Лазерно-индуцированные фазовые переходы в функциональных фазоизменяемых материалах

Несмотря на высокий коммерческий успех, полупроводниковая промышленность находится в поисках альтернативных материалов, на основе которых можно разработать и создать энергонезависимые устройства как для вычислительных процессов, так и для быстрой записи и длительного хранения информации, работающих на новых физических принципах, поскольку кремниевая электроника достигла своего фундаментального и технологического предела. Оптический способ обработки и передачи информации является наиболее быстрым из известных на сегодняшний день. Объединение функций вычисления и долгосрочного хранения информации в одном элементе является важнейшей фундаментальной и технологической задачей. Наиболее перспективными материалами для решения данной задачи являются фазоизменяемые халькогениды, функциональной особенностью которых является высокий контраст физических свойств между аморфным и кристаллическим состояниями, а высокая субнаносекундная скорость фазового перехода удовлетворяет основному требованию, предъявляемому к таким материалам. Поэтому одним из направлений лаборатории является исследование кинетики и динамики фазовых переходов в функциональных фазоизменяемых материалах в зависимости от параметров внешнего инициирующего воздействия (лазерного, электрического, термического), что позволит изучить фундаментальные механизмы обратимого фазового перехода, а также возможности управлять его скоростью, что крайне важно для создания быстродействующих фотонных и оптико-вычислительных устройств на базе фазоизменяемых материалов.

Публикации по теме:

  1. V.V. Ionin, A.V. Kiselev, N.N. Eliseev, V.A. Mikhalevsky, M.A. Pankov, A.A. Lotin, Multilevel reversible laser-induced phase transitions in GeTe thin films, Applied Physics Letters, 117, 011901 (2020)
  2. N.N. Eliseev, A.V. Kiselev, V.V. Ionin, V.A. Mikhalevsky, A.A. Burtsev, M.A. Pankov, D.N. Karimov, A.A. Lotin, Wide range optical and electrical contrast modulation by laser-induced phase transitions in GeTe thin films, Results in Physics, 19, 103466 (2020)
  3. Kiselev, A.V., Mikhalevsky, V.A., Burtsev, A.A., Ionin, V.V., Eliseev, N.N., Lotin, A.A., Transmissivity to reflectivity change delay phenomenon observed in GeTe thin films at laser-induced reamorphization, Optics & Laser Technology, 143, 107305 (2021)
  4. Ionin,V. V, Kiselev,A. V. , Burtsev,A. A. , Mikhalevsky,V. A, Eliseev,N. N, Asharchuk,I. M. , Sokolov,V. I. , Lotin,A. A., An optical synapse based on a polymer waveguide with a GST225 active layer, Applied Physics Letters, 081105, 119, 8 (2021)
  5. Alexey V.Kiselev, Vitaly V.Ionin, Anton A.Burtsev, Nikolai N.Eliseev, Vladimir A.Mikhalevsky, Natalya A.Arkharova, Dmitry N.Khmelenin, Andrey A.Lotin, Dynamics of reversible optical properties switching of Ge2Sb2Te5 thin films at laser-induced phase transitions, Optics & Laser Technology, 147, 107701 (2022)
  6. A.A. Burtsev, N.N. Eliseev, V.A. Mikhalevsky, A.V. Kiselev, V.V. Ionin, V.V. Grebenev, D.N. Karimov, A.A. Lotin, Physical properties’ temperature dynamics of GeTe, Ge2Sb2Te5 and Ge2Sb2Se4Te1 phase change materials, Materials Science in Semiconductor Processing 150, 106907 (2022)
  7. Andrey Tverjanovich, Maxim Khomenko, Chris J. Benmore, Sergei Bereznev, Anton Sokolov, Daniele Fontanari, Aleksei Kiselev, Andrey Lotin and Eugene Bychkov, Atypical phase-change alloy Ga2Te3: atomic structure, incipient nanotectonic nuclei, and multilevel writing, J. Mater. Chem. C, 9, 17019 (2021)
  8. A.A. Nevzorov, V.A. Mikhalevsky, N.N. Eliseev, A.V. Kiselev, A.A. Burtsev, V.V. Ionin, A.M. Maliutin, D.N. Khmelenin, V.N. Glebov and A.A. Lotin, Two-stage conductivity switching of GST thin films induced by femtosecond laser irradiation. Optics and Laser Technology, 157, 108773 (2023)
  9. Б.Н. Миронов, И.В. Кочиков, С.А. Асеев, В.В. Ионин, А.В. Киселев, А.А. Лотин, С.В. Чекалин, А.А. Ищенко, Е.А. Рябов. Исследование структурных изменений в тонком кристалле GeTe под действием мощного фемтосекундного лазерного излучения методом электронной дифракции. Квантовая электроника, 53(1), 29–33 (2023)
  10. A.A. Nevzorov, V.A. Mikhalevsky, N.N. Eliseev, A.V. Kiselev, A.A. Burtsev, V.V. Ionin, D.N. Khmelenin, A.A. Lotin, Discrete thermokinetic computational model of laser-induced phase transitions in phase-changing materials, Applied Physics Letters, 122, 191106 (2023)
  11. A.A. Nevzorov, V.A. Mikhalevsky, A.V. Kiselev, A.A. Burtsev, N.N. Eliseev, V.V. Ionin, A.A. Lotin, Controlling optical properties of GST thin films by ultrashort laser pulses series impact, Optical Materials, 141, 113925 (2023)
  12. С.А. Асеев, Б.Н. Миронов, И.В. Кочиков, А.А. Лотин, А.А. Ищенко, Е.А. Рябов, Сверхтонкий кристалл теллурида германия в сильном фемтосекундном лазерном поле: проявление квантоворазмерного эффекта, Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики, 117, № 11-12 (6), С. 814-818 (2023)
  13. Н.Н. Елисеев, А.А. Невзоров, В.А. Михалевский, А.В. Киселев, А.А. Бурцев, В.В. Ионин, А.А. Лотин, Переключение электрических свойств тонкопленочных мемристивных элементов на основе GeTe последовательностями сверхкоротких лазерных импульсов // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 23(5), С. 911–919 (2023)
  14. А.А. Бурцев, А.В. Киселев, В.В. Ионин, Н.Н. Елисеев, М.Е. Федянина, В.А. Михалевский, А.А. Невзоров, О.А. Новодворский, А.А. Лотин, Управляемые оптические контрасты, вызванные обратимыми лазерно-индуцированными фазовыми переходами в тонких пленках GeTe и Ge2Sb2Te5 в спектральном диапазоне от 500 до 20000 нм, Лазерные Исследования в России, 44(6), 700-706 (2023)

Патенты:

  1. АДАПТИВНОЕ ЗЕРКАЛО НА ОСНОВЕ ФАЗОИЗМЕНЯЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ, Ионин В.В., Киселев А.В., Лотин А.А., Панков М.А., Притоцкий Е.М. Патент на полезную модель 203240 U1, 29.03.2021. Заявка № 2020137320 от 13.11.2020
  2. СОСТАВНОЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ ФИЛЬТР, Панков М.А., Притоцкий Е.М., Киселев А.В., Лотин А.А. Патент на полезную модель 203242 U1, 29.03.2021. Заявка № 2020139813 от 04.12.2020
  3. ОПТИЧЕСКИЙ СИНАПС, Бурцев А.А., Ионин В.В., Киселев А.В., Лотин А.А., Минаев Н.В. Патент на изобретение 2788438. Заявка № 2021133121 от 15.11.2021