День нанофизика: какие исследования проводят в ИФМ РАН

Вчера, 6 июля, учёные Института физики микроструктур РАН (входит в ФИЦ ИПФ РАН) отмечали День нанофизика. Это довольно сложное направление современной физики, и одно из самых перспективных. Исследованием наноструктур занимается большинство сотрудников ИФМ, но более подробно о своей работе нам рассказал стажёр-исследователь лаборатории эпитаксии гетероструктур Артём Перетокин.

- Какими исследованиями вы занимаетесь?

- Я занимаюсь исследованиями по изучению люминесцентных свойств наноостровков Ge(Si) встроенных в различные микрорезонаторы: двумерные фотонные кристаллы, микродиски, а также резонаторы Ми.

- В чем цель вашего исследования? Где его результаты можно использовать?

- Основная задача которую мы решаем — создание источников излучения ближнего ИК-диапазона на кремнии. Мы выбрали именно кремний, потому что этот материал — основной компонент в микроэлектронике, из него сделаны все чипы, процессоры и т.д. Чтобы увеличить скорость передачи информации между компонентами платы, например, процессором и памятью или между ядрами процессора, можно передавать информацию оптическими сигналами (светом), а не по проводам, как это происходит сейчас. Для этого нужен материал, который хорошо излучает и совместим с кремнием (сам же кремний излучает плохо). Самый перспективный вариант решения проблемы — использование самоформирующихся наноостровков Ge(Si). Их легко выращивать, и они совместимы с современной КМОП-технологией.

Для улучшения излучательных свойств наноостровков их можно встраивать в различные микрорезонаторы, например, фотонные кристаллы или резонаторы-Ми. За счёт взаимодействия оптически активной среды (наноостровков) с модами резонатора увеличивается интенсивность сигнала более чем на 2 порядка. Также в таких структурах можно наблюдать узкие спектральные линии, ширина которых сопоставима с шириной спектральной линии современных лазеров.

Ещё больше увеличить интенсивность сигнала можно, встраивая прецизионно наноостровки в максимумы поля моды фотонного кристалла или резонатора-Ми. В данном случае рост интенсивности будет происходить за счёт эффекта Парселла.

Таким образом, основная задача наших исследований — разработка оптимального дизайна структуры резонатора и расположения наноостровков, что позволит добиться наиболее интенсивной и узкой спектральной линии.

- Какие успехи есть в ваших исследованиях по этой теме?

- Из наиболее выдающихся достижений: нашей группой было показано усиление сигнала фотолюминесценции в фотонных кристаллах более чем на 2 порядка, а так же была экспериментально исследована зонная структура двумерного фотонного кристалла методом спектроскопии микро-ФЛ. Как нам известно, ранее такие исследования не проводились.