В России изучают варианты создания альтернативных источников энергии

В ТГУ молодой ученый исследует теоретические модели для создания альтернативных источников энергии

На сегодняшний день переход к альтернативным источникам энергии является одной из наиболее актуальных тем в энергетике. Аспирант радиофизического факультета Кирилл Лозовой исследует теорию роста наногетероструктур с квантовыми точками германия в кремнии. В 2015 году он стал лауреатом премии Законодательной думы Томской области за достижения в естественных науках.

– Особенность этой премии в том, что она присуждается именно за научные достижения. Я предоставил цикл статей, опубликованных в зарубежных журналах, журналах из перечня ВАК, – рассказывает Кирилл. – В статьях рассказывается об исследовании наногетероструктур с квантовыми точками германия в кремнии. Эти квантовые точки расширяют спектральный диапазон поглощения энергии. Например, солнечный свет представляет собой электромагнитное излучение в широком диапазоне длин волн, и в основном все солнечные элементы поглощают только часть спектра – видимый диапазон и часть инфракрасного. Таким образом, они не могут использовать всю доступную энергию, чтобы превратить ее в электричество. Сейчас самыми распространенными являются кремниевые солнечные элементы. Путем создания квантовых точек германия в кремнии мы можем расширить диапазон поглощения в инфракрасную область, что позволит более эффективно собирать солнечную энергию и соответственно получать больше электричества на выходе.

Для исследований на кафедре квантовой электроники и фотоники имеется установка молекулярно-лучевой эпитаксии «Катунь-100», которая разработана в новосибирском Институте физики полупроводников им. А.В. Ржанова.

– Наша команда выращивает на установке структуры с квантовыми точками германия и пытается определить размеры, форму и плотность точек на поверхности, чтобы добиться наиболее эффективного результата. Моя работа больше связана с теорией роста этих структур, я занимаюсь созданием и развитием теоретических моделей, описывающих рост материала в процессе молекулярно-лучевой эпитаксии, – добавляет Кирилл. – Я пытаюсь предсказать, какие условия нужно создать в установке: какова должна быть температура роста, с какой скоростью напылять германий и в каком количестве, чтобы получить ансамбль островков с необходимыми нам свойствами.

Молодой ученый добавляет, что в России подобные центры исследования существуют только в Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Новосибирске и Томске.

– Наша уникальность в том, что мы работаем с установкой российского производства, в тесном сотрудничестве с ее создателями – учеными из Новосибирска, постоянно обмениваясь с ними своими наработками, – отмечает Кирилл. – Мы можем параллельно вести теоретические и практические исследования и сравнивать результаты этих двух видов работ друг с другом, чтобы оптимизировать технологию роста и синтеза таких структур. С другой стороны, сравнивая реальные результаты с полученными в ходе численных расчетов, мы можем видоизменять нашу модель, менять параметры, чтобы она лучше описывала происходящие процессы.

Как отмечает исследователь, наногетероструктуры с квантовыми точками германия в кремнии можно использовать для создания фотоприемников видимого и инфракрасного диапазона, а также солнечных элементов для преобразования солнечной энергии в электрическую.

Стоит добавить, что за время обучения в ТГУ Кирилл Лозовой неоднократно принимал участие в факультетских, университетских, региональных и всероссийских олимпиадах, отмечен региональными и всероссийскими дипломами и грамотами. В 2010-2014 гг. являлся исполнителем 8 НИР в рамках федеральных целевых программ и ведомственных программ, в рамках госзадания Минобрнауки России и в рамках научного проекта при поддержке РФФИ. В 2012 году выиграл конкурс на соискание стипендии Президента Российской Федерации и стипендии Губернатора Томской области. В 2013 г. стал лауреатом премии по поддержке талантливой молодежи, установленной Указом Президента Российской Федерации, и премии Томской области в сфере образования, науки, здравоохранения и культуры.

Для справки. Премия Законодательной думы Томской области учреждена в 2003 г. Представители ТГУ – и студенты, и сотрудники, - становятся лауреатами премии на протяжении десяти лет. За это время победителями конкурса стали 46 человек.