Опыт ЦКП в обеспечении разработок и постановки на производство приборов наноэлектроники
, Н 1, ,
ФТИ им.
Северо-Западный региональный ЦКП «Материаловедение и диагностика в передовых технологиях»
1 *****@
Мультидисциплинарный ЦКП диагностическим оборудованием «Материаловедение и диагностика в передовых технологиях» был образован в Физико-техническом институте им. в Центре физики наногетероструктур, в 1994 г. Задачей ЦКП являлось обеспечение научных исследований и разработок в области фотоники и гетеропереходной наноэлектроники, ведущихся исследователями Института и выходцами из научной школы акад. , которые создали высокотехнологические предприятия, осуществляющие разработки и производство приборов и приборных структур на основе полупроводниковых наноразмерных гетероструктур. В настоящее время ЦКП «Материаловедение и диагностика в передовых технологиях» участвует в исследованиях и разработках, ведущихся в вузах: СПБ академическом университете - НОЦ нанотехнологий РАН (НИУ), СПбГУ (ФУ), а также СПб ГПУ «Политех» (НИУ), СПбГЭТУ «ЛЭТИ» (НИУ) и Балтийском ГТУ «Военмех», где ФТИ им. имеет базовые кафедры. ЦКП обеспечивает проведение НИОКР и опытно-технологических работ, ведущихся на предприятиях ЗАО «ОПТОГАН», Оптикс», поток», , ОАО «Сатурн», » и др., которые в совокупности с ФТИ им. и упомянутыми выше вузами представляют собой сложившийся научно-производственный и образовательный кластер в области фотоники и гетеропереходной наноэлектроники – важнейшего направления отрасли отечественной электронной компонентой базы (рис. 1).
Наряду с этим, ЦКП «Материаловедение и диагностика в передовых технологиях» в пределах своей компетентности обеспечивает проведение подготовки магистров, специалистов и аспирантов в упомянутых вузах: сотрудники ЦКП читают специальные курсы, проводят лабораторные работы и обеспечивают проведение исследований аспирантами Института и вузов на базе ЦКП. Сотрудниками ЦКП были подготовлены учебные пособия по спецкурсам и руководства для проведения лабораторных работ.
Приборы фотоники и гетеропереходной наноэлектроники представляют собой многослойные наноразмерные структуры, в которых реализованы специальные виды зонной энергетической диаграммы, а отдельные монокристаллические слои отличаются как по составу, так и по типу и концентрации введенных примесей. Среди этих приборов можно выделить вертикально-излучающие лазеры для сверхбыстродействующей оптической связи и систем обработки информации, «белые» светодиоды для общего и специального освещения, многокаскадные солнечные элементы для энергопитания космических аппаратов, СВЧ полевые транзисторы (рис. 2).
|
Рис. 1 Научно-производственный и образовательный кластер в области фотоники и гетерпереходной наноэлектроники |
Доказательная, т. е. взаимодополняемая и взаимопроверяемая характеризация таких сложных приборных структур требует комплексного скоординированного исследования геометрических параметров отдельных слоев, их элементного и примесного состава, степени совершенства их кристаллической структуры, а также определения оптических и электрофизических свойств отдельных слоев и структуры в целом, т. е. всей совокупности параметров, определяющих итоговые характеристики приборной структуры и прибора. Такая полная информация, сведенная воедино, является фундаментом для разработки и оптимизации структуры приборов и технологических цепочек их формирования. В связи с этим, ЦКП «Материаловедение и диагностика в передовых технологиях» с самого начала создавался как мультидисциплинарный центр. В настоящее время Центр располагает большим парком современного диагностического оборудования, среди которого можно выделить просвечивающий электронный микроскоп JEM 2100F (JEOL, Япония), растровый электронный микроскоп JSM 7100F (JEOL, Япония), высокоразрешающий рентгеновский дифрактометр с вращающимся анодом D8 Discover (Bruker ASX GmbH, Германия), многофункциональный атомно-силовой микроскоп Dimension 3100 (Veeco Instruments, США), вторично-ионный микрозондовый масс-спектрометр IMS-7f (Cameca, Франция), оже - и фотоэлектронный спектрометр PHI 5500 (Physical electronics, США) комплект приборов для электрофизических измерений (Keithley Instruments и Agilent, США).
а |
б |
в |
г |
Рис 2 Приборы и приборные структуры фотоники и наноэлектроники, разрабатываемые и производимые научно-производственным и образовательным кластером, а – вертикально-излучающие лазеры, б – «белые» светодиоды, в – каскадные солнечные элементы, г – СВЧ полевые транзисторы. |
Обеспечение Центром разработок, ведущихся на предприятиях, выдвинуло требования к уровню метрологического обеспечения измерений. В связи с этим упомянутые выше установки были внесены в Государственный реестр средств измерений и проходят ежегодную поверку, а необходимые при проведении характеризации приборных наноструктур методы измерений были аттестованы. Кроме того, Центром были разработаны и внесены в государственный реестр два стандартных образца многослойных наноразмерных гетероструктур AlAs-GaAs.
Являясь одним из старейших и крупнейших ЦКП, Региональный Северо-Западный ЦКП «Материаловедение и диагностика в передовых технологиях» Физико-технического института им. активно участвует в формировании и развитии национальной сети ЦКП. Центр успешно выполняет госконтракты по развитию ЦКП в рамках ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» в гг., в ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на годы» в гг., в гг., в гг. и в гг. а также в рамках ФЦП «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на годы» в 2011 г.
Разработан и поддерживается сайт Центра – http://ckp. *****, на котором представлена вся актуальная информация о ЦКП, в том числе перечень оборудования, услуги и порядок их предоставления, информация о проводимых курсах лабораторных работ для ВУЗов.
За годы при диагностической поддержке ЦКП подготовлено и защищено 72 дипломных и диссертационных работы, в том числе 3 докторских и 5 кандидатских диссертаций. Сотрудниками ЦКП по результатам исследований подготовлено 29 публикаций в ведущих отечественных и международных научных журналах. Оказаны услуги коллективного пользования 20 организациям-пользователям (40% загрузки оборудования).
Сочетание высокой компетентности сотрудников Центра в области фотоники и наноэлектроники, высокого уровня материально-технического и научно-методического оснащения, обеспечивающего взаимодополняемую и взаимопроверяемую характеризацию, метрологического обеспечения измерений и доступности предоставления услуг позволяет успешно выполнять основную задачу – обеспечивать поддержку национального сектора исследований и разработок.
