Программируют свойства материалов

В Институте физики полупроводников СО РАН создают новые материалы для спинтроники и оптоэлектроники, квантовые точки для экспериментальных лазеров, разрабатывают технологию синтеза кристаллических плёнок на основе нитрида галлия алюминия для промышленных транспортных систем и линий связи.

Для прессы провели тур по институту, чтобы познакомить с новейшими открытиями учёных.

Журналисты побывали в лаборатории физики и технологии гетероструктур. Младший научный сотрудник Владимир Голяшов рассказал о работе над проектом «Создание новых квантовых материалов и наносистем для твёрдотельной и вакуумной спинтроники и оптоэлектроники». Исследование выполняется по совместному гранту Российского научного фонда и правительства НСО.

Разработан уникальный прибор – вакуумный спин-поляризованный светодиод. Владимир Андреевич подчеркнул, что он имеет большое значение для фундаментальной науки, в том числе для использования на коллайдерах – ускорителях заряженных частиц. Кроме того, это первый шаг к созданию полупроводниковых вакуумных спинтронных устройств – электроники нового поколения.

Рассказал учёный и о деятельности лаборатории в области синтеза и исследования новых материалов, а именно о выращивании тонких плёнок топологических изоляторов. Изучение их свойств – одна из самых горячих тем современной науки: топологические изоляторы способны проводить спин-поляризованный ток по всей своей поверхности и при этом практически не проводить его внутри, оставаясь изолятором.

Технологией №1 директор Института физики полупроводников академик РАН Александр Латышев назвал молекулярно-лучевую эпитаксию, позволяющую создавать материалы, которых не существует в природе. При этом сначала исследователи программируют необходимые свойства, а потом путём сложных высокотехнологичных процедур получают не существующий ранее материал, который позволит реализовать научные замыслы.

Подобными разработками занимаются и в молодёжных лабораториях. Они были созданы по инициативе Министерства науки и высшего образования РФ в рамках проекта «Наука и университеты». Молодёжных лабораторий в прошлом году в стране создано около шестидесяти, две – в Институте физики полупроводников СО РАН.

Заведующий одной из них Денис Милахин рассказал о технологии синтеза кристаллических плёнок на основе нитрида галлия алюминия на кремниевых подложках. Такой материал, по его словам, может использоваться при создании систем беспроводной зарядки носимой электроники и медицинских приборов, при производстве GaN-транзисторов в силовой части высоковольтных схем преобразования мощности с последующей перспективой разработки высоковольтных блоков питания постоянного тока с низкими потерями. Есть и другие не менее важные и высокотехнологичные области применения.

Учёный пояснил, что создание полупроводникового материала для силовых транзисторов на кремниевых подложках – технологическая задача высокой сложности, и в России она до сих пор не решена.

В другой молодёжной лаборатории разработали и апробировали технологии роста полупроводникового материала и создания сверхвысокочастотных фотодиодов, а теперь готовятся запустить первые пробные технологические маршруты изготовления лавинных фотодиодов с низким уровнем шума. По утверждению заведующего лабораторией Максима Аксёнова, такие фотодиоды найдут применение в построении волоконно-оптических систем передачи сигналов большой дальности, а также систем передачи данных через открытое пространство.

Старший научный сотрудник Дмитрий Гуляев рассказал о создании экспериментального образца лазера на квантовых точках: лазеры такого диапазона излучения востребованы в телекоммуникациях, системах связи, а также для передачи информации по оптоволокну. На сегодняшний день в России они не производятся, и создание отечественных эффективных устройств необходимо для обеспечения независимости российского рынка в рамках импортозамещения. Однако для трансляции информации по волоконно-оптическим линиям связи нужно иметь не только передающее устройство, то есть лазер, но и принимающее – модулятор и СВЧ-фотодиод. Такие фотодиоды в лаборатории уже разработаны, в настоящее время занимаются созданием модуляторов.

Александр Латышев отметил, что учёные института участвуют в программах, направленных на импортозамещение и импортонезависимость. Однако при этом не пытаются воспроизвести опыт зарубежных коллег, а ищут свой путь, применяя имеющиеся у них технологии, оборудование и материалы.

Елена ПАНФИЛО, фото автора