«Время больших возможностей»: в ЛЭТИ обсудили перспективные направления в сфере электроники и микроэлектроники СВЧ
C 29 мая по 2 июня в СПбГЭТУ «ЛЭТИ» прошла XII Всероссийская научно-техническая конференция «Электроника и микроэлектроника СВЧ», в которой приняли участие более 100 российских специалистов и ученых, занимающихся исследованиями и разработками в области новой электроники.
09.06.2023 656
Конференция организована Министерством науки и высшего образования Российской Федерации, СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и ОАО «НПП «Исток» им. Шокина». В рамках мероприятия прошли пленарные заседания, секционная работу и выставка оборудования. Участники представили доклады, посвященные физическим явлениям и материалам, пассивным элементам и устройствам, приборам твердотельной вакуумной и плазменной СВЧ электроники и микроэлектроники, а также антеннам и фазированным антенным решеткам, измерениям на СВЧ и радиофотонике. На открытии конференции участников приветствовал проректор по научной работе СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Виктор Анатольевич Тупик.
«Тематика конференции, электроника и микроэлектроника в таком важном направлении как СВЧ, относится к той сфере, развитие которой интересует абсолютно всех. Сегодня мы находимся в непростых обстоятельствах серьезных ограничений вследствие санкций. Но с другой стороны – уверен, со мной согласятся и представители промышленности, и члены научного сообщества – это время больших возможностей. Уверен, на конференции мы узнаем о самых новых перспективных направлениях в науке. Желаю участникам конференции успешной работы!».
Модератором первого дня конференции выступил начальник отделения АО «НПП «Исток им. Шокина» Анатолий Васильевич Галдецкий, который также представил доклад «Многолучевые клистроны с радиальным расположением лучей». Задачей исследования стал поиск новых возможностей увеличения мощности и полосы частот многолучевых клистронов и получение высокой выходной мощности в многолучевом клистроне с относительно невысоким напряжением. В ходе исследования были проработаны общие принципы построения сверхмощного низковольтного клистрона, резонаторная система и способы селекции типов колебаний резонаторов, система транспортировки пучков и распределения их в коллекторе.
«В докладе предложена и исследована конструкция кольцевых резонаторов клистрона. В результате проведенных теоретических расчетов и трехмерного моделирования электромагнитных полей резонаторов удалось установить, что предложенная методика селекции мод позволяет обеспечить одномодовое взаимодействие в сверхразмерном кольцевом резонаторе. Большая площадь эмиссии, развитая в азимутальном направлении, позволяет использовать большое число парциальных пучков с низким первеансом, а значит, можно ожидать высоких значений выходной мощности и КПД».
Современные сверхмощные клистроны применяются в науке (для запитки ускорителей – коллайдеров, синхротронов, лазеров на свободных электронах), в медицине (лучевой и ПЭТ-терапии, радиохирургии), в промышленном производстве и сельском хозяйстве, для стерилизации и обеззараживании медицинских изделий, модификации полимеров, обработки в химической, полупроводниковой, геологической промышленности.
В рамках доклада «Антенны современных радиотехнических систем: особенности разработки и практическое применение» директор Центра коллективного пользования «Безэховая камера», доцент кафедры теоретических основ радиотехники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Григорий Александрович Костиков рассказал о разработках, которые сегодня проходят в Центре, о достижениях и проблемах, с которыми сталкиваются ученые. В ЦКП «Безэховая камера» разрабатываются современные антенны разной направленности, с различными эксплуатационными требованиями. В числе разработок ЦКП – отражательные антенные решетки, антенны с распределенным питанием, линзовые антенны для высокоскоростных систем передачи информации, антенны для беспилотных летательных аппаратов, решения с управляемой диаграммной направленностью, печатные антенные решетки, рупорные и широкополосные антенны, решения со специальными характеристиками. Программно-аппаратный комплекс Безэховой камеры оснащен оборудованием, которое позволяет проводить широкий спектр метрологических исследований.
«Сегодня мы разрабатываем антенны в диапазоне от 1.7 ГГц до 54 ГГц, наш последний удачный опыт – 77 ГГц. За последние годы нашим коллективом было выпущено несколько монографий и получено 9 патентов, – рассказал Григорий Александрович Костиков. – Также мы активно занимаемся электрически малыми антеннами, применяя ТЕМ-камеры, созданные в рамках программы Приоритет 2030, и разрабатываем методику калибровки ТЕМ-камер».
В докладе, посвященном калибровке в метрологии, сотрудник ФГУП «ВНИИФТРИ» Алексей Вячеславович Пивак рассказал о применении данной методики в комплексной задаче по метрологическому обеспечению измерений на подложках: «Вопросом создания метрологии на планарных структурах ученые занимаются с 80-х годов, однако сложность проблематики и ограниченность ресурсов не позволяли сделать существенных выводов. Основная причина, по которой сейчас эта работа возобновилась в России и мире, – это рост массового выпуска изделий, который можно сравнить с ростом производства микроэлектроники с 60-х годов до настоящего времени. Определенных результатов в вопросе оценки точности при измерениях на подложках удалось достичь в последние годы: в НИИФТРИ сейчас проводятся сразу несколько исследований возможности создания эталона волнового сопротивления при измерениях на подложках».
Проблемы разработки и конструирования малогабаритных радиоэлектронных средств (РЭС) с электронным сканированием рассмотрел в своем докладе Валерий Витальевич Демшевский (АО «НПП «Исток им. Шокина»): «Конструирование малогабаритных РЭС требует решения большого количества научных и технических задач. Наиболее важными из них являются задачи соединений и контроля параметров. Однако на практике встречается и много других факторов, мешающих стабильной работе всей системы: ошибки при сборке, влияние внешней среды и места размещения РЭС на выходные характеристики. Разработка современных РЭС требует обеспечения экранировки основных узлов, а также уменьшения количества соединений. Для решения этих задач необходим баланс между сложностью и доступностью технологий, разработка необходимых методов проверки и входного устройств, а также ремонтопригодность устройств и модулей».
В докладе «Мощные диодные лазеры в диапазоне длин волн 800 – 2000 нм» руководитель Центра физики наногетероструктур ФТИ им. А.Ф. Иоффе Никита Александрович Пихтин рассказал о перспективах исследований и разработок в области мощных лазерных диодов ближнего ИК и приборов на их основе: «Сегодня диодные лазеры перешли из разряда предмета фундаментальных исследований на уровень прикладных разработок и даже промышленного производства. Преимущество полупроводниковых лазеров в том, что есть возможность создавать гетероструктуры на любую длину волны, в зависимости от назначения. Основные характеристики, которые следует учитывать – выходная оптическая мощность, КПД, температурная чувствительность, надежность (срок службы), пространственная яркость, спектральная яркость, массогабариты и стоимость».
Разработкой и изготовлением мощных лазеров занимается лаборатория полупроводниковой люминесценции и инжекционных излучателей Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе. В результате исследований учеными предложены пути увеличения оптической мощности в диодных лазерах: изготовление линеек и матриц, вертикальная эпитаксиальная интеграция лазерных гетероструктур и оптическое суммирование одиночных излучателей.
В завершение первого дня конференции выступил доцент кафедры микро- и наноэлектроники, директор Инжинирингового центра микротехнологии и диагностики (ИЦ ЦМИД) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Алексей Валентинович Афанасьев с докладом «Карбид-кремниевая электроника. Текущее состояние и перспективы развития». Изобретение карбида кремния относится к микроэлектронике и касается технологии получения широко распространенного материала с недостижимыми ранее параметрами, используемого для изготовления различных типов полупроводниковых приборов, силовой, СВЧ электроники и фотоники, работающих в экстремальных условиях, таких как высокие температуры, химически агрессивная среда, высокий уровень радиации. Для реализации указанных преимуществ карбида кремния необходимо уметь выращивать слитки SiC высокого структурного совершенства.
«ЛЭТИ имеет обширный опыт работы с карбидом кремния, материал хорошо зарекомендовал себя в части электрофизических параметров и по многим показателям превосходит более распространенный кремний. Напомню, технология синтеза карбида кремния была разработана в Электротехническом университете и носит название «Метод ЛЭТИ», эта технология и будет использоваться в дальнейшем для получения подложек данного класса. Ряд технологических операций производства карбид-кремниевых приборов и устройств был реализован именно в ЛЭТИ, на базе Инжинирингового центра микротехнологии и диагностики. Исследования 2022 года подтверждают, что на мировом рынке растет доля приборов на основе карбида кремния, спрос на данную продукцию есть, и ситуация с санкционными ограничениями позволяет надеяться, что отечественные промышленные предприятия активизируются и примут решение двигаться в данном перспективном направлении, используя уникальные разработки ЛЭТИ».
