| Название: | Разработка квантовых сенсоров на основе карбида кремния и создание диагностического |
| Грантодатель: | Контракты ФЦП |
| Критическая технология: | Технологии диагностики наноматериалов и наноустройств |
| Приоритетное направление: | Индустрия наносистем |
| Ключевые слова: | Микроскопия, конфокальная микроскопия, электронный парамагнитный резонанс, оптически-детектируемый магнитный резонанс, карбид кремния, сенсорика, магнитометрия, термометрия |
| Тип: | исследовательский |
| Руководитель(и): | Баранов,ПГ |
| Подразделения: | |
| Код проекта: | 14.604.21.0083 |
| Финансирование 2014 г.: | 26 000 000 |
| Исполнители: |
Солтамов,ВА: лаб. микроволновой спектроскопии кристаллов (Бабунца,РА)
Бадалян,АГ: лаб. микроволновой спектроскопии кристаллов (Бабунца,РА)
Асатрян,ГР: лаб. микроволновой спектроскопии кристаллов (Бабунца,РА)
Ильин,ИВ: лаб. микроволновой спектроскопии кристаллов (Бабунца,РА)
Романов,НГ: лаб. микроволновой спектроскопии кристаллов (Бабунца,РА)
Храмцов,ВА: лаб. микроволновой спектроскопии кристаллов (Бабунца,РА)
Бабунц,РА: лаб. микроволновой спектроскопии кристаллов (Бабунца,РА)
Преображенский,ВЛ: лаб. микроволновой спектроскопии кристаллов (Бабунца,РА)
Толмачев,ДО: лаб. микроволновой спектроскопии кристаллов (Бабунца,РА)
Голощапов,СИ: лаб. микроволновой спектроскопии кристаллов (Бабунца,РА)
Музафарова,: лаб. микроволновой спектроскопии кристаллов (Бабунца,РА)
Корнован,ДФ: лаб. микроволновой спектроскопии кристаллов (Бабунца,РА)
Мохов,ЕН: лаб. электроники полупроводников с большой энергией связи (Мохова,ЕН)
Нагалюк,СС: лаб. электроники полупроводников с большой энергией связи (Мохова,ЕН)
Белов,ВИ: патентно-лицензионная служба (Патентно-лицензионная служба)
Даниловский,ЭЮ: лаб. атомной радиоспектроскопии (Александрова,ЕБ)
Гец,ДС: лаб. атомной радиоспектроскопии (Александрова,ЕБ)
Бундакова,АП: лаб. микроволновой спектроскопии кристаллов (Бабунца,РА)
Крамущенко,ДД: лаб. микроволновой спектроскопии кристаллов (Бабунца,РА)
Гурин,АС
Успенская,ЮА: лаб. микроволновой спектроскопии кристаллов (Бабунца,РА)
Анисимов,АН: лаб. микроволновой спектроскопии кристаллов (Бабунца,РА)
Измайлов,РР: лаб. микроволновой спектроскопии кристаллов (Бабунца,РА)
|
1. Цель проекта
Магнитооптические свойства одиночных центров и их ансамблей в полупроводниковых мате¬риалах позволяют использовать их для создания принципиально новых квантовых сенсоров для ре¬гистрации магнитных полей и температур с высокой чувствительностью и с высоким пространствен¬ным разрешением. Проект направлен на поиск и идентификацию центров в карбиде кремния, обла¬дающих свойствами оптимальными для их использования в качестве высокочувствительных кванто¬вых сенсоров магнитных полей и температур, а также на интеграцию сенсоров в оптический конфо¬кальный спектрометр магнитного резонанса для создания нового класса приборов сенсорики - маг¬нитометрии и термометрии с нанометровым пространственным разрешением.
2. Основные результаты проекта
В рамках ПНИ на первом этапе был проведен аналитический обзор литературы и патентный поиск, позволяющие более детально провести комплексный анализ проблемной области проекта, обосновать и выбрать оптимальное направление проведения ПНИ. В ходе первого этапа были разра¬ботаны методы оптического детектирования магнитного резонанса по люминесценции в диапазоне 1 МГц - 4 ГГц. Данный частотный диапазон является оптимальным для использования магнитоопти¬ческих свойств дефектов в карбиде кремния. Были определены требования к экспериментальным об¬разцам для калибровки спектрометра. В качестве образцов было предложено использовать хорошо исследованные «модельные» центры - азотно-вакансионные (NV) дефекты в алмазах. Для калибров¬ки принципиальным является установление ориентация NV дефектов в алмазе. Результаты разработ¬ки требований легли в основу поданной заявки на патент. Были проведены работы, направленные на определение наиболее подходящих параметров изготовления карбида кремния. Были выполнены ра¬боты по изготовлению образцов и проведена их характеризация методами фотолюминесценции и электронного парамагнитного резонанса. Установлено, с повышением степени компенсации мелких донорных примесей эффективность создания вакансионных кремниевых центров с характерной флуоресценцией в ближнем ИК диапазоне возрастает. Был обозначен круг проблем, которые необхо¬димо решить для создания сенсоров, а также разработаны подходы к регистрации магнитных полей и температур. По результатам проведенных исследований поданы к публикации 3 статьи и одна заявка на патент. Были исследованы принципиальные возможности создания вакансионных ОДМР центров в микронных, субмикронных и наноразмерных кристаллах 6H-SiC. Показано, что изменение разме¬ров кристаллов карбида кремния не влияет на фундаментальные магнитооптические свойства вакан-сионных ОДМР-центров в нем.
