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. В рамках программы исследователи будут заниматься определением фундаментальных физических закономерностей систем квантовых полупроводниковых материалов. 

 
Возможности современной кремниевой технологии по уменьшению размеров элементной базы электроники фактически достигли своего предела. Ее основные элементы, транзисторы, такие маленькие (единицы нанометров), что трудно сделать их еще меньше. Более того, взаимодействуя друг с другом, они нагреваются и выходят из строя. Для нас как для пользователей важно, чтобы электронные устройства работали надежно и быстро, не нагревались, потребляли мало электроэнергии, а также обладали большим объемом памяти. В процессе достижения этих целей возникают трудности, которые напрямую связаны с материалом, из которого сделана вся электроника. 

 
«На сегодняшний день кремний — это база современной техники: большая часть всей электроники изготавливается из него. Современные кремниевые электронные устройства содержат, кроме кремния, и другие материалы — небольшие включения арсенида галлия, диоксида гафния, кремний-германиевые сплавы. Однако уже сейчас нужно задумываться, каков будет следующий шаг? А это — поиск новых возможностей и материалов, способных прийти на замену кремнию», — говорит заместитель директора по научной работе ИФП СО РАН доктор физико-математических наук Александр Германович Милёхин
 
Проект «Квантовые структуры для посткремниевой электроники» направлен на поиск возможности замены кремния на другие материалы, более эффективные, нежели он, которые способствовали бы решению задач наноэлектроники. Создание основ новых технологий, установление фундаментальных физических закономерностей квантовых полупроводников материалов, исследование гетеросистем (систем из различных компонентов) — его основные цели. Руководит работой директор ИФП СО РАН академик Александр Васильевич Латышев.​ 
В исследование квантовых структур вовлечены пять организаций: Институт физики металлов им. М. Н. Михеева Уральского отделения РАН (Екатеринбург), Институт физики микроструктур РАН (Нижний Новгород), Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН (головное учреждение), Санкт-Петербургский и Новосибирский государственные университеты. Всего задействованы 62 научных сотрудника. 

 
«По условиям проекта среди исследователей как минимум 35 % должны быть не старше 39 лет. К примеру, в ИФП СО РАН среди 25 участников 10 человек — молодые ученые», — поясняет Александр Милёхин. 
 
Исследования предполагают несколько направлений. Одно из них — это работа с квантовыми структурами на основе соединений кадмий — ртуть — теллур. К примеру, его можно использовать в разработке различных оптико-электронных приборов. В частности, на основе этого вещества физики из ИФМ РАН (Нижний Новгород) создают светоизлучающие устройства — лазеры, работающие в терагерцовом диапазоне. Его особенность в том, что терагерцовое излучение просвечивает многие материалы, не ионизируя и не разрушая их, и может быть применимо в диагностической медицине или системах безопасности. 

 
«Наш институт — единственный в стране, обладающий мощной технологической базой по производству высококачественных эпитаксиальных структур на основе кадмия, ртути и теллура. Используя эту базу, мы уже много лет производим матричные фотоприемники. В рамках этого направления проекта необходимо добиться повышения их чувствительности и, соответственно, уменьшить размеры, стоимость, энергопотребление, что достаточно непростая задача», — говорит Александр Милёхин. 
 
Другое направление связано с созданием технологий разработки однофотонных фотодиодов на основе квантовых гетероструктур, которые бы применялись в оптоволоконных линиях связи. Еще один вектор исследований направлен на изучение и разработку физических принципов технологий создания посткремниевых материалов, включая полупроводниковые и плазмонные метаматериалы, для нанофотоники, плазмоники и наносенсорики. Для того чтобы понять, какие физические решения, конструкции потребуются для создания полупроводниковых приборов, ученые исследуют материал А3Б5 на основе индия, мышьяка, галлия и других элементов. Также ученые будут заниматься исследованиями полупроводниковых квантовых точек (нанокристаллов) и дефектов в алмазе. Такие материалы перспективны для создания кубитов ― элементов квантового компьютера. 
 
Квантовые структуры для посткремниевой электроники — фундаментальный проект, то есть в итоге ожидается решение определенных научных задач, напрямую не связанных с созданием устройств, например объяснение энергетического спектра нового материала, установление физических свойств материала и так далее. Такие исследования нужно рассматривать как необходимый этап в развитии современных технологий для повышения быстродействия компьютеров, увеличения производительности электронных устройств, расширения их функционала, снижения энергопотребления. 
 
Грант рассчитан на три года. 

 
«Здорово, что институт смог выиграть этот конкурс и был высоко оценен экспертами комиссии. Мы понимаем, что сейчас на нас возлагается большая ответственность», — говорит Александр Милёхин. 
 
Анастасия Федотова 
 
Фото предоставлено Александром Милёхиным 

На фото:  работа младшего научного сотрудника Л. С. Басалаевой ​и Н. Н. Курусь связана с нанодиагностикой полупроводниковых материалов 

Источники

Техника будущего: сибирские ученые - о перспективах посткремниевой электроники
Наука в Сибири (sbras.info), 05/10/2020
Техника будущего
Академгородок (academcity.org), 06/10/2020

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.
    551
  • 06/05/2017

    Победы Сибирского отделения РАН: от сканеров таможенного досмотра до создания новых материалов

    В преддверие Дня Победы ученые представили разработки институтов Сибирского отделения Российской академии науки и промышленных корпораций в сфере оборонного и гражданского назначения. Председатель Сибирского отделения РАН, академик Александр Асеев подчеркнул, что «решение сложных проблем оборонно-промышленного комплекса, его диверсификация — то есть производство гражданской продукции, — невозможно без опоры на достижения фундаментальной науки.
    2680
  • 02/09/2020

    РАН обсудит утрату права на экспертизу работы крупнейших научных и учебных центров

    ​Сегодня президиум Российской академии наук (РАН) соберется на «экстренное заседание», посвященное угрозе значительного урезания полномочий академии. Разработанный Минобрнауки проект правительственного постановления освобождает ряд организаций от обязательной научной экспертизы со стороны РАН — речь идет прежде всего о Курчатовском институте, а также подведомственных правительству МГУ, СПбГУ и НИУ ВШЭ.
    436
  • 04/06/2018

    Одобрен проект по созданию в России квантового компьютера

    Научно-технический совет Фонда перспективных исследований (ФПИ) одобрил проект Оптические системы квантовых вычислений. В период с 2018 по 2021 год в рамках этого проекта запланирована разработка демонстраторов 50-кубитных квантовых компьютеров на основе нейтральных атомов и интегральных оптических схем.
    1149
  • 29/08/2018

    В Новосибирске обсудили перспективы развития технологической кооперации науки и производства

    ​Заседание Совета главных инженеров предприятий Сибирского федерального округа на VI Международном форуме и выставке технологического развития "Технопром-2018" было посвящено перспективам развития технологической кооперации науки и производства.
    1269
  • 29/07/2020

    Российские учёные рассказали о своём участии в проекте ITER

    ​​Надежный, экологически чистый и мощный источник энергии – одна из главных потребностей человечества сегодня. В числе наиболее перспективных кандидатов на решение этой задачи рассматривают термоядерный синтез.
    571
  • 11/04/2018

    Круглый стол «Научное приборостроение для нанотехнологий. Современное состояние. Возможности развития»

    ​Уважаемые коллеги, В новосибирском Академгородке 25 апреля 2018 года с 11-00 до 17-00 на базе Института физики полупроводников имени А.В. Ржанова СО РАН (Новосибирск, пр. академика Лаврентьева, 13) при поддержке Нанотехнологического Общества России, компании NT-MDT Spectrum Instruments и Сибирского Отделения РАН состоится в формате круглого стола семинар по теме: «Научное приборостроение для нанотехнологий.
    1974
  • 28/08/2018

    Сибирские физики создают производственную базу для электроники за 500 млн рублей

    ​Новосибирский институт физики полупроводников (ИФП) Сибирского отделения (СО) РАН создает для предприятия электроники "Экран - оптические системы" производственную площадку стоимостью 500 млн рублей.
    823
  • 14/01/2016

    ИФП СО РАН - в числе лучших научных организаций России

    ​Об этом и других достижениях 2015 года директор Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН член-корреспондент РАН Александр Васильевич Латышев рассказал в ходе традиционного научного семинара, проходящего в ИФП в начале года.
    3405
  • 15/07/2020

    Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН обновил приборную базу

    В рамках программы обновления приборной базы в ИФП СО РАН в 2020 году появятся установки, которые есть пока лишь в нескольких российских и зарубежных научных центрах. Это спектрометр для исследования фотоэмиссии с угловым и спиновым разрешением; приборный комплекс, совмещающий атомно-силовой микроскоп и рамановский спектрометр; установка атомно-слоевого осаждения металлов и диэлектриков.
    542