Разработаны подходы, обеспечивающие многократное увеличение чувствительности фотодетекторов и интенсивности люминесценции светоизлучающих кремниевых гетероструктур с квантовыми точками Ge/Si в ближнем и среднем ИК-диапазонах на основе явлений плазмоники, использования метаматериалов, метаповерхностей и гибридных структур.

Исследованы различные методы усиления фотоотклика в ближем инфракрасном диапазоне гетросструктур Ge/Si с квантовыми точками Ge, сопряженных с различными поверхностными наноструктарами. С помощью математического моделирования установлены пространственные конфигурации электромагнитных полей, в таких гетероструктрах, а так же спектральная зависимость фактора усиления интенсивности электрического поля. Рассматривались три основных типа структур

Методом спектроскопии адмиттанса исследованы состояния дырок в квантовых ямах Si 0.7−y Ge 0.3 Sny /Si в диапазоне содержания олова y = 0.04−0.1. Установлено, что энергия связи дырки растет с увеличением содержания олова. В рамках 6-зонного kp-метода определены энергии размерного квантования дырок в структурах, содержащих псевдоморфный слой Si 0.7−y Ge 0.3 Sny в матрице Si. Комбинацией результатов математического моделирования и экспериментальных данных определена величина разрыва валентной зоны на гетерогранице Si/Si 0.7−y Ge 0.3 Sny . Установлено, что зависимость экспериментальных значений разрыва валентных зон между псевдоморфными слоями Si 0.7−y Ge 0.3 Sny и Si от содержания олова описывается выражением E exp V = (0.21 ± 0.01) + (3.35 ± 7.8 · 10 −4 )y эВ.

Обнаружено, что встраивание слоев квантовых точек Ge/Si в двумерный фотонный кристалл (ФК) приводит к многократному (до 30 раз) усилению фототока в ближнем ИК-диапазоне, что связывается с возбуждением падающей световой волной планарных мод ФК, взаимодействущих с межзонными переходами в квантовых точках.