目标与任务
研究方向：- 基于有机-无机材料的光电子和光学设备
- 有机-无机材料纳米结构
- 基于卤化物钙钛矿的纳米光子学
项目目标： 结合有机-无机材料和纳米光子结构的优势，为前沿光电子和光学器件创建新材料，开发用于非线性光学及光电子学的高效器件
科学成果
该实验室是俄罗斯新方向——用于光电子学的硅基和电介质纳米光子学，以及基于半导体纳米结构的纳米光子器件的奠基者之一。实验室积极研究强飞秒激光脉冲与硅及其他电介质和半导体非线性相互作用相关的效应。在此方向框架下，证明了利用激光脉冲可以创建各种硅纳米结构。还提出了用于调制半导体纳米结构设计光学信号的新型纳米光子器件，并在国际主流刊物上发表。实验室还首次从实验和理论上证明了对由硅和金纳米颗粒组成的单个“混合”（金属-电介质）纳米天线的散射方向图进行精密激光调谐的可能性，范围几乎覆盖整个可见光光谱。这为以最先进激光技术所具备的速度进行超高密度彩色信息光学记录开辟了新空间。此外，成功开发了一系列高效创建用于纳米光子学任务的各种电介质和混合纳米结构的方法。特别是，实验室在俄罗斯首次应用了纳米颗粒激光打印技术，并首次提出了显著的优化方案以降低技术成本，其基础是结晶硅纳米颗粒可以从低成本、初始质量不高的非晶薄膜中获得。此外，全球首次实现的金-硅纳米颗粒激光打印技术使得创建亚波长白光源（发射波长从400到950纳米）成为可能，并在此基础上研制出白光近场显微镜，与商用显微镜相比，其在宽波长范围内扫描各种纳米对象的速度提高了一个数量级。该成果已获得发明专利保护。实验室还发起了一个新方向——钙钛矿纳米光子学，旨在开发用于光学信号产生、传输和调制的新平台。事实上，卤化物钙钛矿（例如 APbX3，其中 A 是阳离子如 Cs 或 CH3NH3 分子，X 是基于一种或多种卤素碘 (I)、溴 (Br) 和氯 (Cl) 的阴离子）是直接带隙半导体，具有极高的发光量子效率，且对晶体结构缺陷具有更强的抗性。首次实验展示了由该材料制成的纳米天线和超表面，并证明了通过改变卤素成分在整个可见光范围内简单调谐其光学共振的可能性。利用先进的激光烧蚀方法，可以在几分钟内制造出数百万个钙钛矿微盘激光器。实验室还首次提出了将硅纳米天线集成到钙钛矿光电子器件中的概念，共振硅纳米颗粒改善了有机-无机钙钛矿太阳能电池，使其效率达到21%。此外，还展示了世界上最紧凑的半导体激光器（尺寸为310纳米的立方体），该激光器采用光泵浦，在室温下工作于可见光范围（发射波长约为530纳米）。研究成果的应用
在实验室存在期间，在钙钛矿光电子器件（发光二极管、太阳能电池）的制造技术方面积累了丰富经验并获得了一系列专利。目前，实验室正与俄罗斯柔性电子中心（特罗伊茨克市）合作，该中心拥有七级洁净区，配备了采用狭缝挤压式涂布（slot die）湿法化学技术沉积薄膜的工业设备，该技术的实验室版本已在混合纳米光子学与光电子学实验室实现。预计这一合作将推动钙钛矿光电子器件进入国内市场。组织与基础设施变革
在2017-2019年实验室运行的第一阶段，建立了一套基于手套箱系统的独特测量与工艺设备集群，配备了完善的化学实验室，以及纳米材料和光电子器件的光学表征系统。2021年，新的化学作业区已准备投入使用。此外，实验室于2020年建立了一个小型机械作业区，用于快速开展机械、钳工和工艺作业，这些作业在光电子薄膜器件设计以及其制造和表征工艺装备的开发过程中是必不可少的。
教育与人才再培训
- 已完成并答辩了4篇副博士论文和7篇硕士论文。
- 工作人员为圣彼得堡国立信息技术机械与光学大学（ITMO）的硕士生开发并讲授英文学期课程《纳米光子学实验方法》。
- 实验室负责人 S.V. Makarov 是年度国际青年科学家学校“SLALOM”的组织者。
合作伙伴
香港城市大学、哈尔滨工程大学（中国）、罗马第二大学（意大利）、澳大利亚国立大学（澳大利亚）：联合研究。相关创新技术基础设施对象