Kvantne poluprovodničke nanostrukture

Na Katedri za mikroelektroniku i tehničku fiziku odvija se intenzivna naučno-istraživačka aktivnost, posebno u okviru grupe za Kvantne poluprovodničke nanostrukture. Kao rezultat tri decenije istraživačke delatnosti nastalo je preko 250 objavljenih naučnih radova (od toga preko 120 u vodećim međunarodnim časopisima). Osnovni pravci istraživanja odnose se na elektronsku strukturu poluprovodničkih kvantnih jama i superrešetaka, kvantnih žica i tačaka, kao i naprava koje se na njima zasnivaju, uključujući i efekte električnog i magnetnog polja.

Rezultati predstavljeni na ovoj stranici odnose se na deo grupe koji se bavi optimizacijom i dizajnom kvantnih nanostruktura i koji na Katedri trenutno čine Dr Vitomir Milanović i Dr Jelena Radovanović, u saradnji sa Dr Draganom Inđinom i Dr Zoranom Ikonićem (nekadašnjim profesorima na ovoj Katedri, sada zaposlenim na Univerzitetu u Leeds-u, Velika Britanija).

Zajedno sa spoljnim saradnicima (Dr Aleksandra Mirčetić - Telekom, Dr Saša Kočinac - TMF, Dr Goran Todorović - GF i mnogi drugi) oni rade na proučavanju različitih linearnih i nelinearnih optičkih i elektro-optičkih osobina nanostruktura. Posebno se ističe skup tehnika razvijenih u poslednjih nekoliko godina koje spadaju u tzv. "kvantni inženjering", a odnose se na dizajn i optimizaciju strukturnih parametara u cilju maksimalnog prilagođavanja datom polju primene. Ovde se ubrajaju neke od veoma sofisticiranih metoda kvantne mehanike kao što su supersimetrija i teorija inverznog spektra, koje su uspešno adaptirane za aplikativne oblasti (npr. modelovanje raznovrsnih poluprovodničkih naprava) i kombinovane sa najmodernijim optimizacionim metodama (algoritam za simulirano odgrevanje, genetski algoritam, postupci bazirani na primeni teorije optimalne kontrole). U novije vreme, fokus istraživanja usmeren je na problematiku vezanu za modelovanje i optimizaciju kvantnih kaskadnih lasera kao i na novu oblast nanonauke koja je dobila naziv spintronika, a zasnovana je na konceptu da se za prenos, skladištenje i procesiranje informacija, pored naelektrisanja elektrona može koristiti i vrednost njihovog spina. U širem smislu pojam spintronike obuhvata i oblasti kao što su spinski bazirana kvantna informatika i komunikacije, gde bi spin nosilaca igrao ulogu kvantnih bita. Rad na ovoj problematici finansiran je od strane Ministarstva za nauku i zaštitu životne sredine (aktuelno je učešće na projektu pod nazivom "Nanostrukture i nanokomponente u fizičkoj elektronici" ). Posebna pažnja posvećena je uključivanju studenata osnovnih i postdiplomskih studija u istraživački rad, kroz izradu projekata, diplomskih radova, magistarskih teza i doktorskih disertacija. O kvalitetu diplomskih radova urađenih uz pomoć članova grupe govori podatak da su oni do sada uvek rezultovali objavljivanjem rada u renomiranom međunarodnom časopisu sa visokim JCR impact factor-om, što značajno doprinosi uspostavljanju profesionalne reputacije kandidata (slede primeri za poslednjih desetak godina, a ime odgovarajućeg diplomca je podvučeno):

  1. Z. Z. Bandić, Z. Ikonić, "Electronic structure of (Zn,Cd)(S, Se)-based polytype superlattices", Phys. Rev. B, Vol. 51, pp. 9806-9812, 1995.
  2. S. Živanović, V. Milanović, Z. Ikonić, "Intraband absorption in semiconductor quantum wells in the presence of perpendicular magnetic field", Phys. Rev. B, Vol. 52, p. 8305-8311, 1995.
  3. D. M. Mitrinović, V. Milanović, Z. Ikonić, "Electronic structure of semiconductor quantum wells in a tilted magnetic field", Phys. Rev. B, Vol. 54, p. 7666-7669, 1996.
  4. D. Indjin, Z. Ikonić, V. Milanović, J. Radovanović, "Optimization of Resonant Second and Third Order Nonlinearities in Step and Continuously graded Semiconductor Quantum Wells", IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 34, pp. 795-802, 1998.
  5. D. Indjin, A. Mirčetić, Z. Ikonić, V. Milanović, G. Todorović, "Resonantly enhanced bound-continuum intersubband second harmonic generation in optimized asymmetric semiconductor quantum wells", Physica E, Low-dimensional systems and nanostructures, Vol. 4, p.119-127, 1999.
  6. D. Indjin, I. Stanković, J. Radovanović, V. Milanović, Z. Ikonić, "Supersymmetric quantum-well shape optimization for intersubband bound-continuum second harmonic generation", Superlattices and Microstructures, Vol. 28, p. 143-150, 2000.
  7. V. Jovanović, D. Indjin, Z. Ikonić, V. Milanović, J. Radovanović, "Design of GaN/AlGaN quantum wells for maximal intersubband absorption in 1.3µm<lambda<2µm wavelength range", Solid State Communications, Vol. 121, pp. 619-624, 2002.
  8. J. S. Petrović, V. Milanović, Z. Ikonić, "Bound states in continuum of complex potential generated by supersymmetric quantum mechanics", Phys.Lett. A Vol. 300, p. 595-602, 2002. (rad je nastao iz seminarskog rada Jovane S. Petrović)
  9. I. Savić, V. Milanović, Z. Ikonić, D. Indjin, V. Jovanović, P. Harrison, "Dilute magnetic semiconductor quantum-well structures for magnetic field tunable far-infrared/terahertz range", IEEE J. Quantum Electronics, Vol. 40, p. 1614-1621, 2004.
  10. N. Vukmirović, V. D. Jovanović, D. Indjin, Z. Ikonić, P. Harrison, V. Milanović, "Optically pumped terahertz laser based on intersubband transitoins in a GaN/AlGaN double quantum well", J. Appl. Phys., Vol. 97, p. 103106-1/5, 2005.
  11. N. Vukmirović, Ž. Gačević, Z. Ikonić, D. Indjin, P. Harrison, V. Milanović, "Intraband absorption in InAs/GaAs quantum dot infrared photodetectors-effective mass vs. kĄp modelling", rad je prihvaćen za objavljivanje u časopisu Semiconductor Science and Technology, 2006.

Studenti koji su nastavili magistarske i doktorske studije pod rukovodstvom članova grupe završavali su ih u rekordnom roku i uz značajnu količinu objavljenih radova, a po uspostavljanju međunarodne saradnje otvorile su se mogućnosti za kraći boravak na Univerzitetu u Leeds-u za vreme izrade teze/disertacije. Takođe, studentima-saradnicima (diplomci, magistranti i doktoranti) čiji rad bude prihvaćen za prezentovanje na nekoj od domaćih konferencija (npr. ETRAN, Simpozijum fizike kondenzovanog stanja, YUCOMAT i sl.) obezbeđeni su troškovi za učestvovanje na pomenutoj konferenciji.

Studenti koji su zainteresovani za bavljenje nekim od oblika naučno-istraživačkog rada mogu potražiti više informacija kod navedenih članova grupe, preporučljivo je da se u rad uključe još na trećoj godini studija.

Međunarodna saradnja

Gore navedeni deo grupe za Kvantne poluprovodničke nanostrukture ostvario je veoma uspešnu saradnju sa istraživačima na Univerzitetu u Leeds-u (Institute of Microwaves and Photonics, School of Electronic and Electrical Engineering, University of Leeds, UK) - grupa za Kvantnu Elektroniku, koja je do sada realizovana kroz sledeće međunarodne projekte:

  • Joint Project Grant (The Royal Society): "Computational methods for the design optimization of quantum optoelectronic devices" (2002. - 2004.)
  • EPSRC (Engineering and Physical Sciences Research Council, UK) Research Grant: "Developing new optimization techniques for design and realization of mid- and far -infrared quantum cascade lasers" (2003. - 2004.)

Od posebnog značaja je činjenica da su u naučno-istraživački rad aktivno uključeni i studenti koji rade projekte i diplomske radove u saradnji sa članovima grupe. O uspešnosti saradnje istraživačkih timova iz Leeds-a i Beograda najbolje svedoče 2 doktorske disertacije bivših diplomaca grupe za Kvantne poluprovodničke nanostrukture, nedavno odbranjene na Univerzitetu u Leeds-u (Dr Vladimir Jovanović i Dr Ivana Savić). Na doktorskim studijama u Leeds-u trenutno se nalazi i Nenad Vukmirović, a u postupku konkurisanja je i student V godine ETF Goran Isić. Pri tome, Vladimir Jovanović i Nenad Vukmirović su za svoje izuzetne rezultate osvojili nagrade u iznosu 10000£ (približno 15000€) kao najbolji IEE doktoranti u UK. Takođe, posredstvom ove saradnje rezultati doktorske disertacije Dr Aleksandre Mirčetić (odbranjene na Elektrotehničkom fakultetu u Beogradu 2006. godine) doživeli su eksperimentalnu verifikaciju u istraživačkim centrima u Nemačkoj:

Dobru saradnju karakteriše i veliki broj zajedničkih radova publikovanih u vodećim međunarodnim časopisima i prezentovanih na međunarodnim i nacionalnim konferencijama, u kojima vodeću ulogu vrlo često imaju diplomci i doktoranti grupa iz Beograda i Leeds-a. Zahvaljujući ostvarenim rezultatima, omogućena je značajna podrška i pomoć studentima ETF-a koji žele da konkurišu za upis na doktorske studije u Leeds-u. Za one koji su zainteresovani za izradu doktorata na ovaj način, od posebnog interesa je činjenica da na Univerzitetima u UK ova vrsta studija može da se završi za 3 godine i uključuje samo naučno-istraživački rad i izradu doktorske disertacije, bez polaganja dodatnih ispita.

Studenti završnih godina i postdiplomci koji su zainteresovani za istraživački rad iz navedenih oblasti mogu se obratiti Dr Vitomiru Milanoviću, Dr Jeleni Radovanović, Dr Draganu Inđinu i Dr. Zoranu Ikoniću, za detaljnije informacije.

Last update: June 2006