Три года назад Министерство науки и высшего образования РФ объявило конкурс грантов по крупным научно-технологическим интеграционным проектам. Экспертизу заявок выполняли ученые Российской академии наук. Победителями конкурса стали 40 проектов, пять из них — в Сибирском макрорегионе. В ходе научной сессии Общего собрания СО РАН исследователи обсудили результаты этих работ.

Источник «Наука в Сибири»

Руководитель проекта-стомиллионника «Квантовые структуры для посткремниевой электроники» директор Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН академик Александр Васильевич Латышев пояснил, что главная мотивация этого проекта связана с мировыми трендами развития микроэлектроники и особенно актуальна для нашей страны в сложившихся условиях. «В электронной промышленности доля импорта составляет 80—90 %, — акцентировал ученый. — В условиях ограничения ввоза из других стран производство микроэлектроники по передовым техпроцессам является критически важным для страны». Поэтому проект нацелен на решение фундаментальных задач по поиску новых материалов и изучение новых квантовых эффектов в конденсированных системах, развитие технологий создания квантовых материалов и гетероструктур, реализацию электронно-компонентной базы на новых физических принципах для посткремниевой электроники.

В состав консорциума, помимо головной организации — ИФП СО РАН, вошли Санкт-Петербургский государственный университет, Институт физики микроструктур РАН (Нижний Новгород), Новосибирский государственный университет (НГУ), Институт физики металлов имени М. Н. Михеева Уральского отделения РАН (Екатеринбург).

«Цель нашего проекта — обеспечение мирового уровня научных исследований, технологий и разработок в области новых материалов и элементной базы, работающей на новых физических принципах, для микро-, нано-, био- и оптоэлектроники, нанофотоники, СВЧ-электроники, сенсорики, радиационно стойкой электроники, квантовой электроники, ИК-техники», — подчеркнул Александр Латышев.

По словам ученого, в рамках проекта решаются в настоящее время 47 задач, которые можно разбить по крупным тематическим блокам: новые технологии, новые материалы, наноэлектроника, СВЧ-техника, нанофотоника, новые физические принципы, квантовые технологии, сенсорика и метрология. Главные результаты, полученные коллаборантами проекта, были опубликованы в высокорейтинговых журналах, а также объединены в издании «Квантовые структуры для посткремниевой электроники».

Одна из разработок — новые спин-детектируемые устройства для фотоэмиссии с угловым разрешением, — созданная в рамках стомиллионика в ИФП СО РАН, вошла в 2022 году в список важнейших научных результатов РАН.

А. В. Латышев акцентировал, что полученные результаты важны не только для фундаментальной науки, но и для государства и общества.

«В частности, наработки в рамках проекта позволили нам создать сверхминиатюрные лазеры с вертикальным резонатором, в перспективе они позволят значительно улучшить характеристики телекоммуникационных и навигационных устройств.

Другой важный результат, нужный для развития квантово-криптографических защищенных каналов связи, — создание детектора одиночных фотонов на основе лавинного фотодиода, работающего в гейгеровском режиме. Значимо то, что нам удалось сделать детектор, функционирующий при комнатной температуре, так как другим источникам одиночных фотонов (в основе которых сверхпроводящие системы) требуется охлаждение до температур жидкого азота или гелия.

Помимо этого, сделан и эффективный излучатель одиночных фотонов на единичной квантовой точке, такие излучатели могут использоваться в системах квантовой криптографии, квантовых вычислений, миниатюрных атомных стандартах частоты нового поколения.

Кроме того, мы поставили нашим индустриальным партнерам новые полупроводниковые гетероструктуры для СВЧ-транзисторов со сверхмалым энергопотреблением, предполагается, что на них будут изготавливаться монолитные интегральные схемы. Также мы разработали мощные СВЧ-фотодиоды с предельной частотой 10, 20, 40 гигагерц и передали их промышленным и научным организациям, занимающимся радиофотоникой.Подобные фотодиоды востребованы в современных волоконно-оптических системах связи, — пояснил ученый.

— Это лишь часть результатов, интересных для полупроводниковой индустрии. Наш проект вносит существенный вклад в создание новых низкоразмерных, топологических материалов и квантовых систем. Мы обнаружили ряд новых эффектов и получили богатую информацию о свойствах квантовых материалов и гетероструктур на их основе, которые важны для фундаментального понимания физики протекающих процессов и могут быть использованы для создания новых приборов современной электронной техники».

Больше подробностей о других проектах-«стомиллионниках» — на сайте «Науки в Сибири»