На секции «Физика твердого тела» Международной студенческой конференции (МНСК), прошедшей в Институте физики полупроводников, тридцать три участника из вузов и НИИ России и Казахстана рассказали о результатах своих исследований. Работы представили студенты и аспиранты Новосибирского госуниверситета, Московского физико-технического института, Санкт-Петербургского госуниверситета, Томского госуниверситета, Томского политехнического университета, Московского института электронной техники, Дальневосточного федерального университета, Восточно-Казахстанского технического университета им. Д. Серикбаева, Института геохимии им А.П. Виноградова СО РАН.

Молодые ученые (выступали не только старшекурсники, но и учащиеся первого и второго курсов) поделились достижениями в области роста сложных кристаллических материалов, их диагностики, исследования электрофизических и механических свойств, изучения транспортных свойств, электрон-электронного взаимодействия в мезоскопических системах, топологических изоляторах, сверхпроводящих системах.

Поздравляем дипломантов I степени:

Дмитрия Александровича Егорова, студента 1 курса магистратуры НГУ (руководитель Похабов Д.А., ИФП СО РАН)
Дмитрия Андреевича Курмачева, студента 1 курса магистратуры НГУ (руководитель Квон Зе Дон, ИФП СО РАН)
Надежду Юрьевну Соловову, студентку 2 курса магистратуры НГУ (науч. рук. Голяшов В.А., ИФП СО РАН)
Савватея Андреевича Степанова, студента 4 курса бакалавриата НГУ (науч. рук. Терещенко О.Е., ИФП СО РАН)

дипломантов II степени:

Владислава Вячеславовича Гумбарга, студента 4 курса бакалавриата НГУ (науч. рук. Петров А.С., ИФП СО РАН) Тимура Маратовича Ибятова, студента 3 курса бакалавриата НГУ (науч. рук. Шевырин А.А., ИФП СО РАН) Матвея Андреевича Максимова, студента 4 курса бакалавриата СПбГУ (науч. рук. Капитонов Ю.В., СПбГУ) Дмитрия Максимовича Милюшина, студента 1 курса магистратуры НГУ (науч. рук. Мутилин С.В., ИФП СО РАН)

дипломантов III степени:

Владиславу Богдановну Калинину, студентку 2 курса бакалавриата НГУ (науч. рук. Капогузов К.Е., ИФП СО РАН) Ладу Сергеевну Кузнецову, студентку 1 курса магистратуры НГУ (науч. рук. Швец В.А., ИФП СО РАН) Мехрдада Махмудовича Махмудиана, студента 2 курса магистратуры НГУ (науч. рук. Энтин М.В., ИФП СО РАН) Данила Фёдоровича Никифорова, студента 3 курса бакалавриата НГУ (науч. рук. Дураков Д.Е., ИФП СО РАН)

Директор ИФП СО РАН, заведующий кафедрой физики полупроводников физического факультета НГУ академик РАН Александр Васильевич Латышев приветствовал участников и рассказал о влиянии физики твердого тела, физики полупроводников на жизнь каждого из нас: «МНСК – научная конференция, такая же, как и другие, за исключением того, что все участники очень молоды. Самое важное отличие МНСК от обычной учебы в университете, в том, что, выступая здесь, вы рассказываете о способах решения совершенно новых задач, ответы на которые никто не знает. Задачи, которые вам ставят научные руководители, не были решены ранее.

Глобальная тема, которой вы занимаетесь — физика твердого тела. С 1950-х годов эта отрасль науки развивалась, и результатами решения задач в области физики твердого тела владеют все, мир изменился благодаря ее достижениям. Сейчас у каждого в кармане есть высокотехнологичное устройство, позволяющее решать самые сложные вопросы. Конечно, не все мы используем свои смартфоны именно таким образом, но возможность существует.

Сегодня остро встают задачи квантовых технологий, речь идет о квантовых вычислениях, квантовой криптографии (связи, защищенной постулатами квантовой физики), квантовой сенсорике и метрологии. Но развитие перечисленных отраслей в данный момент почти не связано с твердотельными носителями, хотя в некоторых случаях и могут использоваться сверхпроводники, но они требуют исключительно низких температур.

Революция произойдёт, когда мы с вами — “твердотельщики” реализуем квантовые технологии в твёрдом теле, они попадут в наши смартфоны, и мы будем широко пользоваться новыми достижениями науки.

Области, где работают специалисты в области физики твердого тела, охватывают всё, что есть вокруг. Робототехника, связь, искусственный интеллект — всё базируется на элементной базе, которую развивает физика полупроводников, физика твёрдого тела. Поэтому желаю каждому из вас успехов в своих исследованиях!».

Александр Латышев

Структура секции «физика твердого тела»

Председатель секции, старший научный сотрудник ИФП СО РАН, доцент Новосибирского государственного университета кандидат физико-математических наук Дмитрий Александрович Похабов отметил высокий уровень работ, пояснив, что они очень разные: свои результаты презентуют и учащиеся бакалавриата, включая первый курс, и магистранты и даже аспиранты.

«Программу секции мы постарались разбить тематически: в самом начале выступали участники, которые занимаются исследованием электронного транспорта, электронных систем. Затем шел “оптический” блок, к этой же тематике относился и пленарный доклад главного научного сотрудника ИФП СО РАН доктора физико-математических наук Александра Андреевича Шкляева “Резонансы Ми в структурах из частиц субволнового размера”. В третий раздел мы выделили работы в области физики поверхности, синтеза наноструктур. Следующий блок — доклады, связанные с фазовым переходом в структурах на основе диоксида ванадия, резистивными переключениями, а завершали конференцию онлайн сообщения».

Среди сильных, запомнившихся докладов Дмитрий Похабов, кроме работ наиболее близкой для себя первой сессии, высоко оценил сообщения студентов лаборатории №7 (заведующий — кандидат физико-математических наук Сергей Владимирович Мутилин), упомянул работы гостей конференции из Томска, Владивостока и Санкт-Петербурга. А также отметил исследования, выполненные в лаборатории №3, которой руководит доктор физико-математических наук Олег Евгеньевич Терещенко: «Важно, что все три представленные работы довольно разные по содержанию, глубокие, фундаментальные, но при этом нацелены на практические результаты, что, безусловно, положительно характеризует мощный потенциал и широту интересов научной группы».

Дмитрий Похабов

Комментарии участников

Подробностями о собственных работах и впечатлениями о конференции поделились дипломанты III степени: Лада Сергеевна Кузнецова, студентка 1 курса магистратуры физического факультета НГУ и Мехрдад Махмудович Махмудиан, студент 2 курса магистратуры физического факультета НГУ и студент Восточно-Казахстанского технического университета (ВКТУ) им. Д. Серикбаева Леонид Николаевич Измайлов.

Лада Кузнецова занималась исследованием морфологии гетероструктуры Si(013)/ZnTe/CdTe/HgCdTe на разных стадиях выращивания.

«Неожиданный результат моей работы — то, что удалось выяснить определяющую роль подложки в образовании морфологических дефектов на первой стадии эпитаксии. Мы даже не предполагали, что так может быть. Но на процесс дефектообразования влияют не только морфологические особенности на поверхности, но и отклонение от оптимальных условий, в частности, температурных. Исследовались разные стадии эпитаксии гетероструктуры, с помощью оптического профилометра. Мы выяснили, что вероятность зарождения крупного дефекта определяется аспектным соотношением (отношение высоты или глубины дефекта к его латеральному размеру), и, чем аспектное отношение ниже, тем выше вероятность появления дефекта. Дефект — это поликристаллическое образование, которое влияет на качество готовой гетероструктуры и, как следствие, фотоприемной матрицы. Проще говоря, чем больше дефектов, тем выше количество битых пикселей».

Студентка добавила, что участие в конференции позволяет ей накапливать опыт публичных выступлений и совершенствовать презентационные навыки.

Мехрдад Махмудиан представил сообщение «Теория вигнеровской флеш-памяти».

Автор пояснил, что вигнеровский кристалл — такое состояние электронов, в котором они локализованы в поле положительного потенциала и образуют кристаллическую структуру. Упрощенно говоря, вигнеровский кристалл состоит только из электронов. А вигнеровский кластер — двумерная структура, тоже упорядоченная в поле потенциала, состоящая из конечного числа электронов.

Мехрдад раскрыл, как влияет на структуру ограничение пространства — наличие ловушек, которые захватывают электроны в системе.

«При малом числе электронов (7, 10, 50) их упорядочение на ловушках близко к вигнеровскому, но при увеличении числа электронов, упорядоченность структуры ломается, теряется симметрия. При увеличении числа ловушек упорядочение электронов стремится к вигнеровскому, симметрия — шестого порядка, координационное число электронов — шесть. Оценочные значения энергии показывают, что при увеличении числа ловушек, энергия электронов стремится к энергии электронов в вигнеровском кластере».

Автор пояснил, какие особенности вигнеровских кристаллов интересны в контексте флэш-памяти: «Экспериментаторами было предположено, что при зарядке диэлектрика во флэш-памяти образуются структуры, похожие на вигнеровские кластеры, которые упорядочены именно на ловушках. И вопрос состоит в том, как это влияет на работу флэш-памяти? Одно из предположений: запоминание структуры электронных кластеров может способствовать уменьшению тепловыделения. Мы работаем по тематике флэш-памяти в рамках проекта РНФ главного научного сотрудника доктора физико-математических наук Владимира Алексеевича Гриценко: планируется изучить, какие диэлектрики могут выступать в роли среды захвата электронов. Мы, в свою очередь, теоретически обоснуем предположения, опишем эксперименты. Нам надо исследовать свойства вигнеровского кластера, как они сказываются на работе флэш-памяти, как могут использоваться».

Мехрдад добавил, что выступает четвертый раз на МНСК, стабильно становясь дипломантом третьей степени: «Мне было интересно слушать доклады молодых коллег, посмотреть, какие исследования в области физики полупроводников, физики твердого тела проводятся в нашем институте, в других организациях. Конференция, как и любая другая, расширяет количество знакомых: можно подходить к старшим коллегам, обсуждать и свою, и другие работы».

Доклад студента Восточно-Казахстанского технического университета им. Д. Серикбаева Леонида Николаевича Измайлова был посвящен механосинтезу порошков на основе NiTiCu.

«Преимущество механосинтеза (метода высокоэнергетического измельчения) заключается в том, что происходит равномерное перемешивание порошка в планетарно-шаровой мельнице, а с увеличением времени обработки происходит “сваривание” частиц. Тем самым они образуют уже определённые сплавы — например, никеля и титана, которые уже будут являться “фундаментом” для того, чтобы при дальнейшей обработке (спекание порошков) образовалась более равномерная структура, по сравнению с аналогами».

Исследователь отметил, что сплавы NiTiCu с эффектом памяти формы востребованы в медицине и что результаты работы интересуют производителей медицинских имплантатов: «У нас уже есть выход на производство, именно с данным методом».

Пресс-служба ИФП СО РАН
Фото Владимира Трифутина, Надежды Дмитриевой