Теория наноструктур

Ответственный исполнитель НИР по направлению: Лаборатория теории наноструктур

1. Изучение процессов релаксации, излучения и энергообмена в диэлектрических слоях со сформированными в них ансамблями нанокристаллов кремния.

2. Исследование интерференционных квантовых эффектов в квантовых точках, квантовых кольцах и джозефсоновских сверхпроводящих структурах.

3. Создание математического обеспечения для проектирования и моделирования искусственных наноструктур.

1. Изучение процессов релаксации, излучения и энергообмена в диэлектрических слоях со сформированными в них ансамблями нанокристаллов кремния.

Работы лаборатории «Теории наноструктур» в этом направлении включают:

- Изучение искусственных сред с принципиально новой архитектурой, в основе которых лежат иерархические массивы металлических и полупроводниковых нанокристаллов, встроенных в диэлектрические матрицы.

- Исследование возможностей управления энергопереносом в диэлектрических слоях с внедренными в них металлическими и полупроводниковыми нанокластерами.

- Изучение новых механизмов миграции  фотовозбужденных носителей  и фотолюминесценции в плотных ансамблях кремниевых нанокристаллов и экситон-плазмонных кристаллах.

Проводимое в лаборатории теоретическое исследование оптических, волноводных и транспортных свойств ансамблей нанокристаллов кремния, сформированных в диэлектрических оксидных слоях, объединяет в себе широкий круг вопросов и проблем, связанных с пониманием основных механизмов энергообмена и релаксации в ансамблях нанокристаллов, оценкой интенсивности этих механизмов, а также анализом возможности использования подобных структур в качестве активных сред, способных осуществлять управляемый пространственный безызлучательный перенос электромагнитной энергии. Безызлучательный энергоперенос посредством миграции экситонов по массиву нанокристаллов и излучательная релаксация электронно-дырочных пар внутри нанокристаллов представляют собой конкурирующие процессы, влияющие на эффективность друг друга. В зависимости от предполагаемой реализации и применения такого типа гетерослоев с нанокристаллами кремния, один из процессов может оказаться полезным, а другой будет являться помехой для осуществления первого. Важно, поэтому, выяснить, при каких условиях будет доминировать тот или иной механизм энергетической релаксации в массиве нанокристаллов, и каким образом можно было бы воздействовать на относительную эффективность конкурирующих процессов.

С этой целью сотрудниками лаборатории проводятся расчеты характерных значений вероятностей (скоростей) различных релаксационных процессов, протекающих в массивах нанокристаллов кремния, в частности, таких процессов как: излучательная межзонная рекомбинация, Оже-рекомбинация, захват возбужденных носителей на оборванные связи, туннельная миграция электронов и дырок по массиву, экситонный перенос. Далее исследуется зависимость скоростей процессов от различных параметров системы, в качестве которых рассматриваются размеры нанокристаллов, их плотность в массиве, определенная «архитектура» расположения нанокристаллов, и т.д. Одним из важных параметров, требующих учета в теоретических расчетах, является концентрация легирующей примеси, введение которой позволяет влиять на интенсивность релаксационных процессов в массиве нанокристаллов.

Последующее исследование планарных диэлектрических композиций со встроенными в них массивами нанокристаллов кремния связано с моделированием в них процессов люминесценции и энергообмена, и анализом возможных методов управления этими процессами. В перспективе, целью такого моделирования является компьютерное проектирование активных наноструктурированных сред с принципиально новой архитектурой, призванных обеспечивать существование в них слабозатухающих возбуждений с заданной длиной волны и минимальным затуханием.

2. Исследование интерференционных квантовых эффектов в квантовых точках, квантовых кольцах и джозефсоновских сверхпроводящих структурах.

(текста пока нет)

3. Создание математического обеспечения для проектирования и моделирования искусственных наноструктур.

(текста пока нет)