Логин:
Пароль:

Работа №1276
Название работы
Разработка базовых методов синтеза полупроводникового материала с промежуточной зоной на основе наногетероструктур с квантовыми точками германия в кремнии
Автор работы
Войцеховский Александр Васильевич
Дата начала работы Дата окончания работы
2008-08-01 2009-10-31
Аннотация
Цель выполнения НИР:Разработка метода получения полупроводниковых наногетероструктур как материала с промежуточной зоной на основе плотного массива квантовых точек германия предельно малых значений в кремниевой матрице, объединенных квантовым транспортом носителей заряда, и экспериментально-теоретическое подтверждение особенностей его зонной диаграммы.Разрабатываемые на основе этого материала приборные структуры могут быть использованы в приборах нанофотоники, наноэлектроники, в наземных системах для создания модулей солнечной энергетики, а также в энергетических системах космического базирования. Созданные наногетероструктуры будут являться новой элементной базой для излучателей и фотоприемников телекоммуникационных систем нового поколения в спектральном диапазоне длин волн 1.3-1.6 мкм. Высокая радиационная стойкость, широкий диапазон рабочих температур и уникальные свойства разрабатываемого материала должны обеспечить создание новой элементной базы нанофотоники с высокими энергетическими и эксплуатационными характеристиками и увеличенным ресурсом работы.
Тип НИР Источник финансирования Объем финансирования Вид работы
ФЦП 1004000 Федеральное агентство по науке и инновациям Фундаментальная
Промежуточный реферат №1
Объектом исследования являются Si-Ge наноструктуры. Цель работы – разработка процесса синтеза полупроводниковой наногетероструктуры с промежуточной зоной на основе плотного массива квантовых точек Ge предельно малых размеров в кремниевой кристаллической матрице и экспериментальное подтверждение эффективности применения этого материала в качестве фотопреобразователя солнечной энергии. Поставленные в НИР задачи на данном этапе решались путем анализа возможностей создания наногетероструктур, как материала с промежуточной зоной на основе плотного массива квантовых точек германия в кремнии; разработкой метода синтеза полупроводникового материала на основе наногетероструктур с квантовыми точками германия в кремнии; созданием теоретической модели расчета спектральных характеристик и экспериментальных исследований оптических свойств материала с промежуточной зоной на основе наногетероструктур Ge-Si. В результате исследований проведен анализ научно-технической литературы по созданию наногетероструктур, как материала с промежуточной зоной на основе плотного массива квантовых точек германия в кремнии. Проведены патентные исследования. Проведен анализ преимуществ фотопреобразователей на основе Ge-Si наногетероструктур, как материала с промежуточной зоной, по сравнению с существующими аналогами. Проведена оценка экономической эффективности от внедрения фотопреобразователей на основе Ge-Si наноструктур в системы преобразования солнечного света и теплового излучения в электричество. Разработан метод синтеза полупроводникового материала на основе наногетероструктур с квантовыми точками германия в кремнии с плотностью 1011 – 1012 см2 и латеральными размерами до 10 нм. Разработан метод увеличения плотности и уменьшения разброса по размерам квантовых точек. Изготовлены образцы полупроводникового материала на основе наногетероструктур с квантовыми точками германия в кремнии. Разработана общая методика проведения исследований свойств наногетероструктур Ge-Si. Проведены экспериментальные исследования оптических свойств наногетероструктур на основе квантовых точек германия в кремнии. Разработана физико-математическая модель формирования спектральных характеристик наногетероструктур Ge-Si, как материала с промежуточной зоной. Разработана методика проведения экспериментальных исследований электрофизических характеристик приборных структур на основе наногетероструктур Ge-Si с квантовыми точками.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02200900636 Дата регистрации ИК: 2009-02-10
Промежуточный реферат №2
ОТЧЕТ О ПАТЕНТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ Квантово-размерные структуры на основе материальной системы Si-Ge, обладая хорошими фотоэлектрическими характеристиками, высокой радиационной стойкостью и рядом других преимуществ, относятся к наиболее перспективным материалам при разработке высокоэффективных фото- и термопреобразователей. Исследуемым объектом является разработка способа синтеза структуры с нанокластерами германия в кремниевом монокристаллическом слое. Характерной особенностью этих структур является наличие промежуточной зоны, ширина которой меньше, чем у исходного материала и, как результат, более широкий спектральный рабочий диапазон. Недостатком всех известных способов получения квантово-размерных структур на основе Si-Ge является сложность получения однородного массива квантовых точек высокой плотности. Объект исследований позволяет решить задачу за счет возможностей контроля процессов роста in situ (т.е. непосредственно в процессе роста структур), а также возможности использования низких температур для роста слоев. В основе решения этой задачи лежит разработка способов подготовки поверхности кремниевых пластин и режимов эпитаксиального роста, обеспечивающих термодинамические и кинетические условия образования однородного распределения нанокластеров германия, не содержащих включений кремния. Объект исследования относится к области нанотехнологий полупроводниковых материалов и может быть использован в технологических циклах получения квантово-размерных структур Si-Ge, которые являются основой для производства высокоэффективных преобразователей оптической и тепловой энергии в электрическую, в частности, солнечных батарей для космических станций и малогабаритных возобновляемых источников энергии для электронных устойств различного назначения. Следует особо отметить новизну объекта исследования. Первое сообщение о возможности создания квантово-размерных структур появилось в 1986 г., а первый патент на способ создания таких структур получен в 1994 г.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02200900636 Дата регистрации ИК: Не указана
Промежуточный реферат №3
Объектом исследования являются Si-Ge наноструктуры. Цель работы - разработка метода синтеза плупроводниковой наногетероструктуры с промежуточной зоной на основе плотного массива квантовых точек Ge предель номалыхразмеров в кремниевой, и экспериментально-теоретическое подтверждение применения этого материала в качестве фотопреобразователя солнечной энергии. Представленные в НИР задачи на данном этапе решались путем: оптимизации метода синтеза полупроводникового материала на основе многослойных наногетероструктур с квантовыми точками германия в кремнии; изготовления лабораторных образцов полупроводниковых наногетероструктур; расчетом спектральных характеристик и экспериментальных исследований характеристик наногетероструктур как материала с промежуточной зоной; сравнением расчетных и экспериментальных результатов исследований. В результате исследований проведен анализ современных научно-технических данных по спектральным характеристикам полупроводниковых наногетероструктур на основе квантовых точек германия в кремнии. Прведена оптимизация метода синтеза полупроводникового материала на основе многослойных наногетероструктур с квантовыми точками германия в кремнии. Изготовлены лабораторные образцы полупроводниковых наногетероструктур Ge-Si. Рассчитаны спектральные характеристики наногетероструктур как материала с промежуточной зоной. Разработаны методики проведения измерения характеристик Ge-Si наногетероструктур. Проведены экспериментальные исследования хараетристик наногетероструктур с промежуточной зоной на основе квантовых точек германия в кремнии. Проведено сравнение расчетных и экспериментальных результатов наногетероструктур.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02200901605 Дата регистрации ИК: 2009-03-31
Промежуточный реферат №4
Объектом исследования являются Si-Ge наноструктуры. Цель работы – разработка метода синтеза полупроводниковой наногетероструктуры с промежуточной зоной на основе плотного массива квантовых точек Ge предельно малых размеров в кремниевой кристаллической матрице, объединенных квантовым транспортом носителей заряда, и экспериментально-теоретическое подтверждение применения этого материала в качестве фотопреобразователя солнечной энергии. Поставленные в НИР задачи на данном этапе решались путем: разработки лабораторной технологии управляемого синтеза полупроводниковых наногетероструктур; изготовлением лабораторных макетов фотопреобразователей солнечного излучения; расчетом и экспериментальными исследованиями характеристик фотопреобразователей на основе Ge-Si наногетероструктур. В результате исследований разработана лабораторная технологическая инструкция синтеза полупроводниковых наногетероструктур на основе кремния с квантовыми точками германия нанометровых размеров. Изготовлены лабораторные макеты фотопреобразователей солнечного излучения. Разработаны методики проведения оптических исследований экспериментальных образцов фотопреобразователей. Расчитаны характеристики фотопреобразователей на основе Ge-Si наногетероструктур с учетом промежуточной зоны. Проведены экспериментальные исследования характеристик фотопреобразователей на основе Ge-Si фоточувствительных структур. Проведены измерения лабораторных макетов фотопреобразователей. Проведено сравнение расчетных и экспериментальных результатов исследований фотопреобразователей. Проведена разработка и корректировка физико-математической модели формирования спектральных характеристик фотопреобразователей на основе Ge-Si наноструктур. Разработаны методики проведения экспериментальных исследований фотоэлектрических характеристик приборных структур на основе наногетероструктур Ge-Si с квантовыми точками. Разработана эскизная конструкторская документация на макеты фотопреобразователей солнечного излучения на основе наноструктур Ge-Si. Проведена технико-экономической оценка рыночного потенциала полученных результатов.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201050851 Дата регистрации ИК: 2010-01-29
Заключительный реферат
Объектом исследования являются Si-Ge наноструктуры. Цель работы – разработка метода синтеза полупроводниковой наногетероструктуры с промежуточной зоной на основе плотного массива квантовых точек Ge предельно малых размеров в кремниевой кристаллической матрице, объединенных квантовым транспортом носителей заряда, и экспериментально-теоретическое подтверждение применения этого материала в качестве фотопреобразователя солнечной энергии. Поставленные в НИР задачи на данном этапе решались путем: оптимизации лабораторной технологии управляемого синтеза полупроводниковых наногетероструктур; установлением связи электрических и оптических параметров наногетероструктур с предельными характеристиками фотопреобразователей на их основе; проведением дополнительных экспериментальных исследований характеристик Ge-Si наногетероструктур; оценкой фундаментальных ограничений характеристик фотопреобразователей; проведением дополнительных патентных исследований; оценкой полноты решения задач и эффективности полученных результатов; оценкой возможности создания конкурентоспособной продукции и разработкой рекомендаций по использованию результатов проведенных НИР; разработкой проекта ТЗ на выполнение ОТР. В результате исследований разработана лабораторная технология управляемого синтеза полупроводниковых наногетероструктур на основе кремния с квантовыми точками германия нанометровых размеров. Установлены связи электрических и оптических параметров наногетероструктур с предельными характеристиками фотопреобразователей на их основе. Проведены дополнительные экспериментальные исследования фотоэлектрических характеристик Ge-Si наногетероструктур. Проведена оценка фундаментальных ограничений характеристик фотопреобразователей. Проведены дополнительные патентные исследования по ГОСТ Р 15.011-96. Проведена оценка полноты решения задач и эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем. Оценены возможности создания конкурентоспособной продукции и разработаны рекомендации по использованию результатов проведенных НИР. Разработан проекта ТЗ на выполнение ОТР. ОТЧЕТ О ПАТЕНТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201050852 Дата регистрации ИК: 2010-01-29
Заказчик
Федеральное агентство по науке и инновациям, федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» Мероприятие 1.3. Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов" шифр 2008-3-1.3-07-23, шифр заявки 2008-3-1.3-07-23-001, ГК 02.513.12.3027
ГРНТИ УДК Инвентарный номер Госшифр Госконтракт Договор
29.19.22 ( ФИЗИКА. Физика твердых тел. Физика наноструктур. Низкоразмер-ные структуры. Мезоскопические структуры. )
621.31:535.215; 424908 2008-3-1.3-07-23-001 02.513.12.3027
Ключевые слова
Предполагаемый результат работы
Отчет
Организации соисполнители
Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН, г. Новосибирск (ИФП СО РАН)
Государственный учет результатов НИОКР в БД РНТД Минобрнауки РФ
Получить полный доступ
Основание к регистрации темы (электронный вариант)
Только для служебного пользования
   
2007 © ОНТИ НУ ТГУ
E-mail: onti@sun.lib.tsu.ru
Тел: 52-76-99