В институтах Сибирского отделения РАН есть симпатичная традиция: в День науки школьников знакомят с лабораториями молодые ученые. В этом году корреспондента «Поиска» пригласили на такую экскурсию в Институт физики полупроводников (ИФП СО РАН).
Экскурсия началась зрелищно — с опытов. Председатель Совета научной молодежи ИФП СО РАН Денис Милахин (на снимке) показал, как разлетается на мелкие осколки гвоздика, замороженная жидким азотом, а банан становится стальным. «Впрочем, жидкий азот используют не только в зрелищных экспериментах, сжиженный газ необходим для обеспечения сверхвысокого вакуума в установке молекулярно-лучевой эпитаксии при росте полупроводниковых материалов», — пояснил собравшимся Денис Милахин, который заведует молодежной лабораторией аммиачной молекулярно-лучевой эпитаксии GaN гетероструктур. Недавно Денис разработал технологию зарождения тонких пленок нитрида алюминия на поверхности сапфира. Эти материалы пригодятся в создании транзисторных гетероструктур для СВЧ.
Знаете ли вы, что название арт-группы «Синие носы» научно обосновано? У многих из нас нос действительно холодный и в термографическом изображении имеет соответствующий цвет, что прекрасно видно на тепловизоре. От цвета кожи оттенок носа в данном случае не зависит. На небольшой вводной лекции в холле ведущий инженер-технолог лаборатории физических основ интегральной микроэлектроники ИФП СО РАН Артем Настовьяк представил одну из самых известных разработок института — тепловизор. Тепловизионные приборы предназначены для дистанционного контроля и детального исследования окружающего пространства. В институте разработан и производится матричный медицинский тепловизор. Особенно популярен прибор стал во время пандемии. Тепловизионный метод мониторинга температуры поверхности тела не имеет противопоказаний, его можно применять для исследования большинства тепловых процессов, в которых температура поверхности неравномерна и быстро меняется. Оборудование производства ИФП поставлено в 50 медицинских организаций в России и за ее пределами, оно успешно используется в диагностике ряда заболеваний, включая онкологические. Помимо этого, приборы помогают дистанционно искать скрытые дефекты на опасных объектах, изучать быстропротекающие химические процессы в каталитических реакциях, отслеживать лесные пожары. А впервые тепловизоры стали применяться для изучения Вселенной — в телескопах космического базирования. Об этом и о том, как молодые ученые работают над совершенствованием столь нужного прибора, чуть позже рассказал сотрудник лаборатории физико-технических основ создания полупроводниковых приборов на основе соединений А2B6 Дмитрий Горшков.
Полюбовавшись термографическим портретом кошки и запечатлев себя на экране тепловизора, школьники двинулись в уже упомянутую молодежную лабораторию аммиачной молекулярно-лучевой эпитаксии. Основные научные силы на разработку нанотехнологий в ИФП СО РАН были брошены еще в начале 1970-х годов благодаря гениальному предвидению директора-организатора института академика Анатолия Ржанова. И сегодня здесь прекрасно работает целая серия установок молекулярно-лучевой эпитаксии — этой технологией выращивания тонких молекулярных слоев владеют немногие страны. В установке, продемонстрированной молодым сотрудником лаборатории Тимуром Малиным, в тот момент происходил рост тонкой полупроводниковой пленки на основе нитрида галлия. Транзисторы на такой основе используются в системах космической связи. Физики прозвали полупроводники «принцессой на горошине» — настолько чувствительны эти структуры. В одном кубическом сантиметре содержится около 10 в 23 степени атомов, но если лишь один из них будет чужеродным, то свойства полупроводника кардинально изменятся. Поэтому в работах лаборатории особое внимание уделяется чистоте синтеза.
Выращенные полупроводниковые структуры в ИФП СО РАН тщательно изучают, иногда с помощью уникальных приборов. Так, сверхвысоковакуумный отражательный электронный микроскоп, который показывал Алексей Петров, в настоящее время работает только в институте. Это уникальная научная установка — многофункциональный аналитический субангстремный сверхвысоковакуумный комплекс, в работе которого используется метод отражательной электронной микроскопии. Он позволяет наблюдать за ростом полупроводниковых структур в режиме реального времени. Раньше подобное оборудование было еще в Токийском институте технологий, но с уходом на пенсию ветеранов метод использовать перестали. Сотрудники лаборатории нанодиагностики и нанолитографии ИФП СО РАН постоянно занимаются модернизацией микроскопа, существенный апгрейд был проведен в 2020 году.
Выяснив, как сделать идеальное зеркало (методику создания участков поверхности, свободных от атомных ступеней, недавно разработали в лаборатории нанолитографии), ребята отправились изучать возможности атомно-силового микроскопа. Затем из объяснений обаятельной девушки — младшего научного сотрудника лаборатории ближнепольной оптической спектроскопии и наносенсорики Нины Курусь — поняли, как с помощью спектрометра комбинационного рассеяния света и атомно-силового микроскопа можно получать информацию об объектах размером в несколько нанометров.
Но для корреспондента «Поиска» даже значимее выращивания и диагностики полупроводниковых материалов с заданными свойствами оказалась наглядная демонстрация развития научной школы. В лаборатории физики и технологии гетероструктур систему фотоэлектронной спектроскопии представила студентка четвертого курса физфака Новосибирского государственного университета Надежда Соловова. Она пишет диплом об электронной структуре тонких пленок висмута на поверхности арсенида индия. Ее научный руководитель кандидат физико-математических наук Владимир Голяшов с гордостью наблюдал, как четко и образно студентка рассказывала о возможностях установки. А сам Владимир — стипендиат Правительства РФ — между прочим, в этом году внес заметный вклад в создание первого в мире мультищелочного источника спин-поляризованных электронов. По предложению своего учителя заведующего лабораторией физики и технологии гетероструктур ИФП СО РАН профессора РАН Олега Терещенко Владимир Голяшов впервые в научной практике измерил спиновую поляризацию у мультищелочного катода. И кто знает, может, через несколько лет Надежда Соловова тоже будет с гордостью наблюдать, как один из школьников, посетивших в День науки лабораторию, знакомит других ребят с возможностями фотоэлектронной спектроскопии.
Благодарим за помощь в подготовке материала пресс-секретаря ИФП СО РАН Надежду Дмитриеву.
Ольга Колесова
Фото Владимира Трифутина
Нет комментариев