Уникальный опыт разработки прорывных технологий алмазной электроники – в новой монографии ученых ЛЭТИ

Уникальный опыт разработки прорывных технологий алмазной электроники – в новой монографии ученых ЛЭТИ

Современные тенденции нового технологического прорыва в высокоинтеллектуальном наукоемком материаловедческом направлении «индустрия алмаза» представлены в книге ученых СПбГЭТУ «ЛЭТИ» «Электроника алмаза».

03.02.2020 397

Ученые кафедры микро- и наноэлектроники (МНЭ) Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» издали монографию «Электроника алмаза». Книга отражает компетентностный профессиональный подход ученых вуза в области создания электронной компонентной базы с «критической миссией» для экстремальных режимов и условий эксплуатации.

Авторы монографии – заведующий кафедрой МНЭ, доктор технических наук, профессор Виктор Викторович Лучинин и доктор физико-математических наук, профессор кафедры Николай Игоревич Алексеев – обобщили разработанные в вузе технологические решения, обеспечивающие создание алмазной электроники с ранее недостижимыми энергочастотными, оптическими и механическими характеристиками.

«ЛЭТИ на протяжении нескольких десятков лет осуществляет целенаправленную деятельность в области синтеза, исследования и применения алмазоподобных углеродных материалов, в том числе графена, карбида кремния и алмаза».

Заведующий кафедрой микро- и наноэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Виктор Викторович Лучинин

В конце прошлого века петербургский вуз получил мировое признание как центр разработки технологии роста объемных монокристаллов алмазоподобного материала – карбида кремния. «Метод ЛЭТИ», признанный во всем мире научно технологическим прорывом, определил переход к промышленной технологии изготовления электронной компонентной базы на карбиде кремния и, в первую очередь мощной силовой и импульсной электроники, высокоэнергетической светотехники, сенсорики высоких температур и уровней радиации.

«Сегодня, в условиях ограничения в поставках на российский рынок критически важных инновационных материалов и технологий, формирование отечественной независимой алмазной индустрия является технологическим приоритетом в высокоинтеллектуальном наукоемком направлении с длительным широким горизонтом создания конкурентоспособной продукции».

Заведующий кафедрой микро- и наноэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Виктор Викторович Лучинин

В рамках постановления Правительства РФ №220 совместно с Институтом прикладной физики РАН (г. Нижний Новгород) при непосредственном участии ООО «Инреал» (г. Сестрорецк), являющегося производителем крупных синтетических монокристаллов алмаза, ЛЭТИ реализовал проект, направленный на оценку технологических возможностей создания ЭКБ на алмазе, включая транзисторные структуры. Это стало отправной точкой развития алмазной электроники в ЛЭТИ. После этого были проведены исследования для формирования технологического маршрута на кластерном технологическом комплексе японского производства «Minimal FAB» с использованием отечественных алмазных подложек диаметром 0,5 дюйма и подписан меморандум с поставщиком данного оборудования в России – ООО «Токио Боэки (РУС)».

Фактически в настоящее время синтетический алмаз – рукотворный аналог природного алмаза занял устойчивые позиции на рынке алмазной – и не только ювелирной, но и технической продукции при решении экстремальных инженерно-технических задач. Этот материал, являющийся ярким представителем многообразного углеродного сообщества, обладает рядом параметров, необходимых для экстремальной электроники и фотоники. В их числе – механическая прочность, теплопроводность, устойчивость в сильных энергетических полях, высокая скорость распространения звука, прозрачность для электромагнитных волн в очень широком спектральном диапазоне.

Работы, реализуемые в ЛЭТИ в области экстремальной электроники на алмазе, направлены на наиболее эффективное использование перечисленных рекордных параметров при создании силовой и рентгеновской электроники, автоэмиссионных и микромеханических коммутирующих микро- и наноразмерных систем.

По оценке специалистов, рынок алмазной микротехники только формируется с приоритетами в области высоковольтных импульсных энергосистем, приборов, использующих протонное и синхротронное излучения при решении технических и медицинских задач, электроники высоких температур и повышенных уровней радиации.

Разработки технологий алмазной электроники в ЛЭТИ находятся в русле приоритетов научно-технологического развития РФ в области перехода к новым материалам, обеспечения технологической независимости и конкурентоспособности России по критическим технологиям создания электронной компонентной базы.

В монографии последовательно и системно изложены вопросы кристаллохимии алмаза с учетом структурного многообразия (аллотропии) углерода, технологии выращивания синтетического алмаза в рамках классической технологии «высокое давление – высокая температура» и получения из газовой фазы, включая проблемы легирования алмаза, который в традиционном варианте является диэлектриком. Особое внимание уделено теплопроводящим свойствам алмаза, приборам высокочастотной электроники, фотоники и микросистемной техники. Отдельная глава книги посвящена модному направлению «графен на карбиде кремния».

Данная монография может рассматриваться как современное введение в элементную базу электроники и фотоники нового поколения с «критической миссией».