Лучинин В.В. Физика и технология микро

Подождите немного. Документ загружается.

В. В. Лучинин, Ю. М. Таиров

К 65-ЛЕТИЮ КАФЕДРЫ МИКРО- И НАНОЭЛЕКТРОНИКИ.

ФУНДАМЕНТАЛЬНОСТЬ, ПРОФЕССИОНАЛИЗМ, НОВИЗНА

В 1946 г., еще до открытия транзистора и на-

ступления эры твердотельной электроники, в ЛЭТИ,

по предложению выдающегося отечественного уче-

ного Николая Петровича Богородицкого, была соз-

дана кафедра электротехнических материалов, ко-

торую в 1951 г. переименовали в кафедру диэлек-

триков и полупроводников, а в 1995 г. – в кафедру

микроэлектроники. В 2011 г. ученый совет СПбГЭТУ

«ЛЭТИ» поддержал инициативу кафедры о пере-

именовании ее в кафедру микро- и наноэлектрони-

ки (приказ от 31.08.2011 № 1645).

В создании кафедры проявился дар предвиде-

ния ее основателя, который впервые в нашей стране

организовал целенаправленную подготовку специа-

листов по твердотельной электронике для разви-

вающейся электронной промышленности.

Первыми сотрудниками кафедры, помимо ее

заведующего – профессора Н. П. Богородицкого, бы-

ли кандидат технических наук, доцент В. В. Пасын-

ков, ассистент М. В. Курлин и лаборант Р. К. Мана-

кова. Кафедра обеспечивала курс «Электротехни-

ческие материалы» объемом 70 часов для всех фа-

культетов ЛЭТИ.

Кафедра стала интенсивно развиваться в свя-

зи с начавшейся по инициативе Н. П. Богородиц-

кого, поддержанной академиками А. Ф. Иоффе и

А. И. Бергом, подготовкой инженеров по специаль-

ности 0604 – «Диэлектрики и полупроводники».

Прием студентов на эту специальность производился как на первый,

так и на старшие курсы, что позволило уже в 1952 г. выпустить первых

Н. П.

Богородицкий,

зав. кафедрой

с 1946 г. по 1967 г.

В. В. Пасынков,

зав. кафедрой

с 1967 г. по 1984 г.

Ю. М. Таиров,

зав. кафедрой

с 1984 г. по 2009 г.

инженеров. С 1961 г. кафедра стала выпускающей по специальности

0629 – «Полупроводниковые приборы», а с 2001 г. – по специальности

«Микросистемная техника».

Заведующими кафедрой были: с 1946 г. по

1967 г. – профессор Н. П. Богородицкий, с 1967 г.

по 1984 г. – профессор В. В. Пасынков, с 1984 г. по

2009 г. – профессор Ю. М. Таиров.

С 2009 г. кафедрой руководит д. т. н. В. В. Лу-

чинин. Его заместителями являются: по учебной

работе – к. т. н., доцент Н. П. Лазарева; по научной

работе – д. ф.-м. н., профессор В. А. Мошников.

Высокий уровень и актуальность исследова-

ний, тесная связь с промышленностью и институ-

тами РАН (ФТИ им. А. Ф. Иоффе, ИХС им. Н. В. Гре-

бенщикова, НПО «Светлана», ЦНИИ «Электрон»,

НПО «Позитрон», РНИИ «Электронстандарт» и др.)

обеспечили кафедре статус лидера в открытии но-

вых инженерных специальностей и направлений

подготовки бакалавров и магистров.

Будучи одним из инициаторов открытия в

2004 г. нового направления подготовки «Нанотех-

нология», наша кафедра совместно с профильными

кафедрами МИЭТ и МИСИС приняла активное

участие в разработке федеральных государствен-

ных образовательных стандартов (ФГОС) второго

поколения по вышеуказанному направлению.

В 2009 г. наша кафедра совместно с другими

кафедрами факультета электроники закончила раз-

работку ФГОС третьего поколения по новому на-

правлению «Электроника и наноэлектроника»

(210100) и в результате победы СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

в конкурсе, объявленном Минобрнауки, самостоя-

тельно разработала стандарт по новейшему на-

правлению «Нанотехнологии и микросистемная тех-

В. В. Лучинин,

зав. кафедрой

с 2009 г. по н/время

Н. П. Лазарева,

к. т. н., доцент,

зам. зав. кафедрой

по учебной работе

В. А. Мошников,

д. ф.-м. н., проф.,

зам. зав. кафедрой

по научной работе

ника» (222900). Это потребовало от профессорско-преподавательского

состава концентрации интеллектуального потенциала и определения

перспективно востребованных дисциплин для профессионально ориен-

тированной подготовки студентов по новейшему направлению техники

и технологий. Оба ФГОС с 2011 г. введены в образовательный процесс

российской высшей школы.

В период 2010–2011 гг. удалось увеличить до 88 человек общий

прием студентов на первый курс для обучения на кафедре в рамках

вышеуказанных направлений. Фактически прием 2011 г. позволил

сформировать четыре группы студентов, две из которых ориентирова-

ны на традиционное для факультета направление подготовки «Элек-

троника и наноэлектроника», а две другие будут обучаться по про-

граммам, разработанным только кафедрой в рамках образовательного

направления «Нанотехнологии и микросистемная техника».

Основными магистерскими программами, реализуемыми на кафед-

ре в настоящее время, являются «Нанотехнологии и нанодиагностика»,

«Наноэлектроника и фотоника», «Нано- и микросистемная техника».

С 2009 г. на кафедре возрождена система участия в повышении

квалификации профессорско-преподавательского состава вузов для

различных регионов России. Ежегодно по заказу Минобрнауки уни-

верситет (а фактически – кафедра) реализует две программы повыше-

ния квалификации: «Нанотехнологии и нанодиагностика» и «Нано- и

микросистемная техника». Общее количество преподавателей других

вузов, проходящих в течение года повышение квалификации на кафед-

ре, составляет 75 человек.

В настоящее время на кафедре работает 38 квалифицированных

преподавателей, в том числе 11 докторов и 27 кандидатов наук, а также

7 кандидатов наук, старших научных сотрудников. Базовыми научны-

ми направлениями кафедры являются:

– физика и технология естественных сверхрешеток широкозон-

ных полупроводников – карбида кремния и нитрида алюминия, вклю-

чая приборы экстремальной электроники на их основе;

– фундаментальные и прикладные исследования полупроводни-

ковых соединений типа A

с преимущественной ориентацией на на-

ноструктурированные композиции для опто- и наноэлектроники;

– физика и технология нанокомпозитов на основе оксидов и халько-

генидов элементов IV группы для оптической и газовой сенсорики;

– аппаратурно-методическое обеспечение оптической и емкост-

ной спектроскопии квантово-размерных систем;

– электронная компонентная база микросистемной техники для

экстремальных условий эксплуатации.

Большое влияние на расширение научной те-

матики в область физической химии и кристалло-

химии полупроводников оказало приглашение

Н. П. Богородицким в 1960 г. для работы на кафед-

ре профессора Б. Ф. Ормонта.

К концу шестидесятых сформировалась и

эффективно работала до начала девяностых внут-

ренняя структура кафедры, отражавшая спектр ее

научно-образовательных направлений. Основу этой

структуры составляли 13 научных групп:

– три группы, занимавшиеся карбидом кремния и приборами на

его основе под руководством Ю. М. Таирова, Э. Е. Виолина и

А. А. Кальнина;

– группа А. Д. Шинкова, занимавшаяся моделированием физиче-

ских процессов в полупроводниковых приборах;

– группа Г. А. Савельева, занимавшаяся электролюминесцентны-

ми и фотоактивными материалами и приборами на основе соединений

типа А

;

– группа Я. И. Пановой, занимавшаяся сегнетоэлектрическими и

магнитными материалами и устройствами на их основе;

– группа В. Н. Таирова, занимавшаяся разработкой электронных

устройств на основе активных диэлектриков;

– группа Б. Ф. Ормонта, занимавшаяся синтезом и исследованием

свойств полупроводниковых фаз переменного состава на основе со-

единений типа А

и А

;

– группа Ю. М. Волокобинского, занимавшаяся исследованием

полупроводниковых оксидов редкоземельных металлов и созданием

тензодатчиков на основе кремния;

Б. Ф. Ормонт,

д. х. н., профессор

– группы И. Г. Пичугина, В. С. Сорокина, Ю. Л. Ильина и А. Н. Пих-

тина, занимавшиеся разработкой электролюминесцентных материалов

и приборов на основе соединений типа А

и исследованием их свойств и

характеристик.

Общее руководство карбидной тематикой осуществлял Ю. М. Таи-

ров, принявший ее в 1968 г. после ухода с кафедры Г. Ф. Холуянова.

Общее руководство тематикой, связанной с соединениями типа А

осуществлял Д. А. Яськов.

В 1956 г. по постановлению правительства

при кафедре была организована Проблемная лабо-

ратория электрофизических процессов в диэлек-

триках и полупроводниках. Она сыграла важней-

шую роль в развитии фундаментальных исследова-

ний и формировании кадрового потенциала. Пре-

емником данной лаборатории является научно-об-

разовательный центр «Материалы электроники и

фотоники», действующий сегодня на базе кафедры.

С 1961 г. кафедра активно участвовала в ор-

ганизации филиала ЛЭТИ в Новгороде и подготов-

ке инженеров по специальности 0629 – «Полупро-

водниковые приборы». (Позднее на базе филиала был создан Новго-

родский политехнический институт.)

В 1973 г. для углубления связей ЛЭТИ с промышленностью с

участием нашей кафедры была организована профильная базовая ка-

федра при НПО «Позитрон». Ее первым заведующим был главный ин-

женер объединения, Герой Социалистического Труда, доктор техниче-

ских наук Е. А. Гайлиш. Эта структура, работая в постоянном творче-

ском контакте с нашей кафедрой, сыграла важную роль в подготовке

инженерных кадров для электронной промышленности страны. Шес-

теро ее сотрудников защитили докторские диссертации.

В 1986 г. коллектив нашей кафедры принял активное участие в

создании Центра микротехнологии и диагностики ЛЭТИ, которым с

момента создания и по настоящее время руководит нынешний заве-

дующий кафедрой В. В. Лучинин.

И. И. Зятьков,

к. ф.-м. н., доцент,

директор НОЦ

«Материалы

электроники

и фотоники»

В 2005 г. в рамках интеграции научно-образовательной деятель-

ности организаций российской высшей школы и Академии наук по

инициативе кафедры с учетом высокой динамики развития физики и

технологии наноразмерных систем и их практического использования

в области микро- и наноэнергетики при ФТИ им. А. Ф. Иоффе была

создана базовая кафедра физики и современных

технологий твердотельной электроники. Ее возгла-

вил директор института член-корреспондент РАН

А. Г. Забродский, а заместителем заведующего был

назначен зав. лабораторией д. т. н. Е. И. Теруков.

В 2010 г. в связи с острой потребностью в

специалистах, ориентированных на практическое

использование микро- и нанотехнологий при соз-

дании сверхминиатюрных низкоэнергопотребляю-

щих систем, устойчивых к внешним воздействиям,

по договоренности с ФГУП «ГосНИИ Прикладных проблем» (ФСТЭК

РФ) была создана базовая кафедра экстремальной микро- и нанотехни-

ки. Ее возглавил один из ведущих специалистов ФСТЭК д. т. н., про-

фессор А. И. Григорьев. При создании этой структуры вновь был вос-

требован научно-образовательный потенциал нашей кафедры.

В рамках реализации ФЦП «Развитие инфраструктуры наноинду-

стрии в РФ на 2008–2011 годы» при непосредственном участии со-

трудников нашей кафедры в 2010 г. в университете был создан научно-

образовательный центр «Нанотехнологии». Тематическая направлен-

ность центра определена как «Нанотехнологии для систем безопасно-

сти». Директором центра является доцент кафедры, д. т. н. А. В. Кор-

ляков, а научным руководителем – зав. кафедрой В. В. Лучинин.

В рамках принятых Минобрнауки решений НОЦ «Нанотехноло-

гии» СПбГЭТУ «ЛЭТИ» не только определен головной вузовской

структурой по направлению «Нанотехнологии для систем безопасно-

сти» в рамках Национальной нанотехнологической сети (ННС), но и

совместно с МИФИ координирует деятельность всего образовательно-

го сегмента ННС.

Характеризуя общую динамику развития научно-образовательной

деятельности кафедры за прошедший период времени следует отметить,

А. Г. Забродский,

чл.-корр. РАН,

зав. баз. кафедрой

что по результатам выполненных на кафедре исследований докторские

диссертации защитили: В. В. Пасынков, Д. А. Яськов, Ю. М. Таиров,

А. Н. Пихтин, В. С. Сорокин, Г. Ф. Глинский, В. А. Мошников, В. П. Афа-

насьев, А. В. Соломонов, В. В. Лучинин, В. И. Зубков, А. А. Петров,

А. В. Корляков, а также работавшие в других структурах Г. Ф. Хо-

луянов, Ю. М. Волокобинский, Ю. С. Карпов, В. Ф. Цветков, В. В. Куз-

нецов и др.

Наряду с отечественными специалистами кафедра подготовила

свыше 500 инженеров, кандидатов и докторов наук для зарубежных

стран: Китай, Германия, Куба, Вьетнам, Болгария, Польша и другие, в

том числе: для Германии – 158, для Болгарии – 138, для Польши – 84.

Преподавателями кафедры

написаны учебники и учебные

пособия по общенаучным и спе-

циальным дисциплинам, по ко-

торым ведется подготовка сту-

дентов во всех вузах страны.

Многие учебники переведены на

иностранные языки. Так, учеб-

ник «Электротехнические мате-

риалы (авторы – Н. П. Богоро-

дицкий, В. В. Пасынков, Б. М. Тареев) выдержал 7 отечественных и

9 зарубежных изданий; «Материалы электронной техники» (авторы –

Н. П. Богородицкий, В. В. Пасынков) – 3 отечественных и 1 зарубеж-

ное издание; «Введение в физическую химию и кристаллохимию по-

лупроводников» (автор – Б. Ф. Ормонт) – 2 отечественных и 1 зару-

бежное; «Полупроводниковые приборы» (авторы – В. В. Пасынков,

Л. К. Чиркин, А. Д. Шинков) – 7 изданий; «Справочник по электротех-

ническим материалам» в трех томах, соавторами которого являются

преподаватели кафедры, – 3 издания. По спецкурсам изданы следую-

щие учебники: «Технология полупроводниковых и диэлектрических

материалов» (авторы – Ю. М. Таиров и В. Ф. Цветков) – 3 издания;

«Технология полупроводниковых приборов» (авторы – И. Г. Пичугин

и Ю. М. Таиров); «Оптическая и квантовая электроника» (автор –

А. Н. Пихтин) – 2 издания; «Магнитные материалы и элементы» (автор –

А. А. Преображенский).

Д. ф.-м. н., профессор А. Н. Пихтин

в лаборатории кафедры

Сравнительно недавно издательство «Академия» выпустило но-

вый двухтомный учебник «Материалы и элементы электронной техни-

ки» (авторы – В. С. Сорокин, Н. П. Лазарева, Б. Л. Антипов), а также

новое учебное пособие «Физические основы интегральной оптики»

(авторы – сотрудники кафедры доцент М. Ф. Панов, профессор А. В. Со-

ломонов и заведующий кафедрой ЛИНС СПбГЭТУ «ЛЭТИ» профес-

сор Ю. В. Филатов). Издательство «Физматлит» к 60-летию кафедры

опубликовало монографию «Нанотехнология. Физика, процессы, диаг-

ностика, приборы» под редакцией В. В. Лучинина и Ю. М. Таирова. Ее

авторами являются десять профессоров кафедры, а также научные со-

трудники, докторанты и аспиранты кафедры и Центра микротехноло-

гии и диагностики. В 2009 г. в издательстве «Физматлит» вышла в свет

монография «Введение в конструирование бионических наносистем»

(авторы – В. А. Карасев и В. В. Лучинин), отражающая современные

подходы к материаловедению биоорганических сред. В 2011 г. совме-

стно с ФТИ была издана монография «Основы водородной энергети-

ки» под редакцией В. А. Мошникова и Е. И. Терукова.

В 2008–2011 гг. при опреде-

ляющем участии преподавателей и

сотрудников кафедры были разрабо-

таны 24 учебно-методических комп-

лекса для обеспечения процесса под-

готовки кадров по направлению ННС

«Нанотехнологии для систем безо-

пасности». Каждый комплекс вклю-

чает материалы, содержащие лек-

ции, лабораторные и практические

занятия и контрольные вопросы по каждой из 24 дисциплин (12 дисци-

плин для бакалавров и 12 для магистров). Эти учебно-методические

комплексы изданы и распространены в вузах России.

Следует особо отметить, что в 2009–2011 гг. сотрудниками ка-

федры и НОЦ «Нанотехнологии» был разработан специализированный

малобюджетный учебно-научный лабораторный комплекс для обеспе-

чения процессов повышения квалификации и переподготовки кадров в

Д. т. н., профессор Ю. М. Таиров

в лаборатории кафедры

интересах наноиндустрии. Этот комплекс в виде лаборатории нанотех-

нологии и лаборатории нанодиагностики был изготовлен и поставлен в

учебный Центр одного из отраслевых министерств России (12 лабора-

торных установок различного функционального назначения).

В 2011 г. в связи с новыми требованиями ФГОС третьего поколе-

ния по уменьшению лекционной и увеличению экспериментально-прак-

тической составляющей учебного процесса, при непосредственном ме-

тодическом обеспечении работ сотрудниками кафедры и НОЦ «Нано-

технологии», по заказу Минобрнауки был реализован проект по обес-

печению удаленного доступа к уникальному аналитико-технологиче-

скому комплексу интегрированных в единой технологической камере

наноразмерных ионного и электрон-

ного пучков. Это резко повышает

эффективность использования сверх-

дорогостоящего оборудования и обес-

печивает его доступность в образо-

вательном и научном процессах.

За разработку и создание оте-

чественной инновационной образо-

вательной системы подготовки кад-

ров в области нанотехнологий и на-

номатериалов, объединяющей высо-

кий научный потенциал с передо-

выми разработками в образовательной сфере, сотрудники кафедры

В. В. Лучинин, Ю. М. Таиров и ряд преподавателей других вузов

(МИЭТ, МИСиС, МАТИ) были представлены в 2011 г. на премию

Правительства РФ в области образования.

Наиболее значимым событием кафедры в 2011 г. следует считать

признание ее определяющей роли в развитии отечественной техноло-

гии выращивания объемных монокристаллов карбида кремния (руко-

водитель работ – профессор Ю. М. Таиров). Корпорация «РОСНАНО»

приняла решение о финансировании предложенного СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

проекта на тему: «Организация производства объемных монокристал-

лов карбида кремния и эпитаксиальных структур на его основе для

электронной компонентной базы нового поколения». Карбид кремния,

Выпускник ЛЭТИ, управляющий

делами Президента РФ В. И. Кожин

в лаборатории кафедры

обладая политипизмом и, как следствие, зависимостью электрофизиче-

ских и оптических характеристик от кристаллической структуры (при

единстве основного химического состава) является наноразмерно чув-

ствительным материалом.

Определяя перспективы развития кафедры на ближайшие 5 лет,

следует выделить три наиболее востребованных направления образо-

вательного процесса:

– фундаментальное образование для обеспечения поисковых ис-

следований и разработок;

– профессионально ориентированное инженерное образование;

– повышение квалификации и переподготовка кадров для новых

наукоемких производств.

Анализ возможной динамики развития учебно-методических комп-

лексов для решения вышеуказанных задач позволил определить в ка-

честве наиболее востребованных следующие дисциплины:

– Интеллектуальные и биосовместимые материалы;

– Самоорганизующиеся среды и системы;

– Биоорганическая электроника и сенсорика;

– Квантовая информатика;

– Информационные кремниевые микро- и наносистемы;

– Оптоэлектронные микро- и наносистемы;

– Микро- и наномашины;

– СВЧ-электроника;

– Силовая электроника;

– Микро- и наноэнергетика;

– САПР микро- и наносистем.

Исходя из имеющихся традиций, кадрового потенциала, инфра-

структуры и возможной кооперации, в качестве базовых направлений

научных исследований для кафедры наиболее актуальны и реальны:

– Алмазоподобные и углеродные материалы;

– Физика и диагностика наноразмерных структур;

– Микро- и наноэнергетика;

– Микроприборы с экстремальными режимами и условиями экс-

плуатации;

– Конвергентные микро- и наносистемы.

Лучинин В.В. Физика и технология микро - и наносистем

Подождите немного. Документ загружается.