16-ый Международный симпозиум "Наноструктуры: физика и технология".

Аналитический обзор.

С 13 по 18 июля 2008 года во Владивостоке проходил 16-ый Международный симпозиум "Наноструктуры: физика и технология" под председательством выдающегося ученого современности, лауреата Нобелевской премии по физике, вице-президента Российской академии наук, академика Жореса Ивановича Алферова. На симпозиум собрались более 150 ученых из 13 стран мира: Венгрии, Германии, Китая, Мексики, России, США, Тайваня, Турции, Франции, Чешской Республики, Швеции, Южной Кореи и Японии. Симпозиум включал две пленарные сессии по 2 доклада по 40 минут (после открытия и перед закрытием симпозиума) и 13 тематических секций с приглашенными и устными докладами, охватывающими все разделы физики и технологии наноструктур. Всего на симпозиуме было представлено 138 докладов. Они были отобраны международным Программным комитетом из более чем 160 присланных докладов с использованием в качестве критерия отбора среднего балла, выставленного несколькими (до 13 на каждый доклад) экспертами по десятибалльной шкале. На тематических секциях было заслушано 12 приглашенных докладов по 30 минут и 46 устных докладов по 20 минут. На трех стендовых сессиях было обсуждено 76 докладов. В работе симпозиума принимали участие представители 16 институтов Российской академии наук и 8 университетов Российской Федерации. Соавторами представленных устных и постерных докладов были у ченые из более 80 международных и российских организаций, в том числе из 18 стран мира. Общее количество участников и слушателей составило более 150 человек. Представители спонсоров сделали дополнительно к программе 6 устных докладов, посвященных последним достижениям в развитии экспериментальной техники в области нанотехнологий, фотоники и оптоэлектроники.

Наиболее многочисленными были секции "Лазеры и оптоэлектронные приборы", "Характеристики наноструктур" (2 подсекции) и " Технология наноструктур" (2 подсекции). На них было сделано 65 устных и постерных докладов. Наименее представительными были секции "Явления туннелирования", "Микрополости и фотонные кристаллы" и "Нитридные наноструктуры", на которых было заслушано всего 9 докладов. На остальных секциях было сделано от 6 до 14 докладов.

Рассмотрим подробнее основные результаты, представленные на всех секциях. На открывающей пленарной секции были сделаны 2 доклада. В первом докладе профессора С. Таруча (Япония) сообщалось о возможности управления спинами электронов и ядер в наноструктурах с помощью электронов и о перспективах использования этого явления в спинтронике. Во втором докладе академик В.И. Сергиенко (Владивосток, Россия) рассказал об успехах в разработке нового класса структурированных сорбционных материалов с наноразмерными порами (1-20 нм), которые наиболее успешно используются для очистки жидких радиоактивных отходов от радионуклидов.

В первой тематической секции "Инфракрасные и микроволновые явления в наноструктурах" был сделан один приглашенный и два устных доклада. Остальные 3 доклада рассматривались в постерной сессии. В приглашенном докладе профессор В. Рыжий (Япония) дал обзор нескольких новых концепций приборов дальнего инфракрасного диапазона и в терагерцовой области длин волн на основе графеновых наноструктур. На основе данных наноструктур были рассмотрены графеновый лазер и графеновый фототранзистор. Рассмотрены физические принципы работы данных приборов. Развиты теоретические модели приборов и проведена оценка их характеристик. В первом устном докладе профессор Я. Кислинский (СФ ИРЭ РАН, Саратов) сообщил об изготовлении Джозевсоноского перехода на основе тонкопленочной структуры Nb/Au/(Ca1-xSrx)Cuo2/Yba2Cu3O7-d с антиферромагнитным слоем (Ca1-xSrx)Cuo2. При этом была использована лазерная абляция и ионное травление. Обнаружен широкий диапазон плотностей (1-100 А/см2) сверхпроводящих токов в Джозефсоновском переходе при 4.2 К, а также значительное отклонение высокочастотных динамических характеристик за счет формирования второй гармоники в сверхпроводящем токе с долей от 10 до 40%. Во втором устном докладе профессора В. Попова (ИРЭ РАН, Москва) показана теоретически возможность усиления терагерцового излучения в линейке полевых транзисторов за счет эффекта нестабильности плазменных осцилляций. Установлено, что связь нестабильных плазмонов с терагерцовым излучением усиливается пропорционально квадрату числа транзисторов в линейке с изолированными каналами с двумерным электронным газом. Показано, что наиболее эффективное усиление терагерцового излучения наблюдается при малых токах стока вдалеке от режима насыщения тока.

Во второй тематической секции "Лазеры и оптоэлектронные приборы" были представлены два приглашенных и шесть постерных докладов. Первый приглашенный доклад сделал профессор В. Гайслер (ИФП СО РАН, Новосибирск). В нем был дан обзор последних достижений в развитии однофотонных эмиттеров, изготовленных на основе полупроводниковых квантовых точек. Специальное внимание в докладе было уделено развитию однофотонных источников света с электрически возбуждаемой одиночной квантовой точкой. Показано, что данные однофотонные источники очень привлекательны для практических применений в области квантовой криптографии и квантовых компьютерных систем. Второй приглашенный доклад был сделан профессором А. Ковшом (Германия) в соавторстве с учеными из Германии, США и России (СП ФТЦ ИО РАН, С.-Петербург). Он был посвящен разработке нового подхода в создании компактных и недорогих систем плотного разделения-мультиплексирвания длин волн (ПРМДВ) с использованием одного лазера способного эмиттировать достаточное количество спектрально разделенных каналов. Такой подход является особенно перспективным для будущей кремниевых фотонных интегральных схем, поскольку все системы или их большинство могут быть интегрированы с кремниевой подложкой. Требуемое количество оптических сигналов могут быть выбраны из одного источника с использованием полоскового фильтра и затем спектрально разделены с помощью де-мультиплексора (или упорядоченного (матричного) волновода (МВ)). Преобразование электрического сигнала в оптический происходит в кремниевых фотонных модуляторах. Модулированные каналы затем объединяются вместе с помощью МВ-мультиплексора. Эти мультиплексоры и РМДВ элементы могут быть связаны друг с другом с помощью планарных волноводов и интегрированы вместе в один кремниевый фотонный чип. Поскольку лазерный эффект на основе кремниевых приборов еще находится в разработке, то будущие интегральные схемы будут в основном включать А3В5 лазеры, интегрированные в кремниевый чип. Подходящим кандидатом для такого мультиволнового эмиттера является Фабри-Перо лазер. Для расширения лазерного спектра и получения мультиволнового эмиттера использовали лазер на квантовых токах, который имел широкий спектр излучения (около 50 нм) с более чем 220 модами излучения. После фильтрации и внешней модуляции получены 10 индивидуальных мод с низким шумом. Такие моду могут быть использованы для создания систем ПРМДВ.

Из устных докладов наиболее заметным и интересным был доклад профессора С. Иванова (ФТИ РАН, С-Петербург), посвященный инжекционным лазерным преобразователям фиолетового излучения в зеленое излучение. Авторами созданы интегральные лазерные преобразователи с квантовой эффективностью 1% на основе гетероструктур CdSe/ZnSe/ZnMgSSe с квантовыми точками CdSe. Показано, что максимальная квантовая эффективность и максимальная выходная мощность в 8 мВт достигается при 5 слоях квантовых точек ZnSe в выращенной гетероструктуре. Эффективные зеленые полупроводниковые лазеры с электроннолучевой накачкой были рассмотрены в докладе доктора С. Сорокина (ФТИ РАН, С.-Петербург). Лазерная структура была создана на основе волноводной сверхрешетки толщиной 0.6 мкм с включением 10 слоев эквидистантно расположенных квантовых точек CdSe/ZnSe. Максимальная световая мощность в импульсе составила 12 Вт при квантовой эффективности 8.5% на одну грань при длине волны излучения 542 нм при комнатной температуре. Данная эффективность излучения получена авторами впервые. Интересная конструкция лазера с наклонным резонатором была предложена в докладе профессора Л. Карачинского (ФТИ РАН, С.-Петербург). Лазер излучает длину волны 970 нм и построен на системе AlGaAs//GaAs. Оптический резонатор данного лазера пропускает только одну наклонную оптическую моду, обеспечивая режим селективной длины волны. Показана высокая температурная стабильность лазерной длины волны (0.13 нм/К), низкие плотности порогового тока (300 А/см2), высокая выходная мощность (более 7 Вт в импульсной моде и более 1.5 Вт - в непрерывной моде излучения) и низкая вертикальная дальнеполевая дивергенция луча (около 20о). Полученные результаты показали, что данные лазеры являются хорошими кандидатами для дешевых высокоэнергетических одномодовых (970 нм) краевых эмиттеров с узким расхождением луча. В докладе профессора В. Алешкина (ИФМ, Н. Новгород) и его коллег представлена конструкция стыкового GaAs/InGaAs/InGaP лазерного диода на квантовых ямах, который обеспечивает создание двух близких мод излучения при комнатной температуре в среднем инфракрасном диапазоне длин волн (8-9 мкм) с разделением мод около 1 мкм. Для обеспечения параметров излучения в лазерном диоде использовали специальный асимметричный волновод и низколегированную подложку для минимизации потерь в среднем ИК-диапазоне и фазового рассогласования.

Третья тематическая сессия "Наноструктуры и науки о жизни" были представлены одним приглашенным докладом и одним устным докладом. В докладе чл.-корр. РАН Ю.Н. Кульчина (ИАПУ ДВО РАН, Владивосток) дан обзор результатов исследований физических и биохимических свойств спикул морских стеклянных губок, которые формируются в процессе биосилификации - использовании кремния в качестве биологического материала для строительства скелета губок. Данный процесс использован природой более 525 миллионов лет назад на больших глубинах в океане. Показано, что и другие типы морских организмов (например, диатомовые водоросли) имеют подобные скелеты на основе кремния. Для всех подобных организмов скелеты состоят из наночастиц диоксида кремния с размерами 20-400 нм, которые самоформируются в процессе биосилификации. Этот процесс управляется с помощью специальной программы, записанной в генетическом коде протеинов, ответственных за выделение кремния из морской воды с растворенными в ней примесями при нормальных условиях. В докладе представлены результаты исследования структурных, механических, биохимических и оптических свойств спикул морских губок. Установлено, что спикулы морских губок представляют собой натуральный фотонный кристалл, который перспективен для нанофотоники. Они обладают нелинейными оптическими свойствами, которые могут быть использованы для создания активных оптических приборов. В устном докладе А. Галкиной (ИАПУ ДВО РАН, Владивосток) были представлены результаты сравнительного анализа структурных, механических и биохимических свойств трех типов стеклянных спикул морских губок. Структурные свойства были исследованы методами оптической, сканирующей электронной и атомной силовой микроскопии. Распределение химических элементов и определение состава компаундов по поперечным и продольным сечениям спикул проводили с использованием метода рентгеновской спектроскопии с анализом энергетической дисперсии. На основе проведенного анализа показана корреляция свойств спикул с их функциональным назначением и оптическими свойствами.

В четвертой тематической секции "Металлические наноструктуры" были представлены три устных доклада. В первом докладе профессор В.Ли (Тайвань) сообщил о сосуществовании сверхпроводимости и ферромагнетизма в наночастицах олова. Ферромагнитная спиновая поляризация наблюдалась при размерах наночастиц олова 14 нм и 16 нм и имела Ланжевеновую форму профиля намагниченности от приложенного магнитного поля. Одновременное наблюдение ферромагнитной спиновой поляризации и сверхпроводимости было замечено только для наночастиц олова с размером 14 нм. Переход в сверхпроводящее состояние был обнаружен при Т=4.05 К. Наличие магнитного поля в сверхпроводящей фазе подтверждает режим, в котором магнитная восприимчивость и намагничивание возрастают с уменьшением температуры. Наличие этих факторов по мнению автора доклада доказывает сосуществование ферромагнитной спиновой поляризации и сверхпроводимости при низких температурах. В докладе доктора В. Гуртового (ИПМ РАН, Черноголовка) рассмотрено явление осцилляций магнитного поля во множественных асимметричных сверхпроводящих кольцах диаметром 1 мкм при температуре менее 1.3 К. Для исследований использовали структуру с 667 асимметричными кольцами, на которой исследовали эффективность выпрямления переменного тока, выпрямленное напряжение и осцилляции критического тока. Обнаружено высокое соотношение сигнал - шум, которое позволяет измерять эффективность выпрямления в области флуктуаций сверхпроводящего перехода и вокруг него путем приложения калиброванного источника "белого" шума. В третьем устном докладе доктора Т. Комиссаровой (ФТИ РАН, С.-Петербург) рассмотрен фотовольтаический эффект в пленках InN с кластерами In. Для них были сняты температурные и спектральные зависимости фототока и спектральные зависимости коэффициента поглощения. Авторы обнаружили, что край фундаментального поглощения в спектре фототока сдвинут в сторону больших энергий фотонов по сравнению с оптическим краем поглощения. Ими выдвинуто предположение, что это является доказательством существования дополнительных оптических потерь, индуцированных локальными плазмонами, которые возбуждены в индиевых кластерах. Из анализа температурных зависимостей фототока в области низких и высоких температур установлено, что носители заряда локализуются на кластерах при низких температурах.

С тематической секции "Явление туннелирования" было сделано два устных доклада. В первом докладе профессор Ю. Латышев (ИРЭ РАН, Москва) рассказал об основах нового метода внутрислоевой магнитно-туннельной спектроскопии, которая может быть использована для исследования электронных энергетических спектров в графите. На основе структуры, содержащей 20-30 графеновых слоев, проведены измерения туннелирования в магнитном поле. На спектрах туннелирования обнаружены сильные пики, соответствующие переходам между уровнями Ландау. Показано, что одиночный графеновый слой контролирует туннелирование электронов перпендикулярно тонким графитовым образцам. Во втором докладе профессор Н. Котельников (ИРЭ РАН, Москва) рассмотрел особенности формирования отрицательного дифференциального сопротивления в туннельных Шоттки структурах с двумерными каналами. Экспериментально продемонстрировано, что проводимость уменьшается с увеличением смещения в туннельной Al/GaAs Шоттки структуре с дельта-легированном 2D канале n-типа проводимости. Показано, что проводимость уменьшается из-за увеличения высоты туннельного барьера и соответствующего падения прозрачности туннельного барьера с ростом смещения. Проведенные теоретические вычисления показали хорошее совпадение с экспериментальными данными и показали, что предложенный механизм ведет к появлению отрицательного дифференциального сопротивления, если разделение между подзонами в 2D канале достаточно большое. Предложены две гетероструктуры Al/InAlGaAs/IalAs и Ti/GaN/AlGaN с туннельными Шоттки барьерами, в которых в которых предсказано появление отрицательного дифференциального сопротивления.

Шестая тематическая секции "Характеристики наноструктур" состояла из двух подсекций. В первой подсекции "Характеристики наноструктур" было сделано три устных доклада, а во второй подсекции "Характеристики наноструктур - силициды" - один приглашенный и три устных доклада. В первом докладе профессора В. Алешкина (ИФМ, Н. Новгород) и его коллег представлены результаты экспериментального и теоретического исследования пиков примесного фототока в спектральной области, соответствующей энергии продольных оптических фононов в n-типе InP. С помощью холловских измерений доказана высокая степень компенсации в выращенных эпитаксиальных слоях InP. Показано, что развитая теория адекватно объясняет пики примесного фототока, наблюдаемые в пленках InP. Во втором докладе профессор З. Красильник (ИФМ, Н. Новгород) и его коллеги исследовали пикосекундную динамику пропускания в GaAs/InGaAs гетероструктуре с квантовой ямой методом накачки пробы при стогом оптическом возбуждении. Показано, что пропускание увеличивается при характеристических энергиях фононов благодаря заселению состояний в квантовых ямах. После возбуждающего импульса через 0.25 - 0.9 псек в структуре обнаружены быстрые отрицательные изменения пропускания. В третьем устном докладе доктор Р. Ромашко (ИАПУ ДВО РАН, Владивосток) представил возможности экспериментальной мультиканальной адаптивной измерительной системы для метрологии в субнанометровом диапазоне. Показано, что адаптивный интерферометр, основанный за записи диффузионных голограмм в полупроводниковом рефрактивном кристалле, достигает чувствительности только в 5.7 раз меньшей, чем наивысшая чувствительность, которая достижима в неадаптивных классических интерферометрах, не имеющих потери. Достигнут предел практической обнаружимости, который позволяет надежно детектировать перемещение объекта или колебания с амплитудой менее 1 пм. Мультиплексирование нескольких динамических голограмм в одиночном фоторефрактивном кристалле с экстремально низкими перекрестными шумами позволяет создать в перспективе высокоэффективную мультиканальную адаптивную измерительную систему для одновременных измерений колебаний нескольких нанообъектов.

Во второй подсекции "Характеристики наноструктур - силициды" приглашенный доклад сделал чл.-корр. РАН А.В. Латышев (ИФП СО РАН, Новосибирск). В нем был дан краткий обзор методов in situ наноразмерной диагностики поверхностных полупроводниковых структур в сверхвысоковакуумном электронном отражательном микроскопе и ex situ диагностики в атомной силовой микроскопии. Формирование моноатомных ступеней и распределения наноразмерных кластеров проанализировано в докладе с точки зрения их применимости для основанной на кремнии наноструктурной технологии. В докладе были рассмотрены динамические структурные процессы на эшелонированных кремниевых поверхностях на начальных стадиях эпитаксиального роста, адсорбции, сублимации и взаимодействия с газом. Показано, что полученные результаты открывают новые возможности для лучшего понимания элементарных структурных актов на полупроводниковых поверхностях в процессе производства наноструктур. В первом устном докладе профессор Н. Галкин (ИАПУ ДВО РАН, Владивосток) изложил основные результаты по формированию наноразмерных островков полупроводниковых силицидов железа, хрома и магния на кремнии и роста поверх них эпитаксиальных слоев кремния для создания монолитных кремний - силицидных гетеронаноструктур со встроенными мультислоями нанокристаллов полупроводниковых силицидов. Сообщено, что монолитные гетеронаноструктуры созданы для дисилицидов железа и хрома. Проведена оптимизация ростовых параметров и созданы мультислойные гетеронаноструктуры. Доказано существование идеальных гетерограниц нанокристалл-кремний без линейных дислокаций. Впервые показано, что наноразмерные кластеры полупроводникового дисилицида железа дают собственный вклад в фотолюминесценцию. Обнаружено 50-150 кратное возрастание термоэлектродвижущей силы в гетеронаноструктурах на основе кремния и полупроводникового силицида магния и дисилицида железа, что открывает перспективы для создания новых полупроводниковых приборов на основе созданных гетеронаноструктур. Во втором устном докладе Е. Чусовитин (ИАПУ ДВО РАН, Владивосток) доложил о возможности создания гетеронаноструктур по гибридной технологии, включающей в себя ионную имплантацию, импульсный ионный отжиг, высоковакуумную очистку подложки и эпитаксиальный рост кремния в условиях сверхвысокого вакуума. По такой технологии выращены эпитаксиальные слои до 1.7 мкм толщиной и от структур получен сильный пик фотолюминесценции. Показано, что его низкоэнергетическая часть отвечает за фотолюминесценцию в преципитатах полупроводникового дисилицида железа в кремнии. Предложенная технология может быть перспективна для создания эффективных светоизлучающих диодов на основе кремния. В третьем докладе К. Галкин (ИАПУ ДВО РАН, Владивосток) сообщил о формировании, структуре и оптических свойствах двумерной силицидной фазы магния со структурой 2/3 3 в системе Si(111)/Mg. Начальные стадии роста двумерной силицидной фазы исследовали методами и ожэ-электронной спектроскопии и спектроскопии характеристических потерь энергии электронами. Исследовано влияние скорости осаждения магния и температуры подложки на формирование двумерной силицидной фазы. По данным дифференциальной отражательной спектроскопии определено, что данная фаза является полупроводниковой, рассчитаны ее оптические функции.

В седьмой тематической секции "Наноструктурные приборы" доктор Ж. Хорват (Венгрия) представил доклад, посвященный созданию структур долговременной памяти на основе систем металл - нитрид кремния - двуокись кремния - кремний со встроенным слоем нанокристаллов кремния. Для роста использовался метод химического парового осаждения при низком давлении с использованием химических SiO2 слоев туннельной толщины. Показано, что нанокристаллы кремния улучшают зарядовые характеристики выращенных структур, но увеличивают скорость энергетических потерь. Установлено, что функционирование выращенных структур со слоем нанокристаллов кремния лучше, чем у структур без такого слоя. Во втором устном докладе профессор К. Крол (Чешская республика) предложил новый наноприбор на квантовых точках с учетом электрон-фононного взаимодействия. Он представил теоретические результаты по электронному транспорту в системе квантовая точка, соединенная с электродами. Такая система может рассматриваться как нульмерная наноструктура или нанотранзистор. В докладе обсуждались представленные теоретические расчеты с экспериментальными данными вольтамперных характеристик некоторых наноприборов.

Восьмая секция "Технология наноструктур" была разбита на две подсекции. Первая была посвящена проблемам эпитаксии в различных системах. Вторая подсекция включала работы, рассматривающие формирование наноструктур с контролем поверхности. В первой подсекции приглашенный доклад сделал профессор Й. Йохансон (Швеция). Он был посвящен росту, исследованию свойств и возможных применений нанопроводов в системе А3В5. Свободностоящие, эпитаксиальные нанопровода в большинстве материалов А3В5 выращиваются обычным способом в методе паровой газовой эпитаксии из металлорганических соединений. Рост нанопроводов инициируется с помощью аэрозольно распыленных металлических частиц, обычно золота. В докладе предложена массо-транспортная модель, объясняющая скорость роста длины нанопровода, а также представлены исследования морфологии и кристаллического качества нанопроводов. Обсуждены возможные применения нанопроводов в наноэлектронике и нанофотонике. Первый устный доклад профессора Г. Цирлина (ИАП РАН, Москва) посвящен исследованию критического диаметра нанопроводов А3В5, выращенных на решеточносовпадающих подложках методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Обнаружено пороговое поведение при росте данных нанопроводов. В зависимости от решеточного несоответствия нанопровода могут расти с диаметром меньше критического. Установлено, что критический диаметр обратно пропорционален величине решеточного несоответствия. Проведено сравнение экспериментальных данных и ранее предложенной модели. Получено хорошее количественное соответствие с экспериментальными данными авторов доклада. Второй устный доклад сделал доктор Н. Сибирев (СП ФТЦИО РАН, С.-Петербург). В нем экспериментально и теоретически исследовался структурный переход в нанопроводах из стабильной объемной кубической структуры в гексагональную структуру, характерную для вюрцита. В докладе обсуждались последние экспериментальные результаты, касающиеся влияния радиуса нанопровода, поверхностной энергии и пересыщения на кристаллическую структуру в различных системах. Предложена модель роста нанопроводов по механизму пар - жидкость - твердое тело с учетом влияния эффекта Гиббса - Томсона, поверхностной диффузии и зародышеобразования. Построены структурные фазовые диаграммы и вероятности образования кубической и гексагональной фаз и проведено сравнение с экспериментальными результатами для GaAs нанопроводов, выращенных на Au-затравках методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Продемонстрировано, что образование чистой гексагональной фазы в целом требует высокого жидкостного пересыщения и малого радиуса кристалла-затравки, который дает ключ к контролю над чистотой фазы при любой технике эпитаксиального роста. В третьем докладе профессор В. Дубровский (СП ФТЦИО РАН, С.-Петербург) предложил модель каталитического роста нанопроводов, выращенных обобщенным механизмом роста пар - жидкость - твердое тело. В докладе также представлены результаты экспериментального исследования зависимости высоты нанопровода от скорости осаждения в процессе Au-катализированной молекулярно-лучевой эпитаксии нанопроводов GaAs на подложках GaAs(111). Показано, что высота нанопровода имеет максимум при определенной скорости роста, а его положение зависит от условий роста и диаметра нанопровода. Предложенная модель позволяет измерить диффузионную длину атома. Оригинальный подход к формированию периодических гофрированных наноструктур предложен доктором А. Принцем (ИФП СО РАН, Новосибирск). Он заключается в использовании спонтанного самоформирования периодических наноструктур тонких МЛЭ-пленок локально отделенных от подложки. Предложенная технология подходит для большинства материалов с с решеточным несоответствием и позволяет контролировать форму и параметры результирующей гофрировки на микро- и наноуровне. Подобные структуры легко масштабируются, поскольку свойства пленки определяются процессом эпитаксии. Они могут найти применение в наноэлектронике, наномеханике, клеточных автоматах и динамических квантовых приборах.

Во второй подсекции "Технология наноструктур - контролируемое поверхностью формирование наноструктур" приглашенный доклад, посвященный процессам самоформирования адсорбированных наноструктур на полупроводниковых поверхностях, сделал чл.-корр. РАН А. Саранин (ИАПУ ДВО РАН, Владивосток). Процессы самоорганизации на поверхности полупроводников использованы для создания нанопленок. Нанопроводов и наноточек. В докладе в деталях обсуждены принципиальные результаты, полученные с помощью техники самоформирования и перспективы ее дальнейшего развития. Высказано мнение, что дальнейшее развитие данной техники связано с расширением круга адсорбатов, с различными модификациями поверхности подложек и с развитием СТМ-техники. Первый устный доклад был сделан профессором А. Зотовым (ИАПУ ДВО РАН, Владивосток). Он был посвящен формированию магических нанокластеров на поверхности кремния, которые проявляют повышенную стабильность при определенных размерах на отдельных поверхностях. Используя магические нанокластеры можно создать набор наноструктур с экстремально малой или практически нулевой дисперсией по размерам. Показано, что такой ансамбль наноструктур с идентичными размерами и атомной структурой очень желателен для для нанотехнологий, что основано на однородности физических и химических свойств соответствующих наноструктур. В докладе обобщены последние достижения в области магических кластеров. В третьем докладе доктор Д. Грузнев (ИАПУ ДВО РАН, Владивосток) рассказал о возможностях контролируемой модификации поверхностных реконструкций металлов на поверхности монокристаллического кремния. Показана возможность модификации адсорбат-индуцированных реконструкций путем добавления атомов другого адсорбата и путем изменения средней решеточной постоянной подложки. Продемонстрировано на конкретных системах, что искусственная модификация поверхностных реконструкций металлов является важным шагом на пути к созданию наноструктур с заданными свойствами.

В девятой секции "Квантовые ямы и квантовые точки" были заслушаны один приглашенный и три устных доклада. Приглашенный доклад был сделан чл.-корр. РАН А.В. Двуреченским (ИФП СО РАН, Новосибирск). Он был посвящен теоретическому исследованию влияния напряжений в структуре с вертикально упорядоченными квантовыми точками германия - кремния в кремниевой матрице. Установлено, что энергия связи электронов в потенциальной яме, индуцированной напряениямиувеличивается в мультислойной Ge/Si структуре с вертикально связанными Ge островками из-за аккумуляции энергии напряжений от различных слоев с точками в вертикальном слое и увеличению глубины потенциала ямы. Для дырок, ограниченных в германиевой двойной точечной молекуле, существует несколько промежуточных межточечных расстояний вертикально коррелированных Ge квантовых точек, для которых наблюдаются два явления: 1) уменьшение энергии связи ниже величины энергии связи для одиночной точки; 2) разрыв молекулярной связи и локализация дырки в одной из двух квантовых точек. Первый устный доклад был сделан профессором М. Пистолем (Швеция). Он был посвящен экспериментальному исследованию оптических свойств квантовых точек InAs в квантовых проволоках InP, которые были выращены по механизму пар - жидкость - твердое тело. Золотые наночастицы использовались в качестве катализатора для роста InP квантовых проволок. Смена прекурсоров позволяла выращивать InAs квантовые точки и затем заращивать их InP, то есть получать встроенные квантовые точки InAs в InP квантовой проволоке. Исследования спектров фотолюминесценции для выращенных проволок обнаружило влияние размеров квантовых точек на положение энергии перехода. Обнаружилось формирование экситонов, би-экситонов и три-экситонов с увеличением плотности мощности накачки. Сравнение экспериментальных данных об энергии переходов с расчетными показали занижение последних. Автор связывает данный эффект с возможной перестройкой структуры InP из структуры цинковой обманки (кубическая) в структуру вюрцита (гексагональная). Во втором докладе доктором В. Талалаевым (Германия) был сделан доклад о транспорте носителей и эмиссии света в гибридных наноструктурах, включающих InGaAs квантовые ямы и линейки квантовых точек. Полупроводниковые наноструктуры содержали два близко расположенных InGaAs слоя с квантовыми точками в первом слое и квантовой ямой во втором слое и были исследованы с помощью спектроскопии с временным разрешением и просвечивающей электронной микроскопии. При подгонке энергии возбуждения фотонов при переходе через основное состояние в квантовой яме были обнаружены различные отклики от гибридной наноструктуры, что объяснили электронным туннелированием между квантовой ямой и квантовыми точками. В докладе был проведен анализ возможных путей переноса носителей из квантовой ямы и квантовых точек. Показано, что значительное уменьшение времени переноса носителей может быть объяснено формирования точечного контакта (нано-мостик) между квантовой ямой и квантовыми точками. Интересный эффект был обнаружен доктором В. Кацом (ФТИ РАН, С.-Петербург) в структурах ZnMnTe с квантовыми ямами. В спектрах фотолюминесценции в гетероструктурах с магнитной ямой и немагнитными барьерами обнаружен необычный характер Зеемановского расщепления тяжелого дырочного экситона. Обнаружено, что + и - спиновые компоненты сдвинуты в сторону низких энергий с увеличением магнитного поля. При вычислении Зеемановского расщепления экситона брались во внимание встроенные напряжения в образцах. Проведенные расчеты и анализ позволили выделить некоторые зонные параметры Zn1-xMnxTe и. Zn1-yMnyTe с высокой точностью.

В десятой секции "Спиновые явления в наноструктурах" приглашенный доклад, посвященный проблемам кремниевой спинтроники, сделал профессор Я. Аппельбаум (США). С точки зрения фундаментальной физики кремний является перспективным материалом для спинтроники, поскольку имеет большое спиновое время жизни в виду отсутствия асимметрии объемного кристалла, низкой спин-орбитальной связи и малого сверхтонкого взаимодействия в кремнии. Однако критическим моментом для реализации кремниевой спинтроники является спиновая детекция. Для преодоления этой проблемы докладчиком предложен вертикальный кремниевый спиновый прибор, основанный на спиновом фильтрующем эффекте на основе горячих баллистических электронов. В приборе одновременно реализованы электрическая спиновая инжекция, транспорт и детекция электронов. Для предложенной конструкции прибора наблюдался когерентный спиновый транспорт электронов на большие дистанции (350 мкм), демонстрирующий большое спиновое время жизни в кремнии. Докладчиком показаны высокая эффективность спиновой инжекции, контролируемая электрическим полем спиновая прецессия и дефазирующий эффект в предложенном кремниевом приборе, что открывает путь к практической реализации кремниевой спинтроники. В первом устном докладе данной секции доктором А. Ларионовым (ИФТТ, Черноголовка) об электрическом контроле спин-орбитального расщепления в n-i-n GaAs/GaAlAs связанных квантовых ямах. С этой целью на созданных структурах было проведено измерение времени дефазирования спина электрона как функции приложенного к структуре электрического поля с помощью техники Керровского вращения с временным разрешением и использования возбуждения титан-сапфирового лазера. В экспериментах была обнаружена сильная анизотропия времени дефазирования спина электрона, вызванная интерференцией асимметрии структурной инверсии и асимметрии объемной инверсии. Показано, что эта анизотропия контролируется с помощью электрического смещения. В докладе приведены результаты теоретического анализа анизотропии времени дефазирования спина электрона. Продемонстрировано, что асимметрия структурной инверсии изменяется при приложении смещения в соответствие с Рашба-эффектом в исследованной структуре. Во втором устном докладе доктор Р. Щербунин (СпбГУ, С.-Петербург) представил экспериментальные результаты исследования спиновой динамики носителей в GaAs квантовых ямах под воздействием латерального локализованного электрического потенциала. Структура представляла собой два барьера с расположенной между ними квантовой ямой. Поверх структуры был создан мозаичный золотой электрод с нанометровыми дырками диаметром 500-1000 нм. Гетероструктры с мозаичным электродом помещались в гелиевый криостат с внешним магнитным полем (до 0.01 Тл). Динамика спиновой ориентации детектировалась методом накачки образца с использованием фотоиндуцированного вращающего Керр-сигнала и возбуждения титан-сапфирового лазера с импульсами в 15 Фсек и частотой 80 МГц. В результате экспериментов продемонстрирована принципиальная возможность использования мозаичных электродов для значительного удлинения времени релаксации спина электрона в GaAs квантовых ямах. В следующем докладе доктор А. Зиновьева (ИФП СО РАН, Новосибирск) провела исследования спинового эха электронов, локализованных в напряженных кремниевых потенциальных ямах вблизи слоев германиевых квантовых точек, и определения времени спиновой когерентности на основе данных импульсного электронного парамагнитного резонансного спектрометра. Установлено, что магнитное поле возникает в гетероструктуре в процессе туннелирования электронов между квантовыми точками и приводит к ускорению спиновой релаксации. Причиной возникновения магнитного поля является структурно-индуцированная асимметрия потенциала электронных ям. В докладе предложены два пути увеличения времени жизни спина: 1) создание для электронов высоко симметричного ограничивающего потенциала; 2) рост матрицы разделенных ямами квантовых точек. В устном докладе доктора Н. Аверкиева (ФТИ РАН, С.-Петербург) теоретически исследованы оптическая ориентация и спиновая динамика в квантовых ямах с большим спин-орбитальным расщеплением. Показано, что значительная степень спиновой поляризации носителей при фотовозбуждении может быть достигнута только в импульсном режиме, когда длительность импульса сравнима с периодом спиновой прецессии. Общий спин электронного газа был определен под воздействием демпфированных осцилляций. Показано, что его форма и время демпфирования чувствительны к параметрам фотовозбуждения и величине спинового расщепления. В устном докладе профессора К. Шена (Китай) теоретически исследовано устойчивое сильномодулированное пропускание Т-образной структуры с локальным Рашба-взаимодействием. Взаимодействие Фано-Рашба интерференции и структурной интерференции делает пропускание в такой структуре сильно промодулированным. Широкая запрещенная зона формируется, когда структурно-индуцированный анти-резонанс настраивается близко к Фано-Рашба анти-резонансу. Большой ток утечки из запрещенной зоны также может быть получен путем изменения усилия Рашбы и длины бокового электрода в Т-образной структуре. Продемонстрирована устойчивость такой структуры против сильного беспорядка. Представленные результаты показали преимущества данной структуры в качестве спинового транзистора.

В одиннадцатой секции "Транспорт в наноструктурах" было представлено пять устных докладов. В первом докладе Ю. Юкичева (ИФП СО РАН, Новосибирск) представлены результаты первого экспериментального исследования транспорта двумерного электронного газа в структурах со спиралеобразной геометрией при малых факторах заполнения в сильных магнитных полях с различными углами поворота. Продольное и Холловское сопротивление таких структур исследовано в магнитном поле до 28 Тл. В продольном магнитосопротивлении (Rxx) обнаружена сильная асимметрия по отношению к направлению внешнего магнитного поля., а отношение Rxx(B)/Rxx(-B) превышалло 104. В докладе продемонстрировано, что при вращении образца во внешнем магнитном поле пики продольного магнитосопротивления оставались возле положений, соответствующих плоскому образцу. Положение пиков и асимметрия продольного магнитосопротивления были объяснены в докладе качественно при использовании в расчетах формализма Ландауэра-Биттикера. Во втором устном докладе, представленном профессором А. Германенко (ИФПМ УрГУ, Екатеринбург), экспериментально рассмотрено явление слабой локализации в гофрированных 2D структурах с одиночной квантовой ямой и искусственной неоднородностью потенциального рельефа. Структура AlGaAs/GaAs/AlGaAs была выращена методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Искусственный рельеф в виде сетки углублений создавался с помощью электронно-лучевой литографии (расстояние между отверстиями около 1 мкм, глубина 0.6-0.7 мкм). Измерения транспортных свойств на приготовленных структурах при низких (Т=1.5 - 20 К) температурах показали, что сформированный электрический потенциальный рельеф привел к сильной модификации магнитопроводимости в слабых магнитных полях, что соответствует подавлению слабой локализации носителей. Отмечено в докладе появление отрицательного магнитосопротивления благодаря подавлению вклада от квантовой интерференции, а также сильное отличие формы кривой магнитопроводимости от случая не профилированного образца. Показано, что форма кривой магнитосопротивления определяется статистикой закрытых областей в гетероструктурах, а предложенная компьютерная модель находится в хорошем согласии с экспериментальными данными. В треьем устном докладе профессора С. Артеменко (ИРЭ РАН, Москва) теоретически изучен электронный транспорт через одиночную примесь в 1D проводниках в Люттингеровском жидком (ЛЖ) состоянии. В докладе показано, что выше некоторого порогового напряжения, соотнесенного напряженностью потенциала примеси, постоянный ток сопровождается когерентными осцилляциями с частотой f=I/e. Диапазон частот осцилляций определяется напряженностью потенциала примеси и внутренним электронным взаимодействием, что является аналогом эффекта Джозефсона. В докладе доктора Н. Степиной (ИФП СО РАН, Новосибирск) сообщено об экспериментальном исследовании эффекта электрон-электронного взаимодействия на релаксационный процесс в двумерной линейке туннельно-связанных Ge/Si квантовых точек методом низкотемпературных измерений проводимости и с учетом экранирования длиннопериодного Кулоновского взаимодействия между носителями, локализованными в различных квантовых точках. По результатам работы было показано, что экранирование электрон-электронного взаимодействия подавляет зависимость релаксационного поведения от приложенного смещения и ускоряет релаксационные процессы. Анализ распределения скоростей перехода показал, что длиннопериодное кулоновское взаимодействие не допускает некоторые скорости перехода из прыжкового транспорта скорее, чем изменения корреляций между ними. В докладе доктора Д. Цуканова (ИАПУ ДВО РАН) представлены результаты экспериментального исследования электрической проводимости медных нанопроводов на поверхности кремния со структурой Si(111)5x5-Cu четырехзондовым методом в условиях сверхвысокого вакуума. Установлено, что в процессе осаждения меди при комнатной температуре на поверхность Si(111)5x5-Cu атомы меди мигрируют по поверхности на большие расстояния пока не захватываются краями атомарных ступеней, где и формируют медные нанопроволоки. Определены ширина (20-60 нм) и высота (1-3 нм) нанопроволок и вычислена их проводимость =8 мкмОм см.

В одиннадцатой секции "Микрополости и фотонные кристаллы" были представлены только постерные доклады, поскольку средняя оценка докладов представителей Программного комитета была ниже 6 баллов. Наиболее интересным из них представляется доклад доктора Д. Курдюкова (ФТИ РАН, С.-Петербург), в котором представлен метод латерального просачивания под влиянием капиллярных сил, позволяющий вводить окислы железа в поры пленки опала из жидкого прекурсора без осаждения объемного слоя на внешнюю поверхность пленки опала. Этот метод обеспечил однородное заполнение пор в опалах и контролируемые свойства фотонной запрещенной зоны полученного нанокомпозита. Показано, что комбинирование латерального заполнения и термодинамически движимого синтеза является эффективным и недорогим способом производства 3D фотонных кристаллов, основанного на пленках опалов, заполненных диэлектриками и металлами.

В двенадцатой секции "Нитридные наноструктуры" было представлено два приглашенных доклада. В первом приглашенном докладе профессор Т. Шубина (ФТИ РАН, С.-Петербург) представила первые экспериментальные результаты по наблюдению медленного света в GaN методом времяпролетной спектроскопии. Продемонстрирована резонансная природа данного явления. Показано, что совместно диффузия света и баллистическое проникновение дают вклад в замедление света. Обнаруженная задержка света порядка 470 псек на длине распространения в 1 м соответствует скорости света не более чем 2100 км/сек. Данный эффект может быть использован в новых интеллектуальных оптоэлектронных приборах. Во втором приглашенном докладе профессор А. Йошикава (Япония) о создании новой наноструктуры с множественными InN/GaN квантовыми ямами. Данная структура состоит из очень тонких (толщина в 1 монослой) InN квантовых ям, внедренных в матрицу GaN. Их толщина может изменяться от долей монослоя до 2 монослоев в зависимости от условий роста, приводя к различной длине излучаемого света от глубокого ультрафиолета до синего излучения. Было обнаружено, что встраивание 1 Мс InN в GaN матрицу может быть выполнен при значительно больших температурах, чем для обычного толстого эпитаксиального слоя InN. Выращенная структура показала высокое кристаллическое качество вероятно из-за эффекта самоупорядолчения между GaN и InN. Показано, что данная структура имеет большое практическое значение, поскольку экситоны GaN эффективно локализуются в InN слоях уже при комнатной температуре. Это может привести к созданию излучателей видимого света (вплоть до зеленого света) на основе нитридов в светодиодах.

В тринадцатой секции были представлены приглашенные пленарные доклады, которые закрывали программу устных докладов симпозиума. В первом пленарном докладе профессор К. Рен (Китай) рассказал о возможностях получения новых четверных III-V соединений с подобранными запрещенными зонами и постоянными кристаллической решетки для выполнения требований разработки будущих гетероструктурных оптоэлектронных приборов для оптических оптоволоконных межсоединений и соответствующих оптоэлектронных интегральных схем. В докладе теоретически проанализированы свойства серии боросодержащих материалов таких как BGaInAs/GaAs, BaInAs/GaAs, BgaAsSb/GaAs, BinAsP/GaAs, BinAsP/Si и BgaPSb/Si. В докладе были представлены результаты экспериментальных исследований роста BgaAs/GaAs, BalAs/GaAs, BgaInAs/GaAs и соответствующих мультислойных гетероструктур с квантовыми ямами. Показана перспективность для кремниевой технологии развития роста четверных соединений близких по параметрам решетки к кремнию.

Перед закрытием симпозиума заседал международный премиальный комитет по присуждению премии фирмы Aixtron (Германия) за лучший устный доклад для молодых ученых, представивших устные доклады на симпозиуме. Было выдвинуто семь претендентов на данную премию. Обсуждение комитетом велось в два тура. На первом туре были определены три претендента по максимальному присужденному открытым голосованием баллу. На втором этапе проводилось обсуждение их научных работ, докладов и ответов на вопросы. По единодушному решению комитета премия фирмы Aixtron (Германия) для молодого ученого 2008 года была присуждена Юлии Юкечевой (ИФП СО РАН, Новосибирск). Под аплодисменты участников симпозиума почетная грамота была вручена Ю.Юкечевой председателем премиального комитета академиком Ж.И. Алферовым.

В заключительном слове академик Ж.И. Алферов поблагодарил всех участников симпозиума за плодотворную работу, а Программный и Организационный комитеты - за большую проделанную работу по формированию Программы симпозиума и организацию его слаженной работы.

Секретарь Оргкомитета
16-го Международного Симпозиума
"Nanostructures: physics and technology",
ученый секретарь ИАПУ ДВО РАН,
д.ф.-м.н., профессор Н.Г. Галкин