Физматшкольники увидели наномир в Институте физики полупроводников

Ученики 11 классов СУНЦ НГУ побывали на двухчасовой экскурсии в лабораториях Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН. Ребята познакомились с современными технологиями исследования и производства полупроводниковых материалов, посмотрели, как работает оборудование центра коллективного пользования «Наноструктуры». 

― ИФП СО РАН ― один из крупнейших институтов в новосибирском Академгородке. Мы проводим исследования в области физики полупроводников. Как вы знаете, многие современные технологические успехи стали возможны благодаря развитию микроэлектроники. Исследованием физических свойств, явлений в материалах для полупроводниковой электроники, мы и занимаемся. В частности, одна из основных тематик в нашем институте связана с фотоприемными устройствами: разработкой и созданием инфракрасной техники, в том числе тепловизоров. Вы побываете в лаборатории, где вам покажут, как собираются фоточувствительные в инфракрасном диапазоне матрицы», ― приветствовал участников экскурсии заместитель директора ИФП СО РАН по научно-организационной работе к. ф.-м. н. Александр Владимирович Каламейцев.

За два часа школьники узнали, как вырастить кристаллическую пленку для транзисторов с высокой подвижностью электронов, увидеть в наноструктуре отдельные атомы, «рисовать» с помощью электронного микроскопа, как сделать эталонную линейку для наномира, создать полупроводниковый прибор. 

В лаборатории молекулярно-лучевой эпитаксии соединений № 37 А3В5 ИФП СО РАН ребята увидели установку молекулярно-лучевой эпитаксии ― сверхвысоковакуумное оборудование, позволяющее синтезировать полупроводниковые материалы с новыми свойствами. Затем школьники попали в лабораторию № 28 физико-технических основ создания полупроводниковых приборов на основе соединений А2B6 – подразделение института, которое занимается разработкой и созданием тепловизионной техники. Здесь им рассказали об устройстве тепловизоров, о разных сферах применения тепловизионной техники: для изучения дальнего космоса, мониторинга лесных пожаров, выявления людей с повышенной температурой в местах большого скопления людей (тепловизоры применялись для этих целей задолго до пандемии Covid-19), инспекции электросистем, мониторинга быстропротекающих химических реакций и других.

В лаборатории нанодиагностики и нанолитографии № 20 ИФП СО РАН ученики СУНЦ НГУ узнали о современных способах изучения и модификации поверхности. Например, чтобы вырастить полупроводник с прогнозируемыми заранее свойствами, нужно понимать, как происходит рост ― увидеть, как атомы распределяются на поверхности «вживую», во время процесса, а не после, когда все уже готово. Когда полупроводниковая структура готова, быстро ее «ощупать», диагностировать рельеф помогает атомно-силовой микроскоп.

― Это относительно дешевый, простой в эксплуатации прибор, который стоит в любом вузе, институте, где занимаются физикой полупроводников или физикой других твердых тел. Атомно-силовой микроскоп показывает, как выглядит поверхность, включая объекты на ней, размером меньше нанометра. Проведу аналогию: мы можем, закрыв глаза, пощупать стол пальцами и определить, что на нем располагается ниже, что выше, оценить размер деталей. Этот прибор работает точно так же, только вместо пальцев у него нанометровая кремниевая иголочка. С ее помощью можно не только ощупывать рельеф, но и формировать, “выцарапывать” нужные структуры, затем прикладывать к ним напряжение, измерять параметры, ― рассказал к. ф.-м. н., научный сотрудник лаб. № 20 Дмитрий Игоревич Рогило.

В завершение экскурсии школьники на простом примере увидели, как эффекты наномира проявляются в большом мире: ребята попробовали сломать кремниевые пластины и выяснили, что они ломаются лишь по определенным кристаллографическим направлениям, где химические связи наиболее слабые.

Валерий Парфенов, ученик СУНЦ НГУ:
― Институт физики полупроводников оставил у меня исключительно положительные впечатления. Почти все установки новые, учёные в основном молодые и крайне заинтересованные, все рассказывали о своей работе с горящими глазами. Также порадовал идеальный порядок во всех лабораториях, такого я ещё не встречал ни в одном НИИ. В общем, институт физики полупроводников показался мне интересным и действительно комфортным местом для работы.

Фото: www.isp.nsc.ru