14 сентября 2008
5021

Александр Асеев: Достижения и современные проблемы физики полупроводников (Часть пятая)

Лекция Асеева Александра Леонидовича
Директор института физики полупроводников. Чл.-корр. РАН.

Часть пятая
Главное административное здание ИФП СО РАН.
Главное административное здание ИФП СО РАН.
Часовня в Новосибирске.
Часовня.
Переходим, наконец, к Институту. Хорошо известно всем наше здание — это главное административное здание. Это новый корпус института. Я хотел бы подчеркнуть — вот внизу показана часовня, стоящая, как всем известно, в центре города. Вот, когда город восстанавливал часовню, разрушенную после революции, — она символизировала центр империи — в это время Институт физики полупроводников построил себе новый лабораторно-технологический корпус, который оснащен современным оборудованием и активно работающими лабораториями. Всего у нас три таких корпуса, и мы занимаем значительную часть производственной зоны Академгородка, со всеми вытекающими отсюда следствиями.
Лабораторно-технологический корпус ИФП СО РАН.
Лабораторно-технологический корпус ИФП СО РАН.
Теперь представлю некоторые официальные данные. Я обо всём говорить не буду. Актуальные проблемы физики, которыми мы занимаемся в институте: квантовые явления в полупроводниковых системах пониженной размерности; фазовые переходы; структурные и электронные свойства гетеропереходов; мезоскопика; физика поверхности; кластеры, нанотрубки; лазерное охлаждение атомов — у нас тоже есть такой отдел — про прикладные я пока говорить не буду — это здесь всё представлено.

Сибирское отделение РАН Институт физики полупроводников

Уставные задачи: (Постановление Президиума СО РАН N 41 от 12.02.1999 г.) Развитие фундаментальных исследований по приоритетным направлениям:
  • физика полупроводников и диэлектриков;
  • физико-химические основы микроэлектроники, наноэлектроники, микрофотоэлектроники, акустоэлектроники;
  • оптика, квантовая электроника.
Научно-прикладные разработки: (Лицензия Министерства экономики РФ N Р-0631 от 11.08.1999 г.)
  • гетероэпитаксиальные структуры кадмий-ртуть-теллур;
  • фотоприемные устройства ИК-диапазона;
  • модули приборов ночного видения и низкоуровневых телевизионных систем.
Актуальные проблемы физики:
  • квантовые эффекты в полупроводниковых системах пониженной размерности, квантовые фазовые переходы;
  • структура и электронные свойства полупроводниковых гетеросистем, мезоскопика;
  • физика поверхности, кластеры, нанотрубки;
  • лазерное возбуждение и охлаждение атомов.
Актуальные прикладные проблемы:
  • тепловидение;
  • электронно-оптические преобразователи;
  • материаловедение кремния;
  • активные элементы СВЧ-техники;
  • лазерное разделение изотопов.
Видно, что, не смотря на то, что наш институт академический, он резко отличается от всех институтов нашего профиля тем, что, с самого начала, отцами основателями — первым директором был академик Ржанов, которого в этом году мы похоронили - он прожил несколько месяцев после своего восьмидесятилетнего юбилея — с самого начала институт занимался не только теорией, но и развивал базовые технологиию. Эти технологии здесь указаны: молекулярно-лучевая эпитаксия; имеются технологические линейки для создания интегральных схем средней степени интеграции; имеются методы наноструктурирования; мы освоили выращивание монокристаллов кремния, сращивание пластин кремния и других полупроводников. Мы имеем технологию и продукты, что позволило нашему институту в последние годы выжить, т. е. у нас есть продукт, и мы, в настоящее время, достаточно уверенно чувствуем себя, в отличие от промышленности, которая, грубо говоря, ищет у нас заказов в последнее время, или рассчитывает на разработки, которые у нас есть.

Сибирское отделение РАН Институт физики полупроводников

Базовые технологии и аналитические методы:
  • молекулярно-лучевая эпитаксия;
  • технологические линейки Si и GaAs;
  • наноструктурирование, включая электронно-лучевую литографию и методы атомной сборки;
  • выращивание высокосовершенных монокристаллов кремния;
  • прямое сращивание пластин кремния (бондинг);
  • комплекс методов электрофизических и оптических измерений с предельными возможностями по измеряемым параметрам;
  • поверхностно- и атомно-чувствительные методы анализа химического состава и структуры.
Участки получения высокотехнологической продукции:
  • слои кадмий-ртуть-теллур;
  • матричные фотоприемные устройства и тепловизоры;
  • электронно-оптические преобразователи и изделия на их основе;
  • БЗП-кремний;
  • структуры кремний-на-изоляторе и кремний на кремнии.
Сердцевиной всей деятельности в институте является физика поверхности полупроводников. Если говорить об истории, то, начиная с первых транзисторов, стало ясно, что свойства материала зависят от поверхности. Это оказалось настолько неясным, что изучение этой проблемы заняло не один десяток лет. И здесь наш институт является лидером. Я не буду говорить много, а приведу только пример. Это граница раздела полупроводник-диэлектрик на примере InAs, высокоразрешающая электронная микроскопия. Хорошо видны эти пятна. Это атомные ряды в кристалле — здесь проекция электрического потенциала на плоскость наблюдения. Стрелками показано, что часть атомов находится в неправильных позициях. Понятно, что, когда образуется окисел, он деформирует верхние слои кристаллической решётки. Удалось хорошо определить закономерности перестройки дефектов поверхности, это является счастливым случаем, потому что не для всех случаев разрешена эта проблема для перехода полупроводник-диэлектрик. Вот здесь видны типичные для физики полупроводников вольт-амперные и вольт-ёмкостные характеристики МДП-структур для этой системы.
Зависимость малосигнальной ёмкости (а) и проводимости (б) МДП-структур.
Зависимость малосигнальной ёмкости (а) и проводимости (б) МДП-структур на InAs с травленной (слева) и обработанной в электролите (справа) поверхностью.
Видно, что когда мы ведём измерениях при различных частотах на такого рода структурах, возникают эффекты, связанные с зависимостями от частоты измеряемых величин тока и емкости. Это связано с тем, что имеются состояния на поверхности раздела, которые перезаряжаются и, если вы пытаетесь сделать какую-нибудь приборную структуру, то это сильно мешает. Удалось найти режимы, когда вольт-амперные и вольт-ёмкостные характеристики выглядят просто идеально, т. е. гистерезиса, связанного с перезарядкой поверхностных состояний нет. Это по сути мировой рекорд. Полученная система InAs, InSb-оксид дала возможность создать в Институте очень совершенное матричное фотоприёмное устройство, которое составляет славу не только нашего Института, но и Сибирского отделения. Этот
Матричное фотоприёмное устройство.
Матричное фотоприёмное устройство.
прибор создан под руководством выпускника НГУ д. ф.-м. н.Г. Л. Курышева. Мы имеем постоянно очень большое количество заказов на тепловизоры, которые, в основном, используются в медицине — там длина волны, на которой идёт регистрация изображения составляет около 3 микрон. Из представленных стендов можно о тепловизорах узнать подробнее.
http://psj.nsu.ru/lector/aseev/partfive.html

Рейтинг всех персональных страниц

Избранные публикации

Как стать нашим автором?
Прислать нам свою биографию или статью

Присылайте нам любой материал и, если он не содержит сведений запрещенных к публикации
в СМИ законом и соответствует политике нашего портала, он будет опубликован