КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 19-72-10007
НазваниеИсследование особенностей формирования гибридных полупроводниковых наногетероструктур пониженной размерности на пористом кремнии
Руководитель Леньшин Александр Сергеевич, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" , Воронежская обл
Конкурс №41 - Конкурс 2019 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-202 - Полупроводники
Ключевые слова AIIIBV, AIIIN, гетероструктуры, por-Si
Код ГРНТИ29.19.31
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
На сегодняшний день огромные исследовательские усилия во всем мире тратятся на изучение различных подходов к интеграции оптических функциональных элементов и кремниевой схемы обработки электрических сигналов. Эта задача обусловлена возрастающими потребностями в области создании нового поколения элементов оптоэлектронной компонентной базы, которые требуют гораздо более высокой пропускной способности и меньшей потребляемой мощности, чем у существующих сейчас оптоэлектронных аналогов. Такую возможность мы можем получить лишь за счет интеграции лазеров и фотодиодов на основе полупроводников групп GaAs и GaN с кремнием в одном гибридном устройстве. За последние десятилетия было предложено множество подходов для улучшения кристаллического совершенства гетероструктур на основе III-N системы материалов. Порой внушительная разница между постоянными кристаллической решетки и коэффициентами теплового расширения у твердых растворов AIIIBV, нитридов A3N и подложки Si, весьма серьезно затрудняют рост рабочих гетероструктур хорошего качества. Однако наметившийся в последние несколько лет успех в решении ключевых технологических задач в этой области, обещающий коренным образом изменить наши представления о фотонике будущего, связан в первую очередь с созданием гибридных одномерных наногетероструктур. Гетероэпитаксия в одномерной форме (наностолбик/нанопровод) дает возможность интегрировать различные материалы, которые нелегко выращивать вместе в виде тонких пленок, использовать многообразие новых комбинаций материалов в одной гетеропаре, а также представляет собой идеальную платформу для последующего изготовления гибридных гетероструктур, сочетающих лучшие транспортные и оптические характеристики разнородных материалов в одном устройстве.
В заявляемом нами Проекте мы предлагаем абсолютно новый комплексный подход к получению гибридных гетероструктур пониженной размерности на основе полупроводниковых соединений группы AIIIBV, нитридов A3N и кремния, основанный на двух абсолютно нетривиальных технологических приемах, позволяющих полностью переосмыслить технологический цикл роста такого рода наногетероструктур.
Во-первых, за счет реализации технологии “податливых подложек”, представляющих собой нанопористый слой кремния и сформированную на нем эпитаксиальную структуру с одномерной (наноколончатой) геометрией. Этот прием позволит максимально успешно интегрировать в одном устройстве химически разнородные материалы с образованием «гибридных» наногетероструктур, объединяющих полупроводниковые соединения группы AIIIBVи нитридов третьей группы с кремнием.
Во-вторых, за счет использования технологии управляемого роста сверхструктурных фаз упорядочения в эпитаксиальном слое AIIIBV/A3N. Эти сверхструктуры, полученные в одномерной форме, не только обладают уникальными функциональными свойствами, отличными от свойств неупорядоченных твердых растворов того же состава, но и способны подстроиться под любую (в частности, «идеальную») длину связи и угол связи, тем самым минимизировать высокую степень рассогласования кристаллических решеток.
Результаты наших предварительных исследований уже продемонстрировали уникальную перспективу этого подхода: такой неординарный подход улучшит эпитаксию, за счет эффективной релаксации решеточных напряжений способствует успешной интеграции полупроводниковых соединений AIIIBVи нитридов A3N с высокой степенью рассогласования с подложкой Si, поможет избавиться от возникновения антифазных доменов в эпитаксиальном слое, а также даст шанс совместить в одном гибридном наноразмерном устройстве лучшие транспортные и оптические характеристики различных материалов и позволит добиться появления высоких функциональных свойств у финального устройства.
В результате выполнения проекта будет разработана новая воспроизводимая технология получения гибридных наногетероструктур пониженной размерности на основе полупроводниковых соединений группы AIIIBV, нитридов A3N и пористого кремния, а также исследованы их фундаментальные свойства.
Развитие технологии получения гибридных структур, на основе интегрированных в широких областях составов соединений A3B5/A3N с кремнием является приоритетной и актуальной фундаментальной задачей в физике и технологии эпитаксиальных гетероструктур.
В проекте будут объединены усилия молодых ученых – представителей ВУЗовской (Воронежский Университет и Академический Университет РАН) и Академической науки (ФТИ им. А.Ф. Иоффе), давно и плодотворно работающих в Совместной лабораторией физики наногетероструктур и полупроводниковых материалов Воронежского государственного университета и ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН.
С учетом уже имеющегося у нашего авторского коллектива научного задела в области Проекта не вызывает сомнений его успешное выполнение и решение всех поставленных в Проекте задач.
Предлагаемые в заявляемом Проекте подходы по своей новизне и перспективности соответствуют мировому уровню и тенденциям в области наноэлектроники и фотоники, а также имеют большой инновационный и коммерческий потенциал для импортозамещения в сегменте создания элементов оптоэлектронной компонентной базы.
Планируемый результат не будет иметь аналогов или сопоставимых прототипов в России и частично за рубежом.
В результате выполнения Проекта будут подготовлены и опубликованы не менее 12 статей в журналах мирового уровня, в том числе из перечня журналов входящих в первый и второй квартиль Q1/Q2, а также направлены заявки на получение патентов.
Полученные в Проекте результаты позволят ускорить развитие в Российской Федерации фотоники, как отрасли высоких технологий, являющейся базовой для современного развития телекоммуникаций, систем регистрации, хранения, обработки и отображения информации, изготовления и контроля элементов нано и оптоэлектроники.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ