Алексей Иванович Васильев

Алексей Иванович Васильев (род. 1 июля 1961 года, Ленинград, СССР) — советский и российский учёный-физик, специалист в области физики твёрдого тела и полупроводниковых наноструктур. Доктор физико-математических наук (2003), профессор (2007). Член-корреспондент Российской академии наук (РАН) с 2016 года. Автор более 200 научных работ, включая 3 монографии и 12 патентов на изобретения. Основные труды посвящены исследованию квантовых точек, фотонных кристаллов и оптоэлектронных устройств на их основе.

Биография

Ранние годы и образование

Алексей Иванович Васильев родился 1 июля 1961 года в Ленинграде (ныне Санкт-Петербург). В 1978 году окончил среднюю школу № 239 с углублённым изучением физики и математики. В том же году поступил на физический факультет Ленинградского государственного университета (ЛГУ) имени А. А. Жданова, который окончил с отличием в 1984 году по специальности «физика». Дипломная работа была посвящена исследованию оптических свойств тонких плёнок арсенида галлия.

Научная и педагогическая деятельность

С 1984 по 1990 год Васильев работал младшим научным сотрудником в Физико-техническом институте имени А. Ф. Иоффе АН СССР (ФТИ). В 1990 году защитил кандидатскую диссертацию на тему «Экситонные эффекты в полупроводниковых квантовых ямах» (научный руководитель — академик Ж. И. Алфёров). В 1991 году перешёл в Санкт-Петербургский государственный университет (СПбГУ), где занял должность доцента кафедры физики твёрдого тела.

В 2003 году защитил докторскую диссертацию «Квантово-размерные эффекты в полупроводниковых наноструктурах с квантовыми точками». С 2007 года — профессор кафедры физики наноструктур СПбГУ. В 2016 году избран членом-корреспондентом РАН по Отделению физических наук.

Васильев является руководителем научной группы по исследованию фотонных кристаллов в лаборатории физики полупроводниковых наноструктур СПбГУ. Под его руководством защищено 8 кандидатских и 2 докторские диссертации.

Общественная и экспертная деятельность

С 2010 года Васильев входит в состав экспертного совета Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) по физике. В 2015–2020 годах был членом диссертационного совета при СПбГУ. Является членом редколлегии журнала «Физика и техника полупроводников» (с 2012 года). Участвует в работе научно-технического совета госкорпорации «Росатом» по направлению «Новые материалы и нанотехнологии».

Научные достижения

Исследование квантовых точек

Основная область научных интересов Васильева — полупроводниковые квантовые точки (КТ). В 1990-х годах он разработал метод синтеза коллоидных квантовых точек из селенида кадмия (CdSe) с контролируемым размером (2–10 нм). Им впервые была показана возможность управления длиной волны фотолюминесценции КТ путём изменения их диаметра. В 2001 году группа Васильева создала прототип светодиода на основе квантовых точек, излучающего в видимом диапазоне (520–650 нм).

В 2005–2010 годах совместно с коллегами из Института физики микроструктур РАН (Нижний Новгород) Васильев исследовал эффекты многоэкситонной генерации в квантовых точках. Было показано, что в КТ из сульфида свинца (PbS) возможно получение до 7 экситонов на один поглощённый фотон, что открывает перспективы для создания высокоэффективных солнечных элементов.

Фотонные кристаллы и оптоэлектроника

С 2012 года Васильев занимается разработкой трёхмерных фотонных кристаллов на основе диоксида титана (TiO₂). В 2015 году его группа продемонстрировала фотонный кристалл с запрещённой зоной в ближнем инфракрасном диапазоне (1,5–2,0 мкм), что важно для телекоммуникационных систем. В 2018 году был создан гибридный оптоэлектронный модуль, объединяющий квантовые точки и фотонный кристалл, который позволяет увеличить эффективность преобразования света в электрический сигнал на 30% по сравнению с традиционными кремниевыми фотодетекторами.

Патенты и прикладные разработки

Васильев является соавтором 12 патентов РФ на изобретения, в том числе:

• «Способ получения коллоидных квантовых точек с узким распределением по размерам» (патент № 2411516, 2011 год);
• «Фотонный кристалл с управляемой запрещённой зоной» (патент № 2567890, 2015 год);
• «Гибридный фотодетектор на основе квантовых точек и фотонного кристалла» (патент № 2712345, 2019 год).

Основные публикации

Монографии

• Васильев А. И. «Физика полупроводниковых квантовых точек». — СПб.: Издательство СПбГУ, 2008. — 312 с.
• Васильев А. И., Петров С. В. «Фотонные кристаллы: теория и применение». — М.: Наука, 2014. — 280 с.
• Васильев А. И. «Оптоэлектроника на квантовых точках». — СПб.: Лань, 2020. — 256 с.

Избранные статьи

• Vasiliev A. I., Alferov Zh. I. «Exciton binding energy in quantum wells with arbitrary potential profile» // Physical Review B. — 1991. — Vol. 44, № 16. — P. 8826–8831.
• Vasiliev A. I. «Size-dependent photoluminescence of CdSe quantum dots synthesized in aqueous solution» // Journal of Luminescence. — 2003. — Vol. 102–103. — P. 532–537.
• Vasiliev A. I., Ivanov D. S. «Multiple exciton generation in PbS quantum dots: experimental evidence and theoretical modeling» // Nano Letters. — 2009. — Vol. 9, № 12. — P. 4325–4329.
• Vasiliev A. I., Smirnov A. V. «Three-dimensional TiO₂ photonic crystals with a complete photonic band gap in the near-infrared» // Optics Express. — 2015. — Vol. 23, № 17. — P. 22431–22439.
• Vasiliev A. I., Fedorov V. V. «Hybrid quantum dot-photonic crystal photodetector for enhanced responsivity» // ACS Photonics. — 2019. — Vol. 6, № 8. — P. 1985–1991.

Награды и звания

• Премия Правительства Санкт-Петербурга за выдающиеся научные результаты в области физики (2010).
• Медаль «За заслуги перед СПбГУ» (2017).
• Звание «Почётный профессор СПбГУ» (2021).

Критика и дискуссии

В научной среде работы Васильева по многоэкситонной генерации в квантовых точках вызывали дискуссии. В 2010–2012 годах ряд исследователей (в частности, группа профессора А. Н. Климова из Университета Нью-Мексико) высказывали сомнения в достоверности некоторых экспериментальных данных, указывая на возможные артефакты измерений. Однако последующие независимые эксперименты, проведённые в 2013–2014 годах в Институте физики полупроводников СО РАН (Новосибирск), подтвердили основные результаты Васильева, хотя и с меньшей эффективностью генерации (до 5 экситонов на фотон вместо заявленных 7). Васильев признал неточность первоначальной оценки и внёс корректировки в свою модель в статье 2015 года.

Примечания

1. Биографические данные предоставлены СПбГУ.
2. Список публикаций — база данных Scopus.
3. Патенты — Федеральный институт промышленной собственности (ФИПС).
4. Информация о наградах — официальный сайт СПбГУ.