КАФЕДРА
ФИЗИКИ И СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ТВЕРДОТЕЛЬНОЙ
ЭЛЕКТРОНИКИ
|
Андрей Георгиевич Забродский - заведующий Кафедрой, профессор, доктор физ.-мат. наук, директор Физико-технического института им. РАН
Общие сведения
Кафедра « Физики и современных технологий твердотельной электроники» была организована в 2005 году профессором на факультете электроники Санкт Петербургского государственного электротехнического университета (ЛЭТИ) и призвана осуществлять подготовку магистров по направлению «Электроника и микроэлектроника»
Задача Кафедры - готовить профессиональных исследователей, способных по окончании обучения успешно работать в ведущих научных учреждениях России и за рубежом.
Основными направлениями учебной и научно-исследовательской деятельности Кафедры являются разработки и исследования в области современных микро - и нанотехнологий, полупроводниковой электроники больших мощностей, технологии аморфных, широкозонных и органических полупроводников и приборных структур на их основе, термоэлектрического преобразования энергии, технологии полупроводниковых детекторов ядерных излучений, сверхпроводниковой электроники, применения микро - и нанотехнологий в электронике.
В числе преподавателей Кафедры 11 докторов физико-математических наук - лидеров многих научных направлений.
Учебный процесс
Особенность учебного процесса состоит в том, что он сфокусирован на подготовке магистров.
Для отбора способных молодых людей Кафедра организует и проводит технологическую и преддипломную практики студентов в базовых лабораториях ФТИ им. РАН. На Кафедру набирается группа студентов, для которых начинается вторая (магистерская) ступень их университетского образования. На ней основное внимание уделяется изучению специальных курсов, связанных с современными технологиями полупроводниковой электроники, методами характеризации перспективных материалов и разработкой приборов твердотельной электроники.
Кафедра привлекает студентов к процессу научных исследований в базовых лабораториях ФТИ им. РАН. На основании результатов своих
исследований студенты пишут магистерские диссертации, после защиты которых получают диплом магистра.
Лекционные занятия и семинары для студентов старших курсов проводятся в стенах ФТИ им. РАН. Информационно-вычислительная база ФТИ им. РАН обеспечивает возможность оперативного получения и обмена информации с отечественными и зарубежными вузами, предприятиями и организациями. В процессе обучения студенты имеют возможность пользоваться фондами библиотеки ФТИ им. РАН, а также иметь через ИНТЕРНЕТ широкий доступ к современным источникам научной информации.
ФТИ им. обладает собственной развитой системой аспирантуры, где лучшие из магистров имеют возможность продолжить повышение своей квалификации.
Научно-исследовательская работа
Начиная с четвертого курса бакалавриата и до защиты магистерской диссертации на шестом курсе в учебном расписании Кафедры, наряду с лекциями
Студент кафедры Илья Нятиаев на практике в группе Атомно-силовой микроскопии в ФТИ. им. А.Ф. Иоффе РАН
по специальным дисциплинам, предусмотрен большой объем часов для научно-исследовательской работы (НИР), которую студенты выполняют в лабораториях Института.
Каждый студент имеет своего научного руководителя, который несет ответственность за приобщение учащегося к научной тематике, постановку исследовательской задачи перед ним, курирует выполнение работ по подготовке магистерской диссертации.
Студенты, участвующие в выполнении грантов и научных проектов, временно оформляются на работу в Институт, что дает возможность получать материальной вознаграждение в соответствии с их вкладом в выполнение конкретной финансируемой работы.
Специализация кафедры
Кафедра готовит магистров по направлению «Электроника и микроэлектроника». Спектр научных исследований Кафедры включает основные направления современной твердотельной электроники. Особое внимание уделяется материаловедению и использованию новых технологий и материалов в электронике больших мощностей, микро - и оптоэлектронике.
Среди основных направлений можно выделить следующие:
Технологии кремниевой электроники и микрофотоники
Это традиционное и чрезвычайно широко распространенное направление (и сегодня приборы на основе кремния составляют около 98% всех производимых в мире полупроводниковых приборов) предусматривает также исследования в области новых современных технологий, таких как твердофазное прямое сращивание и Smart Cut технология, позволяющих формировать слои толщиной до 0.1 мкм на пластинах диаметром 300 мм и применяемых для изготовления
ультратонких кремниевых мембран, микромеханических систем (MEMS), трехмерных систем (3D microcomponents), а также МОП-транзисторов и биполярных транзисторов с тонкой базой.
В рамках этого направления проводятся исследования и разработка функциональных элементов для нового поколения интегральных схем, совмещающих в себе обработку сигналов с помощью электронных и световых потоков и позволяющих существенно увеличить скорость обработки информации.
Аморфные и органические полупроводники к современной электронике
В рамках этого направления проводятся теоретические и экспериментальные исследования направленные на развитие технологии получения аморфных и органических полупроводниковых тонкопленочных материалов с целью их дальнейшего использования в микро-и оптоэлектронике, солнечной энергетике и сенсорике.
Широкозонные полупроводниковые соединения
Создание приборов на основе широкозонных полупроводников для рентгеновских детекторов для медицинских исследований, высокотемпературной электроники, радиационностойкой и коротковолновой оптоэлектроники.
Сканирующая зондовая микроскопия в нанотехнологии низкоразмерных приборных структур
Развитие методов сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ): атомно-силовой микроскопии (АСМ), сканирующей туннельной микроскопии (СТМ), и их применение для исследования механических, структурных, электрических и магнитных свойств материалов и низкоразмерных структур с нанометровым пространственным разрешением. Разработка технологических методов СЗМ для создания новых низкоразмерных твердотельных и биологических структур.
Термоэлектрическое преобразование энергии
Термоэлектричество включает в себя как прямое преобразование тепловой энергии в электрическую, так и обратное преобразование. Термоэлектрические генераторы и холодильники находят применение в различных областях - от бытовых устройств до космических кораблей. Исследования термоэлектрических материалов, в основном, включают в себя исследования транспортных свойств полупроводников и полуметаллов, создание наноструктур и исследование их транспортных свойств.
Сверхширокополосная (СШП) электроника
Использование СШП сигналов для целей связи, радиолокации, позиционирования позволяет более эффективно решать как традиционные задачи, так и новые задачи, например, работу радиоустройств в сильно проводящих и рассеивающих средах. Наиболее перспективной разновидностью СШП сигнала является короткоимпульсный (длительностью менее 1 наносекунды) сигнал. В рамках этого направления, необходимо разрабатывать новую полупроводниковую элементную базу для генерации, преобразования и управления такими сигналами, а также и новую волноводно-антенную технику.
Современный дифракционный анализ структур и материалов
Комплексное исследование дифракционными методами (рентгеновской топографией и дифрактометрией с использованием как лабораторного, так и синхротронного излучений, просвечивающей электронной микроскопией) дефектообразования в перспективных материалах и структурах электронной техники (в том числе и наногетероструктурах и композитах) в зависимости от технологических условий получения в корреляции с их физическими свойствами.
Криогенная электроника
Физические основы криогенной микроэлектроники: сверхпроводимость микро - и наноструктурных обьектов, структура и критические параметры тонких сверхпроводящих пленок и пленочных структур, физические эффекты в многослойных структурах с взаимодействием сверхпроводящих и магнитных слоев.
Полупроводниковая электроника больших мощностей
Данное направление сфокусировано на исследовании транспортных процессов в бистабильных полупроводниковых системах при реализации переключения сверхбольших токов (до 300 кА). На сегодняшний день мощность разработанных кремниевых переключателей составляет от 1 ГВт в микросекундном диапазоне до десятков кВт в субнаносекундном диапазоне. Достигнутые результаты вплотную приближаются к физическим возможностям кремния. Также задачей этого направления является реализация физических возможностей переключателей на основе других перспективных широкозонных материалов.
Технология и применение в электронике углеродных наноматериалов
Международное сотрудничество
Базовые лаборатории Кафедры имеют многолетние связи с ведущими университетами и научными учреждениями США. Германии, Франции,
Великобритании, Финляндии и Японии. Сотрудники ФТИ им. РАН имеют возможность работать в качестве приглашенных ученых за рубежом в течение продолжительного времени, сохраняя связь с Институтом.
Используя эти возможности, студенты Кафедры активно привлекаются к участию в международном сотрудничестве. Они участвуют в выполнении совместных международных проектов, в публикации результатов исследований в международных научных журналах, регулярно выступают с докладами на семинарах и конференциях, не только в России, но и за рубежом.
Как правило, совместное научное сотрудничество поддерживается грантами, в которых для молодых ученых предусматривается дополнительное финансирование. Кроме этого, некоторые студенты участвуют в программах «включенного обучения» т. е. часть времени проводят в университетах-партнерах, слушая лекции и участвуя в экспериментах.
Благодаря кооперации с ведущими научными лабораториями студенты имеют возможность бывать за рубежом и принимать участие в экспериментах с использованием современного оборудования и материалов этих лабораторий.
Итоги деятельности
По итогам курса лекций « Современные проблемы электроники» и научно-исследовательской практики в базовых лабораториях ФТИ им. РАН, из бакалавров 4 года обучения в 2006 году были отобраны первые 6 студентов. После успешной защиты бакалаврских диссертаций, выполненных под руководством преподавателей кафедры, они ориентированы на продолжение обучения в магистратуре на Кафедре.
Выбор направления будущих научных работ студентов осуществляется с учетом интересов, сформировавшихся у студентов в ходе научно-исследовательской практики.
