Нитевидные нанокристаллы In(As,P, N,Bi) как материальная база для фотодетекторов ближнего и коротковолнового ИК-диапазона

Проект Лаборатории возобновляемых источников энергии,
руководитель – младший научный сотрудник, к.ф.-м.н. Павлов А.В.

В современной науке и технике востребованы инфракрасные (ИК) фотодетекторы и оптоэлектронные приборы, работающие в ближнем и коротковолновом диапазоне (0,75 - 3,5 мкм). Большинство имеющихся приборов выполнены в планарной геометрии, однако переход к гетероструктурам на основе эпитаксиальных нитевидных нанокристаллов (ННК) выращенных из полупроводниковых соединений А3B5 представляет собой один из возможных путей развития современной полупроводниковой техники и технологии.

Основными преимуществами ННК является высокое отношение высоты к диаметру структуры, их однородная ориентированность в вертикальном направлении, а также возможность планарного упорядочения нанокристаллов методами селективной эпитаксии. Для применения в оптоэлектронных приборах также важным является резонансная локализация электромагнитного поля оптического и ИК-диапазонов. Другое преимущество ННК перед планарными слоями заключается в возможности синтеза структур как с радиальной, так и аксиальной геометрией гетероперехода.

В задачи проекта входит исследование методами теории функционала плотности электронных и оптических свойств материалов на основе InAs и твёрдых растворов. Новизна проекта состоит в использовании квантово-механического моделирования для предсказания электронной структуры и оптического отклика полупроводниковых материалов, геометрических параметров интерфейсов полупроводник-подложка в рамках теории функционала плотности.

Приборы, созданные с использованием оптимизированных параметров, могут существенно расширить функциональные возможности существующих технологий, в том числе, служить основой для создания мультиспектральных ИК-радиометров и тепловизоров. Эффекты локализации и резонансного усиления электромагнитного поля в ННК позволяют уменьшить объем активной области фотодетектора, а значит и понизить темновой ток, повысить чувствительность и быстродействие прибора.