрированного оптического модового фильтра эффективна для создания одномодового полупроводникового лазера с увеличенной выходной мощностью. Показано, что наиболее оптимальной моделью модового фильтра является модель с «бесконечно-широкой» фильтрующей областью.
Создан программный комплекс, позволяющий с хорошей точностью и большой скоростью рассчитывать волноводные моды многослойного полупроводникового лазера, а также моделировать распространение излучения в двумерном случае.
Данная программа использовалась для расчета параметров встроенных оптических фильтров волноводных мод высокого порядка и показала высокую эффективность, показав, что концепция интегрированного оптического модового фильтра эффективна для создания одномодового полупроводникового лазера с увеличенной выходной мощностью.
- разработаны научно – методические материалы и проведен семинар “Введение в нанонауку” для школьников Лицея «Физико-техническая школа», длительность семинара 1.5 часа, количество участников не менее 50 человек;
Развернуть
4
01.01.2011 - 30.06.2011
4.1. Создание экспериментальных образцов лазерных структур на основе InAs СОКТ с разным числом слоёв СОКТ и/или с различной степенью легирования акцепторной примесью активной области.
4.2. Создание экспериментальных образцов лазеров с фильтрующей секцией на основе InAs СОКТ.
4.3. Создание экспериментальных образцов светодиодов на основе ВКП.
4.4. Разработка научно-методических материалов для проведения семинара "Оптические свойства СОКТ и ВКП" для студентов и аспирантов УРАН АФТУ, длительность семинара 1,5 часа, количество участников не менее 50 человек.
4.5. Создание экспериментальных образцов резонансно-туннельных диодов и гетеробиполярных транзисторов.
Развернуть
5
01.07.2011 - 20.09.2011
5.1. Исследование спектров усиления и а-фактора лазеров на основе InAs СОКТ, полученных в рамках работ 4.1.
5.2. Создание экспериментальных образцов биосенсорных устройств на основе ВКП наногетероструктур.
5.3. Разработка программы для внедрения фундаментальных и прикладных знаний, полученных в ходе выполнения НИР в образовательный процесс магистерской подготовки УРАН АФТУ.
5.4. Разработка программы для внедрения фундаментальных и прикладных знаний, полученных в ходе выполнения НИР в образовательный процесс Лицея "Физико-техническая школа".
5.5. Проведение технико-экономической оценки результатов НИР.
5.6. Исследование статических и динамических характеристик экспериментальных образцов резонансно-туннельных диодов и базовых элементов интегральных схем на основе резонансно-туннельных диодов и гетеробиполярных транзисторов, полученных в рамках работ 4.5.
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Организация
ИФП СО РАН
профинансировано
Продолжительность работ
2009 - 2011, 23 мес.
Бюджетные средства
9,5 млн
Организация
ФТИ им. А.Ф.Иоффе
профинансировано
Продолжительность работ
2014 - 2016, 30 мес.
Бюджетные средства
43,5 млн
Организация
ФТИ им. А.Ф.Иоффе
профинансировано
Тема
Разработка технологии получения комплекса монокристаллов широкозонных полупроводников для элементной базы оптоэлектроники, дозиметрии, медицинской аппаратуры, приборов досмотровой техники.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Количество заявок
3
Тема
Разработка технологии и оборудования для обеспечения производства подложек нитрида галлия приборов электроники и оптоэлектроники на основе широкозонных полупроводников.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка комплекса методов выращивания высокосовершенных монокристаллов полупроводниковых соединений АIIIВV для применения в микро- и оптоэлектронике.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка базовых методов синтеза полупроводникового материала с промежуточной зоной на основе наногетероструктур с квантовыми точками германия в кремнии.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка методов и создание средств измерений оптических параметров полупроводниковых лазеров на основе квантоворазмерных наногетероструктур.
Продолжительность работ
2011, 2 мес.
Бюджетные средства
7 млн
Количество заявок
1