Результаты представили президенту РАН академику Александру Сергееву в ходе его рабочего визита в новосибирский Академгородок. Консорциум исследовательских организаций, возглавляемый Институтом физики полупроводников, реализует проект «Квантовые структуры для посткремниевой электроники». Промежуточные итоги работы касаются как установления фундаментальных аспектов функционирования квантовых систем и структур, так и разработок в области новых технологий и материалов для элементной базы перспективной электроники. 

 
В частности, ученые получили новые данные, необходимые для повышения рабочей температуры длинноволновых лазеров, разработки твердотельного квантового компьютера, создания приемников излучения терагерцового диапазона, антиотражающих покрытий, транзисторов, в которых используются свойства двумерного электронного газа. 

 
«В основе всех достижений, связанных с информационными технологиями лежит элементная база, ключевой ее компонент ― транзистор. Он может работать в двух режимах: открытом или закрытом, что соответствует нулю и единице, поэтому вся цифровая электроника базируется на этих двух состояниях. Однако размеры транзистора приближаются к атомарным, это требует компонентной базы, работающей на новых физических принципах, перехода на новые материалы, трехмерной схемотехнической инфраструктуры», ― пояснил руководитель проекта директор ИФП СО РАН академик Александр Латышев

 
Посткремниевая электроника появится, когда размер ее основного функционального элемента будет не больше атома. Но, чтобы такой элемент работал надежно, как современные транзисторы, нужно досконально разобраться в законах квантового мира. Для этого требуются не только теоретические исследования, но и экспериментально синтезированные структуры: например,  топологические изоляторы, системы с квантовыми ямами, квантовыми точками, двумерным электронным газом ― те, в которых движение электрона ограничено (заквантовано). 

 
Пармон_Сергеев_Якушев.JPG 
Председатель СО РАН академик РАН Валентин Пармон, академик РАН Александр Сергеев, заместитель директора ИФП СО РАН доктор наук Максим Якушев осматривают комплекс ростовых установок для синтеза наноструктур кадмий-ртуть-теллур
 
Создание, в рамках проекта, консорциума исследовательских учреждений под руководством Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН позволило объединить кадровый потенциал организаций, технологии, приборную базу.  В коллаборацию входят Новосибирский государственный университет, Институт физики микроструктур РАН (филиал ФИЦ «Институт прикладной физики РАН»), Санкт-Петербургский государственный университет, Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН. 

 
«Один из важных результатов совместной работы ― создание лазерных структур, которые могут использоваться для повышения рабочей температуры длинноволновых лазеров. Это произошло благодаря тому, что  в Институте физики микроструктур РАН была отлажена экспресс-система тестирования материалов (гетероэпитаксиальных пленок), синтезированных в ИФП СО РАН: определялось их структурное совершенство на основе анализа отклика люминесценции. Новая система позволила оперативно отбраковать неудачные образцы. Более того, повышение качества наших пленок привело к тому, что другая команда коллабораторов из Института физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН, смогла перестраивать энергетические спектры в двойных квантовых ямах так, как это требовалось для проведения исследований.  В итоге, впервые обнаружена нестандартная структура квантового эффекта Холла.  Полученные результаты важны для понимания природы квантового магнитотранспорта двумерных структур. (Магнитотранспорт ― явления, возникающие при воздействии магнитного поля на ток, протекающий в материале. ― Прим. авт.)», ―  подчеркнул Александр Латышев.​  

 
К созданию твердотельного квантового компьютера на основе стандартных кремниевых технологий может привести результат, полученный в лаборатории неравновесных полупроводниковых систем ИФП СО РАН. Методом электронного парамагнитного резонанса  исследовались структуры с кольцевыми  молекулами германий-кремниевых квантовых точек. В них определена локализация электронов в кольцевых молекулах, а также спиновая релаксация. 

 

3 на выставке технологических достижений.JPG 

Валентин Пармон, Александр Сергеев, Александр Латышев, Максим Якушев на выставке технологических разработок ИФП СО РАН

Специалисты лаборатории молекулярно-лучевой эпитаксии соединений А2В6 ИФП СО РАН создали полноформатный охлаждаемый фотоприемник, увеличив его рабочую температуру с 70 до 110 градусов Кельвина, ―  это расширяет спектр применения устройства. В Институте физики металлов обнаружили эффект изменения типа проводимости при приложении напряжения. Исследователи СПбГУ изучили интеркаляцию атомов марганца в пленки графена, которые размещены на поверхности карбида кремния или вольфрама. Это направление важно для развития спинтронных устройств, в основе которых лежит принцип управления спином электрона, а не зарядом, что менее энергозатратно.  Исследователи из Новосибирского государственного университета разработали антиотражающее покрытие на основе массивов субволновых резонаторов из частиц кремния и германия. Такие материалы используются для развития нанофотонных технологий, где передача и обработка информации происходит с помощью фотонов, а не электронов. 

 
Александр Латышев отметил, что все показатели проекта выполнены в полном объеме, а научных достижений, полученных участниками проекта гораздо больше, чем можно озвучить за время, отведенное на доклад. Директор ИФП СО РАН рассчитывает, что в следующие два года реализации проекта произойдет укрепление сотрудничества и расширение исследовательских задач. 

 
«С моей точки зрения, в этом проекте задействованы основные направления физики полупроводников, которые существуют сейчас. Показаны интересные достижения, часть из них прикладные. Меня же очень заинтересовал результат, полученный впервые ― возвратный вид квантового эффекта Холла», ― прокомментировал итоги работы доктор физико-математических наук врио директора Департамента государственной научной и научно-технической политики Минобрнауки России Павел Форш. 

 
Гости Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН посетили лабораторию № 15: осмотрели комплекс ростовых установок для синтеза наноструктур кадмий-ртуть-теллур. На их основе создаются полупроводниковые матрицы рекордно больших размеров, чувствительные в инфракрасной области спектра. ИФП СО РАН ― единственный в России производитель высокотехнологичного полупроводникового материала для таких устройств. 

0202.jpg 
Также ИФП СО РАН продемонстрировал собственные приборные разработки: в частности, сенсор на основе нанопроволочного транзистора, способный диагностировать единичные молекулы возбудителей заболеваний, медицинский тепловизор, гибкий легкий солнечный элемент с КПД более 30 %, лазеры с вертикальным резонатором, которые используются для создания миниатюрных атомных часов, прототип квантово-криптографической линии связи, набор электронных чернил на основе графена, для печати изделий гибкой электроники, лабораторный макет комплекса научной аппаратуры для синтеза полупроводниковых структур в космосе. 

 
Справка: В июле 2020 года проект ИФП СО РАН «Квантовые структуры для посткремниевой электроники», победил в конкурсе Минобрнауки России по приоритетным направлениям научно-технологического развития РФ.  Проект рассчитан на три года, совокупный объем финансирования ― 300 миллионов рублей. 

 
Надежда Дмитриева, пресс-служба ИФП СО РАН 

Фото Виктор Яковлев, ИФП СО РАН 
 

Похожие новости

  • 17/09/2020

    ИФП СО РАН создает научный и технологический базис для электроники будущего

     Коллаборация российских исследователей под руководством специалистов Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН займется изучением физики квантовых эффектов как основы для элементной базы вычислительной техники будущего.
    954
  • 16/04/2021

    Разработки самого высокого полета

     Каждый восьмой грант, получаемый учеными региона, посвящен аэрокосмическим исследованиям. Новосибирские ученые вносят большой вклад в освоение космоса: тренажер для стыковки космических аппаратов, технология для изготовления солнечных батарей на орбите и на Луне, катализаторы орто-пара-конверсии водорода, аэродинамические исследования перспективного российского многоразового космического корабля «Орел» — вот далеко не полный перечень разработок, рожденных в Сибири.
    700
  • 19/04/2021

    Русский космос: Фабрика солнца

    ​​Технология выращивания полупроводниковых структур в условиях космического вакуума уже в совершенстве отработана сотрудниками Института физики полупроводников имени А. В. Ржанова СО РАН и позволит создавать солнечные батареи нового поколения без вреда для земной экологии.
    429
  • 02/09/2020

    80 лет со дня рождения Сергея Стенина

    1 сентября — день рождения Сергея Ивановича Стенина — блестящего ученого, талантливого организатора, основателя научной школы, выпускника НГТУ НЭТИ. Сегодня ему бы исполнилось 80 лет. Во многом именно благодаря этому человеку Институт физики полупроводников им.
    1033
  • 30/10/2020

    Прикоснуться к живой истории: в ИФП СО РАН рассказали об академике Ржанове

    ​В Институте физики полупроводников им А.В. Ржанова СО РАН прошло торжественное заседание Ученого совета, посвященное столетию со дня рождения основателя Института, академика Анатолия Васильевича Ржанова.
    736
  • 09/07/2021

    Год науки и технологий/Наука и университеты: Специализированные учебные научные центры погружают детей в прикладную науку

     В Год науки и технологий Правительство РФ внесло на рассмотрение Государственной Думы законопроект о финансировании специализированных учебных научных центров (СУНЦ) из федерального бюджета, а не через систему грантов, как это было раньше.
    603
  • 06/10/2020

    Техника будущего: сибирские ученые — о перспективах посткремниевой электроники

    Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН вошел в число победителей конкурса грантов на проведение крупных научных проектов по приоритетным направлениям научно-технологического развития РФ.
    728
  • 13/04/2021

    Сибирские ученые рассказали о разработках СО РАН для космоса

     В День космонавтики  и 60-ю годовщину со дня первого полета человека в космос ученые из новосибирского Академгородка напомнили о наработках и исследованиях в сфере космических технологий.
    384
  • 17/05/2021

    В стремлении к свету. Сибирские физики многократно повысили эффективность оптических приборов

    Кремниевые технологии – вершина того, что разработано для микро- и наноэлектроники. Но, по оценкам ученых, функциональные пределы кремниевой элементной базы совсем скоро будут достигнуты. Поэтому уже сегодня ученые всего мира создают структуры, работающие на основе новых физических принципов, в частности, с использованием квантовых эффектов.
    693
  • 02/02/2021

    Первые итоги исследований квантовых структур для посткремниевой электроники

    ​​Ученые Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН во время визита президента РАН академика Александра Михайловича Сергеева рассказали о первых результатах работы по проекту-стомиллионнику, начатому в 2020 году, который направлен на определение фундаментальных физических закономерностей систем квантовых полупроводниковых материалов.
    612