Формирование и исследование свойств полупроводниковых квантовых точек и металлических наночастиц для оптических применений

1.1. Анализ научно-технической литературы и других материалов по теме проекта. Выбор и обоснование принятого направления исследований и способов решения поставленных задач.
1.2. Проведение патентных исследований в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96
1.3 Сопоставление ожидаемых свойств разрабатываемых стекол с металлическими наночастицами со свойствами существующих стекол.
1.4. Сопоставление ожидаемых свойств разрабатываемых массивов квантовых точек, полученных на поверхностях, профилированных (модифицированных) средствами сканирующей зондовой микроскопии, стекол с характеристиками массивов квантовых точек, полученных традиционными методами.
1.5. Разработка методики и получение систематических серий стекол с медными и серебряными наночастицами с использованием различных концентраций используемых для формирования наночастиц металлов в ионообменных ваннах и различных временных/температурных режимов ионного обмена и водородного восстановления металлов/роста наночастиц.
1.6. Разработка методики локального анодного оксидирования полупроводниковой поверхности GaAs, реализуемого с помощью средств сканирующей зондовой микроскопии в атмосфере контролируемой влажности.
1.7. Построение физической модели процесса формирования монометаллических наночастиц в стекле при восстановлении металлов водородом с учетом диффузии водорода, взаимодиффузии протонов, серебра (меди) и натрия, а также роста наночастиц.

2.1. Разработка методики и получение систематических серий стекол с медными и стекол с серебряными наночастицами с использованием различных концентраций используемых для формирования наночастиц металлов в ионообменных ваннах и различных временных/температурных режимов ионного обмена и восстановления металлов введенным в стекло церием.
2.2. Разработка алгоритмов и проведение модельных численных расчетов процесса формирования наночастиц при восстановлении водородом.
2.3. Построение физической модели процесса формирования монометаллических частиц в стекле при восстановлении металлов введенным в состав стекла восстановителем.
2.6. Разработка методики обработки поверхности, предварительно подвергнутой локальному анодному оксидированию, допускающей проведение последующего эпитаксиального осаждения.
2.7. Исследование нано-ямок, образующихся в результате обработки поверхности в атмосфере водорода на поверхности GaAs в местах, подвергнутых локальному анодному оксидированию. Определение взаимосвязи размеров нано-ямок с режимами локального анодного оксидирования.
2.4. Проведение экспериментов по формированию наночастиц поверхностных окислов заданной плотности и расположения на поверхности GaAs методом локального анодного оксидирования.
2.5. Исследование основных структурных характеристик наночастиц окислов, формируемых на поверхности GaAs с помощью локального анодного оксидирования.

3.1. Разработка методики и получение систематических серий стекол с наночастицами на основе двух металлов- серебра и меди при использовании восстановления водородом и восстановления содержащимся в стекле церием.
3.2. Разработка алгоритмов и проведение модельных численных расчетов процесса формирования наночастиц при восстановлении церием.
3.4. Проведение экспериментов по эпитаксиальному выращиванию полупроводниковых слоев и массивов квантовых точек In(Ga)As на поверхностях, предварительно подвергнутых локальному анодному оксидированию с последующей обработкой поверхности в атмосфере водорода.
3.5. Исследование размеров, поверхностной плотности и расположения квантовых точек, сформированных эпитаксиальным методом на поверхностях, предварительно подвергнутых локальному анодному оксидированию.
3.7. Сравнение характеристик массивов квантовых, полученных на поверхностях, подвергнутых предварительному локальному анодному оксидированию, с характеристиками массивов квантовых точек In(Ga)As, полученных в режиме самоорганизации на поверхности GaAs.
3.3. Диагностика стекол с наночастицами металлов.
3.6. Проведение экспериментов по эпитаксиальному синтезу массивов квантовых точек In(Ga)As в режиме самоорганизации на поверхности GaAs.

4.1. Моделирование линейных и нелинейных оптических свойств стекол с металлическими наночастицами.
4.2. Построение математических моделей процессов формирования наночастиц металлов в стеклах при восстановлении водородом и восстановлении церием с учетом параметров, полученных при диагностике стекол.
4.5. Измерение изменений поверхностного потенциала поверхности подложек GaAs, обработанных зондом сканирующего микроскопа в контактной моде.
4.6. Исследование временной стабильности изменений поверхностного потенциала подложек GaAs, обработанных зондом сканирующего микроскопа в контактной моде.
4.3. Диффузионное формирование и диагностика наночастиц металлов на поверхности стекол при использовании восстановления металлов водородом и церием.
4.4. Проведение экспериментов по обработке поверхности подложек GaAs зондом сканирующего микроскопа в контактной моде.

5.2. Экспериментальное исследование линейных оптических свойств образцов стекол с наночастицами, включая наноматериалы на основе двух металлов.
5.3. Экспериментальное исследование нелинейных оптических свойств образцов стекол с наночастицами, включая наноматериалы на основе двух металлов.
5.5. Исследование влияния изменений поверхностного потенциала, вызванного воздействием сканирующего зонда, на процесс формирования массивов квантовых точек In(Ga)As на поверхностях GaAs.
5.6. Исследование пространственного распределения массивов квантовых точек In(Ga)As, сформированных на поверхностях GaAs, обработанных зондом сканирующего микроскопа.
5.1. Изготовление по разработанным методикам демонстрационных лабораторных образцов стекол с наночастицами и их диагностика.
5.4. Проведение экспериментов по эпитаксиальному синтезу массивов квантовых точек In(Ga)As на поверхностях GaAs, обработанных зондом сканирующего микроскопа в контактной моде.

6.1. Обобщение результатов предыдущих этапов работ.
6.2. Оценка полноты решения задач и эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем.
6.5. Выработка рекомендаций по режимам изготовления стекол с наночастицами металлов.
6.6. Выработка рекомендаций по режимам изготовления массивов квантовых точек на полупроводниковых поверхностях, модифицированных средствами сканирующей зондовой микроскопии.
6.7. Разработка программы внедрения результатов НИР в образовательный процесс.
6.8. Разработка рекомендаций по использованию результатов НИР.
6.3. Проведение дополнительных исследований морфологии наночастиц, формирующихся на поверхности стекол при восстановлении металлов.
6.4. Проведение дополнительных исследований характеристик массивов квантовых точек, формируемых на полупроводниковых поверхностях с использованием средств зондовой микроскопии.