Основные научные результаты университета по годам

2018
Разработка источников одиночных фотонов на основе квантовых точек GaAs в AlGaAs нитевидных нанокристаллах, выращенных на поверхности кремния
(Лаборатория Эпитаксиальных нанотехнологий, зав. лабораторией д.ф.-м.н. Г.Э. Цырлин)

Разработана воспроизводимая технология для получения источников одиночных фотонов в системе «квантовая точка (КТ) GaAs в AlGaAs нитевидном нанокристалле (ННК)» с помощью метода молекулярно - пучковой эпитаксии по механизму «пар-жидкость-кристалл» на подложках кремния (левый верхний рисунок). Установлено, что рост GaAs нанометровой вставки в теле AlGaAs  нитевидного нанокристалла приводит к появлению новой линии в спектрах люминесценции. В зависимости от времени роста вставки длина волны излучения варьировалась в диапазоне 750-800 нм. При гелиевых температурах излучение носило сверхузкий характер, ширина линии фотолюминесценции не превышала предела разрешения установки (30 мкэВ), свидетельствующее о нуль-мерном характере излучения (правый верхний рисунок). С помощью специально разработанного метода, основанного на поглощении основного состояния уровня D2 атомов Rb, удалось определить реальную ширину линии люминесценции от одиночной квантовой точки в нитевидном нанокристалле которая составила 9.4 микроэВ, что является рекордно низкой величиной для структур «квантовая точка в нитевидном нанокристалл» при нерезонансном возбуждении (правый нижний рисунок).

2017

Разработка и апробация инжекционных микродисковых лазеров на подложках кремния
Область наук: Нанотехнологии и информационные технологии
Авторы: Н.В. Крыжановская (к.ф.-м.н.), Э.И. Моисеев (асп.), Ю.С. Полубавкина (асп.), М.В. Максимов (д.ф.-м.н.), А.А. Липовский (д.ф.-м.н.), А.Е. Жуков (д.ф.-м.н., чл.-корр. РАН)

Впервые в мире созданы и исследованы работающие при инжекционной накачке микродисковые лазеры на основе гетероструктур, синтезированных на кремнии. Микролазеры обладают размерами 14-30 мкм и излучают на длине волны моды шепчущей галереи оптического микрорезонатора в спектральной полосе основного перехода квантовых точек InAs/InGaAs (1320-1350 нм при комнатной температуре). В режиме лазерной генерации спектр излучения содержит одну узкую линию излучения со спектральной шириной около 30 пм. Микролазеры характеризуются высокой стабильностью длины волны (0.1 нм/мА). Минимальная пороговая плотность тока в непрерывном режиме генерации при комнатной температуре без принудительного охлаждения составила 600 А/см2, что соответствует лучшим микродисковым лазерам, синтезированным на подложках GaAs. Достигнута рекордно-высокая температура генерации для микролазеров таких размеров, созданных на кремнии: при непрерывной накачке максимальная температура составила 60оС, в импульсном режиме 110оС. Сочетание высокой рабочей температуры и малых размеров этих инжекционных микролазеров, выращенных непосредственно на подложках кремния, делает их перспективными для реализации оптических межсоединений на кристалле и использования в оптоэлектронных интегральных схемах. 


2016

Разработка квантово-каскадных лазеров терагерцового диапазона
Область наук: Нанотехнологии и информационные технологии
Авторы: А.Е.Жуков (д.ф.-м.н., чл.-корр. РАН), Г.Э. Цырлин (д.ф.-м.н.), Ф.И. Зубов (к.ф.-м.н.), Р.Р. Резник (студ.)

Разработана конструкция и синтезированы многослойные (более 200 периодов) гетероструктуры GaAs/AlGaAs для квантово-каскадных лазеров (ККЛ) терагерцового (ТГц) частотного диапазона. Такие лазеры востребованы для создания систем детектирования различных веществ, имеющих характеристические линии поглощения в ТГц-диапазоне частот. Продемонстрировано соответствие толщин слоев заданным значениям по всей толщине структуры (10 мкм). Показано наличие переходов с частотой около 3 ТГц. Совместно с Институтом сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники Российской академии наук (ИСВЧПЭ РАН) разработана и апробирована конструкция полоскового лазера с двойным металлическим волноводом.

2015

Разработка теоретических методов описания роста нитевидных нанокристаллов
Область наук: Нанотехнологии и информационные технологии
Авторы: В.Г. Дубровский (д.ф.-м.н.), Н.В. Сибирев (к.ф.-м.н.), А.А. Корякин (асп.), Ю.С. Бердников (асп.)

Теоретически предсказан и экспериментально подтвержден эффект сужения функции распределения по диаметру полупроводниковых нитевидных нанокристаллов GaAs, выращиваемых с галлиевыми катализаторами на подложках кремния. Эффект важен как с фундаментальной точки зрения, так и для синтеза однородных ансамблей фотонных наногетероструктур высокого кристаллического совершенства, интегрированных с кремниевой электронной платформой. Разработана новая модель роста по механизму «пар-жидкость-кристалл» и состава полупроводниковых нитевидных нанокристаллов тройных соединений III-V. На ее основе предложены методы эпитаксиального синтеза InGaAs нитевидных нанокристаллов с варьируемой в широких пределах концентрацией индия. Разработаны новые методы выращивания осевых гетероструктур в нитевидных нанокристаллах с рекордной резкостью гетерограницы порядка монослоя.