Сотрудники Института физики полупроводников СО РАН и ЗАО «Экран ФЭП» работают над технологической основой электроники будущего.

ЭЛЕКТРОНИКА всегда ассоциируется с развитием и прогрессом. О ней говорят, что она меняет мир, делает привычным и даже необходимым использование умных устройств, формирует новый уровень требований к комфорту. А еще она неизбежно создает основу для развития промышленности. Работой над созданием такой основы занимаются в лаборатории физики и технологии гетероструктур Института физики полупроводников СО РАН. О спинтронике и ее будущем «Новой Сибири» рассказал профессор РАН, заведующий лабораторией Олег Терещенко.

Вакуумный полупроводниковый фотодиод производства ЗАО «Экран ФЭП» и ИФП, способный работать как солнечный элемент и спин-детектор свободных электронов. Справа — полупроводниковая структура с квантовыми ямами (приварена на стекло) толщиной 100 нм для детектирования спина свободных электронов

«Электроника — это управление зарядом электрона. Благодаря электронике (микро- и наноэлектронике) мы пользуемся обычными приборами — телефоном, компьютером и всем, что с ними связано. Главный элемент управления там — транзистор. Он позволяет при помощи относительно небольшого напряжения управлять током носителей заряда.

В настоящее время мировая наука по-прежнему заинтересована возможностью управлять электроном, но воздействовать не на сам заряд, а на спин электрона, с которым связан магнитный момент. Это сегодня мировой тренд, над этой задачей работают многие лаборатории по всему миру».

В приборах, которые используют воздействие на спин, быстродействие и энергосбережение существенно выше, чем в тех, которые основаны на управлении зарядом, объясняет Олег Терещенко. Исследованием этих процессов и занимается лаборатория физики и технологии гетероструктур. И сегодня это единственная в стране лаборатория, которая развивает вакуумную спинтронику и работает над созданием спин-детектора для свободных электронов.

[Подробнее: Spectral detection of spin-polarized ultra low-energy electrons in semiconductor heterostructures. Ultramicroscopy 218 (2020)]

Детектор поможет ответить на вопрос: какой спин у электрона внутри твердого тела? Ответ позволит дальше двигаться в направлении изучения твердотельной спинтроники — основы для появления устройств с качественно новыми характеристиками и возможностями. Разработанный спин-детектор планируется использовать на создаваемом в Новосибирске синхротроне СКИФ.

Над созданием спин-детектора лаборатория активно и результативно работает вместе с новосибирским предприятием ЗАО «Экран ФЭП». «На мой взгляд, самый правильный путь — это когда ученые и производственники находят друг друга и вместе вырабатывают новые общие идеи и задачи, выгодные всем. Мы помогаем им развивать технологии — идеями, нашим потенциалом, знаниями, а они с использованием своего потенциала создают новые приборы, при помощи которых мы изучаем физику. Это самый плодотворный путь с обратной связью: когда для создания нового прибора (устройства) требуется развитие и совершенствование новых технологий производства», — говорит Олег Терещенко. Так, например, был создан вакуумный фотоэмиссионный полупроводниковый фотодиод, который оказался достаточно эффективным преобразователем солнечной энергии.

[Подробнее: Photoemission and Injection Properties of a Vacuum Photodiode with Two Negative-Electron-Affinity Semiconductor Electrodes. Phys. Rev.(2017).
Solar energy converters based on multi-junction photoemission solar cells. Scientific Reports 7 (2017)]

Успешность этого взаимодействия напоминает, что ученым и инженерам-производственникам нужно создавать естественную «среду обитания», в которой они постоянно будут в поиске общих интересов. Как это сделать — вопрос, пожалуй, не менее интересный, чем создание спин-детектора. Но очевидно, уверен Олег Терещенко, что кроме административно-хозяйственных и финансовых мер для этого требуется привлечение студентов, аспирантов и молодых ученых, ведь поле исследований очень широко.

«Сейчас мы движемся к созданию спин-транзистора, После будут появляться новые гибридные решения, продолжится развитие цифровых устройств и экосистем с качественно иными возможностями для потребителя, — говорит Олег Терещенко. — И еще очевидно, что надо торопиться. От времени на поиск и создания продукта зависит, насколько конкурентоспособными будем мы и где будет место нашей страны во всемирной гонке за будущим».

Максим ТЕТЕР, «Новая Сибирь»