Институт физики полупроводников им А.В. Ржанова СО РАН (ИФП СО РАН) при поддержке Российского научного фонда провел седьмую Школу молодых ученых «Актуальные проблемы полупроводниковых наносистем».

Сорок пять студентов, аспирантов и молодых ученых прослушали курс из одиннадцати лекций от ведущих исследователей из институтов СО РАН, НГУ и НГТУ НЭТИ. В этом году Школа собрала представителей Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, Института теплофизики СО РАН, Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН, Института химической кинетики и горения им В.В. Воеводского СО РАН, Новосибирского госуниверситета, Новосибирского государственного технического университета, Университета Решетнева (Красноярск), Томского госуниверситета.

«Школа-конференция “Актуальные проблемы полупроводниковых наносистем” собирается в седьмой раз, и сейчас нам удалось расширить охват тематик, благодаря привлечению лекторов ― специалистов в разных областях. В каждом докладе раскрываются современные проблемы, вопросы синтеза и использования материалов и технологий для создания новых приборов на основе электронно-счетной базы», — подчеркнул член организационного комитета АППН-2025, заведующий лабораторией нанодиагностики и нанолитографии ИФП СО РАН кандидат физико-математических наук Дмитрий Владимирович Щеглов, приветствуя участников Школы.

Дмитрий Щеглов

«На Школе были представлены доклады о методах формирования и практическом использовании наноразмерных частиц и слоев. Мы пригласили прочитать лекции ученых, в том числе из институтов химического, физико-химического профиля, — в результате Школа получилась междисциплинарная. Чтобы не перегружать слушателей и не слишком вдаваться в частности, мы сделали лекции короткими — по 25 минут вместе с вопросами. Но этого достаточно, чтобы показать возможности для совместных исследований в нашей области и рассказать о других (не характерных для Института физики полупроводников) методах получения и применения наносистем», — добавила секретарь оргкомитета АППН-2025, старший научный сотрудник ИФП СО РАН кандидат физико-математических наук Екатерина Евгеньевна Родякина.

Во время АППН «школьники» смогли не только узнать об особенностях, современных методах получения и использования новых материалов, но и рассказать о результатах собственных работ в кратких устных сообщениях и детально ― на стендовой сессии. Эксперты Школы выбрали лучшие доклады в группе студентов и в группе аспирантов, молодых ученых.

Поздравляем победителей, в студенческой группе:

Никиту Гришина (НГУ),
Владиславу Калинину (НГУ),
Владислава Плетнева (НГУ),
Анну Тараненко (НГУ)!

В группе аспирантов и молодых ученых:

Дарью Клямер, ИНХ СО РАН;
Олжаса Кукенова, ТГУ!

Нанопроволоки с нановставками: перспективы для оптики и электроники

Студентка 1 курса магистратуры физического факультета НГУ, инженер-исследователь лаборатории №9 ИФП СО РАН Анна Тараненко поделилась результатами исследования нанопроволок фосфида галлия (GaP) со вставками соединения галлий-фосфор-мышьяк (GaPAs). Такие структуры интересны, в частности, для получения гетеропереходов с малым количеством дефектов. Гетеропереход — граница между двумя разными полупроводниковыми материалами, нужен для создания лазеров, высокоэффективных транзисторов, квантовых структур.

«В случае нанопроволок механические напряжения, возникающие на границе двух материалов, релаксируют на их боковых гранях. Из-за малого диаметра нанопроволок достигается высокая степень релаксации, и таким образом, получается высокоэффективный гетеропереход», — пояснила Анна.

Она подчеркнула, что ранее для применений в электронике исследовались нанопроволоки на основе других соединений – арсенидов или нитридов индия. А работы с проволоками фосфида галлия со вставками галлий-фосфор-мышьяк — проведены впервые. Оптические свойства нанопроволок определялись с помощью комбинационного рассеяния света (КРС) и фотолюминесценции (ФЛ).

«Галлий-фосфор-мышьяк — люминесцирующая структура, его ширина запрещенной зоны варьируется в широких пределах при изменении концентрации мышьяка. А фосфид галлия, в свою очередь, хороший резонатор т.к. у него большой коэффициент преломления. Поэтому у таких структур есть потенциал для создания нанолазеров, излучающих в широком диапазоне спектра. Причем не только в оптическом , но и в ультрафиолетовом», — резюмировала студентка.

Анна Тараненко

Анна второй раз участвует в АППН и отмечает, что все доклады интересны и позволяют получить новую полезную информацию: «В этом году особенно запомнились два сообщения. Первое — “Эволюция кремнийорганических прекурсоров для изготовления low-k диэлектриков", сделанное заведующей лабораторией ИНХ СО РАН кандидатом химических наук Мариной Леонидовной Косиновой. Доклад был хорошо изложен, понятен мне, хотя я не химик, все детали подробно объяснялись. Также мне понравилась лекция старшего научного сотрудника ИФП СО РАН кандидата физико-математических наук Дамира Ревинировича Исламова “Перспективные материалы и методы для металлизации интегральных микросхем". Она тематически связана с сообщением М.Л. Косиновой, потому что перспективными материалами являются как раз такие low-k диэлектрики».

Среди стендовых докладов исследовательницу привлек стенд Никиты Гришина, НГУ (его доклад тоже отмечен среди лучших в студенческой группе) «Генерация и рассеяние поверхностных волн Дьяконова в системах на основе жидких кристаллов». «Поверхностные волны Дьяконова — новое, по крайней мере, для меня явление. Как я понимаю, они могут заменить поверхностные плазмоны, возникающие в металлах, поскольку у волн Дьяконова меньшее затухание, что позволит использовать их более эффективно», — добавила Анна.

Разработка микроскопа для исследования природы хирально индуцированной спиновой селективности

Студент 4 курса физического факультета НГУ, лаборант лаборатории №3 ИФП СО РАН Владислав Плетнев, представил доклад «Оптический спин-поляризованный сканирующий туннельный микроскоп».

Создание такого прибора нужно для исследования спин-зависимого транспорта (транспорта спин-поляризованных электронов) в хиральных молекулах. Эти молекулы существуют в двух зеркальных формах, у них одинаковый состав, но разное пространственное строение — как у левой и правой руки. Существует гипотеза Вестера—Ульбрихта, согласно которой действие спин-поляризованных электронов могло повлиять на возникновение молекул с определённой хиральностью. Но для исследования подобных молекул требуются специальные подложки, не привносящие собственного влияния на спиновую асимметрию, и как раз использование полупроводниковых подложек позволяет получить корректные данные.

Как объяснил Владислав Плетнев: «Главная изюминка нашего исследования состоит в абсолютной его новизне. На сегодняшний день я не нашел работ по изучению хиральных молекул с помощью оптического метода в спин-поляризованной сканирующей туннельной спектроскопии. Это может говорить о том, что во время дальнейших работ удастся получить новые экспериментальные данные, поэтому создание такой установки позволит с необычной стороны взглянуть на спин-зависимый транспорт в хиральных молекулах».

Владислав Плетнев

Молодой ученый вместе с коллегами занимается модернизацией установки — сканирующего туннельного микроскопа СТМ СММ-2000 и разработкой для него оптической схемы.

«Процесс ещё не завершён, но демоверсия установки сделана. В мою часть работы входила практическая реализация экспериментальной установки и проведение экспериментов на СТМ СММ-2000, в том числе и оптических. Сейчас уже можно сказать, что оптимальными полупроводниковыми материалами для использования в качестве подложки при исследовании хиральных молекул могут быть гетероструктуры на основе GaAs/AlGaAs», – поделился автор одного из лучших докладов.

Владислав отметил, что хороший доклад ему удалось подготовить благодаря нескольким условиям: «Работа в лаборатории и освоение большого объема теоретического материала было решающим в качественном понимании темы исследований. Огромную роль в освоении проблематики сыграла помощь научного руководителя — заведующего лабораторией доктора физико-математических наук Олега Евгеньевича Терещенко».

Среди наиболее интересных лекций Владислав отметил сообщения сотрудника ИНХ СО РАН кандидата химических наук Светланы Игоревны Доровских и доцента НГТУ НЭТИ доктора химических наук Владислава Юрьевича Васильева, посвященные атомно-слоевому осаждению. А среди докладов «школьников» — стенды Тимура Ибятова «Смешанные механизмы возбуждения и детектирования в наноэлектромеханических системах» и Екатерины Кыровой «Исследование морфологии поверхности плёнок (MnTe)m(Bi2Te3)n на подложках Si(111)».

Сенсоры для медицины и мониторинга окружающей среды

Научный сотрудник ИНХ СО РАН кандидат химических наук Дарья Клямер, чей доклад «Октагалогензамещенные фталоцианины металлов и гибридные материалы на их основе» был признан одним из двух лучших в старшей группе (среди аспирантов и молодых ученых), занимается получением комплексных соединений фталоцианинов и их пленок, исследованием их сенсорных свойств.

«Мы целенаправленно создаем и изучаем новые материалы “снизу вверх” (bottom-up). Мы не просто берем готовое соединение, а сначала проводим самостоятельно синтез фталоцианинов с разной молекулярной структурой, затем их характеризуем и получаем материалы на их основе. То есть, мы полностью контролируем процесс получения нового материала, начиная от синтеза и заканчивая применением», — рассказала исследовательница.

Она пояснила, что возможные области использования таких материалов — разработка высокочувствительных и селективных сенсоров для мониторинга окружающей среды. Например, для обнаружения опасных паров аммиака, диоксида азота. А также, что особенно важно, для неинвазивной медицинской диагностики по выдыхаемому воздуху — определения биомаркеров, в частности, аммиака при почечной недостаточности.

Дарья Клямер и заместитель директора ИФП СО РАН д.ф.-м.н. Александр Милёхин

«Если сравнивать с коммерчески доступными сенсорами, то создаваемые нами материалы конкурентоспособны», — подчеркнула молодая ученая.

Дарья добавила, что ей, как химику, было интересно послушать все лекции Школы, освежить в памяти физические аспекты, а также узнать о современном состоянии науки в области современных материалов и способов их получения.

Среди факторов, которые помогли добиться высокой оценки экспертов при презентации доклада, исследовательница назвала, во-первых, глубокое погружение в тему, любовь к работе и понимание всех ее деталей – от синтеза до применения, и во-вторых, опыт выступления на различных конференциях.

«Когда самостоятельно проводишь эксперименты и держишь в руках результаты, рассказывать о них получается гораздо проще и убедительнее», — пояснила Дарья.

Что дальше?

Организаторы АППН планируют продолжать проведение Школы, несмотря на завершение проекта РНФ, в рамках которого семь лет подряд проходило мероприятие. Подводя итоги, Екатерина Родякина поделилась рекомендациями для тех, кто захочет организовать собственные школы молодых ученых, — на что обратить внимание с самого начала.

«Стоит расширять тематику Школы и приглашать лекторов из других институтов, не замыкаться в рамках института-организатора. Если говорить об увеличении числа участников за счет привлечения студентов и молодых учёных из университетов и НИИ других регионов, то компенсация затрат на проезд молодым ученым будет несомненным плюсом. У нас была такая возможность благодаря поддержке РНФ.

Также многим начинающим школам может пригодиться решение, которое отличает нашу Школу: система коротких двухминутных презентаций, предваряющая стендовые доклады. Подобная короткая “реклама” собственного стенда, которую делает каждый “школьник”, позволяет охватить все доклады, даже когда их много, как в этом году», — отметила Екатерина.

Пресс-служба ИФП СО РАН
Фото Владимира Трифутина