20-79-10422
20-79-10422 Интегральные устройства нанофотоники на основе изменяющих фазовое состояние халькогенидных полупроводниковых материалов
- Национальный проект «Наука и университеты»
- Федеральный проект «Развитие человеческого капитала в интересах регионов, отраслей и сектора исследований и разработок (Кадры)»
- Грант РНФ по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
- Руководитель работ: Лазаренко П.И. (ссылка на перс.страничку)
- Срок выполнения: 27.07.2010 – 30.07.2023
Проект посвящен применению перспективных функциональных материалов на основе халькогенидных полупроводниковых соединений в энергонезависимых интегральных элементах нанофотоники для обеспечения возможности изменения параметров оптического сигнала.
Халькогенидные полупроводниковые соединения, в частности материал Ge2Sb2Te5 и тонкие пленки на его основе, являются объектами интенсивных исследований и разработок в течение последнего десятилетия. Благодаря существенному изменению оптических и электрических свойств при фазовых превращениях между аморфным и кристаллическим состояниями, инициированных низкоэнергетическими импульсами тока или лазерного излучения, тонкие пленки Ge2Sb2Te5 уже нашли коммерческое применение в оптических дисках (DVD-RW, Blu-Ray) и электрической фазовой памяти с произвольным доступом (PCM, 3D X-Point). При этом большая величина оптического контраста и возможность формирования множества логических состояний за счет создания областей с различной степенью кристаллизации делает тонкие пленки Ge2Sb2Te5 перспективными для управления параметрами оптического сигнала в интегрально-оптических элементах нанофотоники. Однако первые экспериментальные образцы элементов, создаваемые в настоящий момент на основе тонких пленок Ge2Sb2Te5, обладают неоптимальными характеристиками, в частности высокими оптическими потерями, низким соотношением сигнал-шум, значительным энергопотреблением, а также низкой стабильностью. Для дальнейшего развития данного направления необходимо разработать подходы, которые позволят улучшить характеристики элементов нанофотоники на основе изменяющих фазовое состояние халькогенидных полупроводниковых материалов. В рамках проекта в качестве такого подхода предлагается использовать изменение химического состава функциональных тонких пленок Ge2Sb2Te5, представляющих собой чередующиеся с определенной последовательностью блоки GeTe и Sb2Te3. Изменение соотношения данных блоков, т.е. изменение химического состава по линии квазибанарного разреза GeTe-Sb2Te3, позволит варьировать оптические свойства, скорость и температуру кристаллизации, стабильность аморфного состояния при комнатной температуре и вероятность спонтанной кристаллизации, и, таким образом, обеспечит контролируемое изменение основных параметров разрабатываемых элементов.
Карточка проекта, поддержанного РНФ
Результаты
1. Petr Lazarenko, Vadim Kovalyuk, Pavel An, Aleksey Prokhodtsov, Alexander Golikov, Aleksey Sherchenkov, Sergey Kozyukhin, Ilia Fradkin, Galina Chulkova, and Gregory Goltsman , "Size effect of the Ge2Sb2Te5 cell atop the silicon nitride O-ring resonator on the attenuation coefficient", APL Materials 9, 121104 (2021) https://doi.org/10.1063/5.0066387
2. Глухенькая В., Ромашкин А., Якубов А., Лазаренко П., Шерченков А. Local structural rearrangements in Ge2Sb2Te5 thin films under thermal crystallization Book of Abstract SaintPetersburg OPEN 2021, – (год публикации – 2021).
3. Глухенькая В.Б., Ромашкин А.В, Якубов А.О., Лазаренко П.И., Шерченков А.А., Козюхин С.А. Локальные структурные перестроения в тонких пленках Ge2Sb2Te5 в процессе термической кристаллизации Аморфные и микрокристаллические полупроводники-2021, – (год публикации – 2021).
4. Лазаренко П., Ковалюк В., Ан П., Смаев М., Глухенькая В., Ситников А., Проходцов А., Якубов А. Функциональные тонкие пленки на основе легированного Sn полупроводника Ge2Sb2Te5 для интегральных многоуровневых оптических устройств. Тезисы докладов школы молодых ученых "Быстропротекающие электровзрывные, электронные и электромагнитные процессы в импульсной электронике и оптоэлектронике" БПИО-2020, С. 56-57. (год публикации – 2020).
5. Лазаренко П., Ковалюк В., Козюхин С., Ан П., Такац В., Проходцов А., Глухенькая В., Кулевой Т., Шерченков А., Гольцман Г. Sn-doped Ge2Sb2Te5 thin films for optical waveguide application 19th International Conference Laser Optics ICLO 2020., TuR9-p40 (год публикации – 2020).
6. П.И. Лазаренко, В. Ковалюк, П. Ан, В. Глухенькая, В. Такац, Т. Кулевой, А. Голиков, А. Якубов, А. Шерченков, С. Козюхин, Г. Гольцман Интегральные многоуровневых оптические устройства на основе функциональных тонких пленок Sn-Ge2Sb2Te5 Аморфные и микрокристаллические полупроводники-2021, – (год публикации – 2021)