Дослідження динамічних властивостей новітніх напівпровідникових наноматеріалів і нанокомпонентів

Робота пов`язана з дослідженням наноматеріалів і наноструктур для створення надшвидкодійних і надвисокочастотних компонентів мікро- і наноелектроніки. Використання широкозонних матеріалів нітридної групи відкриває нові можливості щодо створення на їх основі напівпровідникових структур з низькорозмірними елементами, які поєднують можливості отримання як більш швидкодіючих, так і більш потужних електронних приладів у порівнянні з існуючими приладами на сполуках А3В5.
Досліджено динамічні властивості напівпровідникових сполук як реакцію дрейфових процесів на імпульсне електричне поле для сполук InN, GaN та AlN з кубічною та гексагональною структурою. Визначено довжини балістичного пробігу за різних амплітуд та тривалостях переднього фронту імпульсу. Встановлено, що гранична частота, яка визначається інерційністю процесів розсіювання імпульсу та міждолинних переходів, але здебільшого часом релаксації енергії, має значення порядку сотень і навіть тисяч гігагерців, зменшуючись із зростанням напруженості електричного поля.

Створено математичні моделі низки компонентів з поперечним та поздовжнім квантовим транспортом, а також досліджено квантоворозмірні ефекти, які виникають у компонентах наноелектроніки. Розроблено математичні моделі, за допомогою яких на основі енергетичних, польових і ін. залежностей носіїв заряду проведено аналіз поле-швидкісних характеристик гетеротранзисторів з двома квантовими ямами і системами квантових точок (КТ) Розроблена методика і алгоритм врахування впливу КТ на подовжній транспорт носіїв заряду в гетеротранзисторі. Показано, що вбудовування системи КТ в гетероперехід призводить до зростання швидкодії гетеротранзистора.

Розроблено і верифіковано моделі сучасних резонансно-тунельних діодів, включаючи динамічні характеристики. Розроблено модель одноелектронного транзистора, побудованого на молекулі фенілдитіолу, яка дозволяє досліджувати фізичні процеси і режими функціонування транзистора в умовах кулонівської блокади та самоузгодженого електричного поля. Розроблено методику і проведено розрахунки характеристик світлодіодів на гетероструктурах. Розроблено математичну модель квантового каскадного лазера та досліджено надграткову структуру напівпровідникового лазера з довжиною хвилі 5 мкм.

Розроблені математичні моделі придатні для аналізу і подальшої оптимізації зазначених вище активних нанокомпонентів виходячи з властивостей матеріалів, топології структур, параметрів гетеропереходів і надграток, квантових точок, тунельних бар’єрів, характеристик нанорозмірних областей структур, рівнів легування.