Наноразмерные источники излучения на основе пленок и микрокристаллов CsPbBr3 с электрическим управлением при процессах неупругого туннелирования электронов

Название НИОКТР	Наноразмерные источники излучения на основе пленок и микрокристаллов CsPbBr3 с электрическим управлением при процессах неупругого туннелирования электронов
Аннотация	Создание наноразмерных источников фотонов с электрическим управлением является важной областью исследований в интегральной оптоэлектронике. Несмотря на преимущества, традиционные решения, такие как полупроводниковые лазеры Фабри-Перо, микродисковые или вертикально излучающие лазеры имеют резонаторы с размерами, значительно превышающими рабочую длину волны, что ограничивает плотность компоновки элементов на чипе. Перспективной альтернативой в реализации локальных источников света является использование туннельного контакта. Излучение света из туннельного контакта металл-диэлектрик-металл (МДМ) впервые было экспериментально продемонстрировано в пионерской работе Ламбе и Маккарти [1]. Явление генерации фотонов интерпретировалось в терминах неупругого туннелирования электронов (НТЭ). Основным преимуществом такого типа источников был варьируемый спектр излучения, определяющийся величиной приложенного напряжения к берегам туннельного контакта (hv<eV), и высокая скорость работы в импульсном режиме (порядка 1 ГГц). Однако, у систем типа МДМ есть один существенный недостаток: эффективность генерации фотонов в процессе НТЭ низка: один фотон на 10^4-10^6 электронов. Таким образом, задача увеличения квантовой эффективности данных процессов является чрезвычайно актуальной. Галогенидные перовскиты зарекомендовали себя как перспективная платформа для разработки оптоэлектронных структур, таких как солнечные элементы, фотодетекторы, светодиоды и лазеры. На основе перовскитов созданы нанолазеры, пока работающие только при оптическом возбуждении. Актуальной и нерешенной задачей в области перовскитной оптоэлектроники является создание компактных источников излучения с электрическим управлением и перестройкой длины волны излучения без варьирования состава перовскита. Для решения этой задачи в данном проекте предлагается исследовать туннельный контакт металл-диэлектрик-перовскит (МДП), обеспечивающий рождение фотонов при НТЭ. Применение оптических наноантенн из перовскитов в качестве одного из берегов туннельного контакта обеспечит увеличение квантовой эффективности за счет эффекта Парселла, обусловленного увеличенной локальной плотностью оптических состояний (ЛПОС) в системе. Так, можно сделать вывод, что выбранная тематика является крайне важной и актуальной. Целью проекта является поиск и изучение физических механизмов излучения фотонов при протекании электрического тока через туннельный контакт МДП в перовскитных микро- и наноструктурах. Ключевой особенностью таких структур является увеличенная ЛПОС, стимулирующая процесс НТЭ, что открывает возможности для создания сверхкомпактных эффективных источников излучения, управляемых внешними электрическими сигналами. Важной особенностью проекта является использование сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) для создания туннельного котакта МДП. Это позволит увеличить квантовый выход фотонов за счет уменьшения площади контакта. Варьируя величину приложенного электрического напряжения к туннельному контакту, возможно управлять спектром излучения. Также, использование СТМ литографии позволит создать наноструктуры с заданной геометрией и исследовать их в ходе одного эксперимента. При приложении высоких электрических напряжений (порядка 10 В) между зондом СТМ и перовскитом возможно локальное изменение свойств его поверхности, что обеспечит создание наноструктур, выступающих в качестве оптических наноантенн. Применяя СТМ можно эффективно исследовать процессы рождения фотонов при НТЭ, а также локально изменять оптические свойства системы. Проводя анализ туннельных вольт-амперных характеристик (ВАХ), можно выявлять особенности на ВАХ и связывать их с увеличенной ЛПОС. Данный подход является оригинальным. Успешное решение поставленных задач откроет путь к созданию фотонных интегральных чипов, использующих в своем составе локальные перовскитные источники излучения с электрическим управлением.
Доступ к ОКОГУ исполнителя	False
Количество связанных РИД	0
Количество завершенных ИКРБС	0
Сумма бюджета	21000.0
Дата начала	2025-05-29
Дата окончания	2027-12-31
Номер контракта	25-19-00666
Дата контракта	2025-05-29
Количество отчетов	3
УДК	539.23 539.216.1
Количество просмотров	9
Руководитель работы	Мухин Иван Сергеевич
Руководитель организации	Наумов Александр Рудольфович
Исполнитель	ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ АКАДЕМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Ж.И. АЛФЕРОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК"
Заказчик	Российский научный фонд
Федеральная программа	Отсутствует
Госпрограмма	—
Основание НИОКТР	Грант
Последний статус	2025-08-13 09:11:09 UTC, 2025-08-13 09:11:09 UTC
ОКПД	Нет
Отраслевой сегмент	—
Минздрав	—
Межгосударственная целевая программа	—
Ключевые слова	нанофотоника; перовскитные материалы; сканирующая туннельная микроскопия; оптические наноантенны; неупругое туннелирование электронов; Компактные источники излучения
Соисполнители	ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИТМО"
Типы НИОКТР	Фундаментальное исследование
Приоритетные направления	—
Критические технологии	—
Рубрикатор	29.19.22 - Физика наноструктур. Низкоразмерные структуры. Мезоскопические структуры
OECD	—
OESR	Физика конденсированного состояния (включая физику твердого тела, сверхпроводимость)
Приоритеты научно-технического развития	а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
Регистрационные номера	—