Конгресс «Наука будущего – наука молодых» – мероприятие-спутник международного форума технологического развития «Технопром – 2022», прошедшего в Новосибирске. Молодые ученые из разных городов страны познакомились с лабораториями одного из ведущих научных центров России в области изучения полупроводниковых наноструктур и технологий их получения – Института физики полупроводников (ИФП) им. А. В. Ржанова СО РАН.

«В нашем Институте мы создаем новые полупроводниковые материалы, наноразмерные структуры, исследуем их свойства, развиваем методы изготовления таких структур, создаем устройства, работающие, в том числе и на новых физических принципах», – кратко охарактеризовал деятельность ИФП СО РАН заместитель директора по научной работе доктор физико-математических наук Александр Милёхин.

«Полупроводники применяются во всех типах электроники – это, например, светодиоды, фотодиоды, транзисторы, фотоприемники и так далее. В частности, в нашем институте производятся фотоприемники, регистрирующие инфракрасное, ультрафиолетовое излучение», – добавил председатель Совета молодых ученых ИФП СО РАН кандидат физико-математических наук Денис Милахин.

Специалисты института показали оборудование, которое есть лишь в немногих научных центрах России, и рассказали о том, какие данные можно получать с его помощью, какие работы вести.

«Таких установок мало в России»

О фотоэлектронном спектрометре для исследования электронной структуры кристаллов методом фотоэмиссии с угловым и спиновым разрешением (ARPES) рассказывал научный сотрудник лаборатории физики и технологии гетероструктур ИФП СО РАН Владимир Сергеевич Голяшов.

«Все полупроводниковые приборы работают благодаря процессам, происходящим не в объеме полупроводника, а на поверхности, так как управление током происходит на границе раздела. Соответственно, нужны методики, которые позволят эту границу изучать, потому что от ее состояния зависит, работает ли устройство. Одна из таких методик – фотоэлектронная спектроскопия. Она позволяет понять не только элементный состав поверхности, но и химический. Вторая методика – это фотоэлектронная спектроскопия с угловым разрешением. Она нужна для того, чтобы изучать дисперсию зонной поверхности полупроводников, да и любых монокристаллов, что позволяет экспериментально посмотреть зонную структуру полупроводника», – объяснил Владимир Голяшов.

Участница форума «Наука будущего – наука молодых» Елизавета Гусарова, студентка первого курса магистратуры Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова отметила: «У вас мощная установка, их мало в России. В Москве, например, проблема с таким методом. Я уже подумала о том, что сюда можно отправить образцы или приехать пройти обучающую программу. Меня впечатлил уровень вашего института, я действительно восхищена!».

«Увидеть» объект меньше десятитысячной доли сантиметра

Елизавету Гусарову заинтересовал также комплекс оборудования для ближнепольной микроскопии и спектроскопии фирмы HORIBA: «Эта, довольно редкая установка, совмещает метод рамановской спектроскопии и атомно-силовой микроскопии, что позволяет буквально видеть наноструктуры. Мне было бы интересно научиться на ней работать или отправить сюда образцы», – добавила исследовательница.

О возможностях этого оборудования рассказал заведующий молодежной лабораторией ближнепольной оптической спектроскопии и наносенсорики ИФП СО РАН, заместитель директора Института Александр Милёхин: «Комплекс оборудования состоит из атомно-силового микроскопа, спектрометра комбинационного рассеяния света и системы сопряжения этих двух установок. Каждый из двух приборов может работать независимо, по отдельности приборы используются в лабораториях десятки лет. А объединение оборудования дает новые возможности – позволяет охарактеризовать объект порядка десяти нанометров».

Наблюдать процессы на поверхности в режиме реального времени

Также студенты и аспиранты познакомились с работой сверхвысоковакуумного отражательного электронного микроскопа. Такой прибор есть только в Институте физики полупроводников им А. В. Ржанова СО РАН.

«Используя этот микроскоп, мы можем проводить наблюдения в процессе эксперимента, посмотреть, что происходит с поверхностью в режиме реального времени. Также мы можем здесь вести и рост многослойных полупроводниковых структур. Данная установка уникальна, она была разработана директором Института академиком Александром Васильевичем Латышевым в 1980-е годы, и с тех пор постоянно совершенствуется и модернизируется», – подчеркнул научный сотрудник лаборатории нанодиагностики и нанолитографии ИФП СО РАН Сергей Пономарев.

Студент 4 курса Северо-Кавказского федерального университета Давид Маглакелидзе добавил, что он ранее не встречал подобного оборудования: «В Центре коллективного пользования ИФП СО РАН меня впечатлил сверхвысоковакуумный отражательный электронный микроскоп. На нем можно проводить исследование разных процессов при высокой температуре. Мне это интересно, так как наша научная группа занимается разработкой и исследованиями наноматериалов, которые применяются в разных отраслях промышленности. Мы обменялись контактами с учеными ИФП СО РАН».

Тонкие полупроводниковые пленки – основа будущих приборов

ИФП СО РАН известен во всем мире благодаря своей экспертизе в области выращивания тонких полупроводниковых пленок методом молекулярно-лучевой эпитаксии, что позволяет делать новые приборы, исследовать свойства материалов. Выращивание происходит в специальных установках, одну их них участникам экскурсии показал Тимур Малин, ведущий инженер-технолог лаборатории молекулярно-лучевой эпитаксии соединений А₃В₅:«Эпитаксия – формирование полупроводниковых пленок на поверхности подложки. Молекулярно-лучевую эпитаксию можно сравнить с напылением. Но наша задача не просто нанести материал, а сделать это так, чтобы сформировать кристаллическую структуру с заданными свойствами: проводимостью, оптическими параметрами. Все это достигается подбором определенных параметров роста, при котором формируются пленки».

Участники экскурсии высоко оценили уровень приборной базы института и гостеприимство экскурсоводов.

«Мне понравилась лаборатория ближнепольной оптической спектроскопии и наносенсорики, она современная, хорошо подготовленная и, я думаю, может решать множество актуальных задач», – сказала Анастасия Казанцева, студентка Казанского (Приволжского) федерального университета.

«Очень хорошо, что было достаточно времени пообщаться с учеными. Все лаборатории свежо и красиво выглядят, а сотрудники очень хорошо рассказывают», – резюмировал Артем Перетокин из Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского.

Источник: пресс-служба ИФП СО РАН