Molekulių pluoštelių epitaksijos būdu ant GaAs ir InP padėklų bus auginamos ir tiriamos heterosandūros ir dariniai su kvantinėmis duobėmis, į kurių sudėtį įeina praskiestųjų bismidų: GaBiAs, InBiAs,AlBiAs, InAlBiAs ir InGaBiAs sluoksniai. Bus matuojamos šių struktūrų elektrinės, optinės, liuminescencinės, rekombinacinės ir struktūrinės charakteristikos tuo siekiant optimizuoti technologinius procesus ir gauti medžiagas su parametrais, tinkamais artimojo, vidurinio ir tolimojo infraraudonojo diapazono optoelektronikos prietaisų gamybai. Bus sukurti bandomieji itin sparčių fotodetektorių, lazerių modų sinchronizacijai skirtų besisotinančių sugėriklių ir vidurinio infraraudonojo diapazono spinduliuotės šaltinių pavyzdžiai.
Pirmieji projekto vadovo grupės atlikti GaBiAs sluoksnių tyrimai parodė, kad į GaAs įterpiant Bi galima ne tik sparčiau nei kituose trinariuose A3B5 junginiuose mažinti draustinių energijų juostos tarpą [61], bet ir plačiose ribose, nuo <1 ps iki ~200 ps keisti krūvininkų gyvavimo trukmę. Be to, kadangi Bi įterpimas daugiausiai įtakojo valentinės juostos sandarą, elektronų judris GaBiAs sluoksniuose lieka didelis, panašus kaip GaAs, todėl ši medžiaga gerai tinka sparčių ir jautrių fotodetektorių gaminimui [78]. Tokių prietaisų technologiją grupė jau įdiegė gaminant terahercinius emiterius ir detektorius, aktyvuojamus femtosekundiniais 1 mm bangos ilgio lazerių impulsais [75]. Taip pat buvo nustatyta [63], kad GaBiAs su didesne kaip 10% GaBi dalimi dėl spin-orbitinės sąveikos atskilusi valentinė juosta yra nutolusi toliau nei draustinis tarpas, todėl tokiose medžiagose galima tikėtis efektyvaus Auger rekombinacijos sumažėjimo. Dar didesnio elektronų dispersijos spektro pasikeitimo galima laukti InBiAs, AlBiAs ir InGaBiAs junginiuose, kurių auginimo technologijos įsisavinimas leistų atsirasti visiškai naujai puslaidininkinių medžiagų sistemai, alternatyviai šiuo metu vyraujantiems InGaAsP junginiams.
Todėl pagrindinis siūlomojo projekto tikslas yra trinarių ir keturnarių praskiestųjų bismidų sluoksnių auginimo technologijos molekulių pluoštelių epitaksijos būdu sukūrimas, jų svarbiausiųjų struktūrinių ir fizikinių savybių ištyrimas bei bandomųjų artimojo, vidurinio ir tolimojo infraraudonojo diapazono prietaisų pavyzdžių sukūrimas.
Projekte planuojami spręsti šie svarbiausieji uždaviniai:
1. Nustatyti molekulinių šaltinių srautų, padėklo temperatūrų ir kitų technologinių parametrų dydžius, kuriuos palaikant yra įmanoma ant GaAs ir InP padėklų molekulių pluoštelių epitaksijos būdu užauginti praskiestųjų bismidų InBiAs, GaBiAs, AlBiAs ir InGaBiAs sluoksnius su įvairiu sąstatu ir įvairiais įtempimo laipsniais.
2. Atlikti struktūrinius praskiestųjų bismidų sluoksnių matavimus, nustatant jų sąstatą, krizinius įtempimų relaksavimo storius ir galimą bismuto kaupimąsi į lašelius sluoksnių tūryje ar paviršiuje.
3. Iš optinių, fotoelektrinių, fotoliuminescencijos ir terahercinės spinduliuotės žadinimo spektroskopijos matavimų nustatyti svarbiausiuosius praskiestųjų bismidų elektroninės sandaros parametrus: draustinių energijų tarpus, dėl spin-orbitinės sąveikos atskilusios valentinės juostos bei papildomų laidumo juostos minimumų energetines padėtis.
4. Ištirti tūrinių praskiestųjų bismidų sluoksnių elektrines ir rekombinacines charakteristikas; nustatyti krūvininkų tankį ir judrį juose, ištirti n ir p-tipo legiravimo galimybes ir ribas bei krūvininkų gyvavimo trukmių priklausomybes nuo sluoksnių auginimo, atkaitinimo ir legiravimo sąlygų.
5. Užauginti heterosandaras ir kvantines duobes, į kurias įeitų praskiestųjų bismidų sluoksniai, ištirti šių elektrinės pernašos ir fotoliuminescencijos šiuose dariniuose charakteristikas.
6. Sukurti ir išbandyti heterosandarinių prietaisų, skirtų terahercinės spinduliuotės generavimui panaudojant optinio maišymo efektą, vidurinio infraraudonojo diapazono spinduliuotės šaltiniams ir artimojo IR diapazono lazerių modų sinchronizavimui reikalingų besisotinančių sugėriklių darinius.