Лучшие проекты учёных Алфёровского университета за 2023 год

Проект Лаборатории эпитаксиальных нанотехнологий,
руководитель – зав. лабораторией, д.ф.-м.н. Цырлин Г.Э.
Новые гексагональные материалы на основе нанокристаллов AlGaAs на подложке на Si (111)

Впервые в мире были синтезированы и изучены новые уникальные наноструктуры – нанопроволоки, состоящие из стержня и оболочки. Стержень из одного материала - это AlGaAs (алюминий-галлий-мышьяк). А оболочка вокруг стержня AlGaAs другого состава - выше по содержанию Al. Такая структура получалась в процессе выращивания методом молекулярно-пучковой эпитаксии. При этом если переключать различные источники материалов, можно сформировать ограниченную квантовую точку - участок материала с другим компонентным составом внутри этого стержня - внутри нанопроволоки. Поскольку данная структура обладает нетипичной кристаллической структурой - вместо кубической она гексагональная, то это материал совершенно нового рода. Теоретически были определены оптические и физические свойства нового материала: была рассчитана зона проводимости в материале AlGaAs с гексагональной кристаллической решеткой и рассчитаны зонные диаграммы таких структур.

Такой нитевидный кристалл, состоящий из стержня с квантовой точкой внутри и оболочки, по сути является источником одиночных фотонов. Если изменять размер внутреннего стержня, то будет меняться длина волны испускаемого света.

Зачем же это нужно? Для создания источников излучения одиночных фотонов для квантовой криптографии, для различных компьютерных квантовых вычислений. Отличительной особенностью таких наноструктур является то, что они были синтезированы на относительно дешёвых кремниевых подложках. А это позволяет интегрировать оптические фотонные элементы с хорошо технологически развитой кремниевой электроникой. А это путь к интегральной фотонике будущего!