Институт физики полупроводников отмечает 60-летие

Институт СО РАН, носящий имя Анатолия Васильевича Ржанова, сегодня известен во всём мире как одна из ведущих организаций в области исследования поверхностных свойств тонких кристаллических плёнок, полупроводниковых материалов, их границ раздела и создания новых полупроводниковых приборов.

Когда в 1960-е годы создавался институт, отношение к полупроводникам было не слишком серьёзным. Тогда никто не ожидал, что именно они определят развитие эры цифровых технологий. Их основа – тонкие полупроводниковые пленки и явления, возникающие на границе раздела полупроводников. 

Первый директор ИФП СО РАН академик Анатолий Васильевич Ржанов, можно сказать, был провидцем и сразу сформулировал направления работы. Сотрудничество с предприятиями было в приоритете. Уже в 1970-х годах появились плоды взаимодействия ученых с производством.

Пресс-служба ИФП СО РАН подготовила топ-6 достижений института:

1. Первые «флешки». В  ИФП СО РАН вместе с Институтом неорганической химии СО АН и НПО «Восток» сделали полупроводниковые элементы памяти на основе структур металл-диэлектрик-полупроводник. Их производством занималось предприятие «Восток».

2. Оборудование собственного производства для наращивания тонких полупроводниковых пленок. В 1970-х годах началась разработка установок молекулярно-лучевой эпитаксии, где выращивались кристаллические тонкие пленки с атомарной точностью. В нашей стране такого оборудования не было. Институт представил его в 1988 году. Появились промышленные образцы установок, они шли и на экспорт. Сегодня ученые института входят в число мировых лидеров в области владения технологией МЛЭ.

3. Прецизионные диагностические приборы – эллипсометры. Метод эллипсометрии используется во всём мире для быстрого и точного контроля качества (состава и толщины) тонких полупроводниковых пленок во время их роста. – неразрушающего контроля состава и толщины тонких полупроводниковых пленок во время их роста. В ИФП СО РАН разработаны собственные эллипсометры, учёные пользуются ими.

4. Открытие эффекта эшелонирования атомных ступеней на поверхности кремния под воздействием постоянного электрического тока (1989 год). Это открытие позволило изготовить эталонные меры для измерений в наномасштабе  –  «нанолинейки»  на диапазон от сотых долей нанометра до десятков нанометров. Кристалл не идеально ровный,у него атомно-гладкие поверхности, разделенные ступенями, высотой в один атом. Воздействуя на кристалл кремния постоянным током, можно «разогнать» ступени, увеличить площадь гладкой поверхности или собрать нужное количество ступеней в более плотную «лестницу», чтобы точно определить высоту.

5. Появление принц-технологии – способа создания трехмерных наноструктур. Он основан на отделении тонких напряженных полупроводниковых пленок от подложки. Так можно получить полупроводниковые нанотрубки диаметром до 2 нм. Их можно сформировать в определённых местах на подложке и с заданными диаметрами с помощью литографии. С помощью принц-технологии можно изготавливать наносенсоры, наноиглы для биомедицинского применения, чипы и другие наноприборы.

6. Элементная база для квантовых коммуникаций. В основе однофотонного излучателя лежат тысячи полупроводниковых слоев атомарной толщины, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Он испускает лишь один фотон за определенный интервал времени. Детектор для систем защищённой квантовой связи, улавливающий этот квант света, представляет собой лавинный фотодиод, работающий в гейгеровском режиме счета. Обычно детекторы одиночных фотонов требуют охлаждения до криогенных температур, а лавинный фотодиод, разработанный ИФП СО РАН, охлаждается с помощь миниатюрного элементах Пельтье при комнатной температуре.

Институт физики полупроводников им А.В. Ржанова СО РАН – научный центр с опытом выполнения крупных академических и промышленно-ориентированных проектов. Здесь собрана обширная приборная база, работают опытные сотрудники, которые умеют пользоваться всеми преимуществами сложного оборудования, обслуживать его и проводить сервисные процедуры.

Кроме фундаментальной науки, институт развивает сотрудничество с промышленностью: работают новые молодежные лаборатории, созданные в интересах индустрии, выполняются гранты Российского научного фонда, осуществляются и традиционные для ИФП СО РАН поставки полупроводниковых подложек на отечественные предприятия. Руководит НИИ академик РАН Александр Латышев.

Фото Татьяны Осиповой