Лаборатория «Органическая электроника

Национальный исследовательский
ядерный университет «МИФИ»
Д.т.н., профессор Н.И. Каргин
Центр
«Наноструктурной электроники»
НИЯУ МИФИ
Центр «Наноструктурной электроники» НИЯУ МИФИ
Основными научными направлениями деятельности ЦНЭ являются:
•
•
•
•
•
•
физика конденсированного состояния;
физика и технология широкозонных полупроводниковых соединений;
гетероструктурная СВЧ-электроника;
разработка детекторов заряженных частиц для крупных международных
физических экспериментов (STAR, ATLAS, CBM и др.);
высокотемпературная, радиационно-стойкая и силовая электроника;
органическая электроника; ионно-кластерные технологии.
Подразделения Центра ведут подготовку студентов по следующим
направлениям:
01.02 (010500) Прикладная математика и информатика;
14.02 (140300) Ядерные энергетика и технологии.
В том числе:
01.03.02 (010400.62) – бакалавры и 01.04.02 (010400.68) – магистры;
14.03.02 (140800.62) – бакалавры и 14.04.02 (140800.68) – магистры;
010500.65 - прикладная математика и информатика, специалисты;
140301.65 - ядерная физика и технологии, специалисты.
Центр «Наноструктурной электроники» НИЯУ МИФИ
Основными участниками ЦНЭ являются:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Кафедра №67 Физика конденсированных сред;
Институт функциональной ядерной электроники (401 подр.);
НОЦ «Нанотехнологии»;
Межкафедральная лаборатория ионно-кластерных технологий;
Лаборатория проектирования специализированных интегральных микросхем;
Лаборатория органической электроники;
Лаборатория «Излучение релятивистских частиц»;
Лаборатория «Физики частиц и релятивистских тяжелых ионов»;
Лаборатория квантовой информатики;
Лаборатория перспективных устройств и технологии СВЧ электроники на
основе 2D наноструктур.
НОЦ «Нанотехнологии» НИЯУ МИФИ
Обеспечивается непрерывность исследовательского процесса и опытной
технологии на полномасштабной линейке технологического оборудования
весь цикл «от фундаментальных исследований - к прибору»




Общая площадь ~ 1300 м2, чистых лабораторных помещений 530 м2
Класс чистоты ISO6 – ISO8
9 технологических участков
диаметр пластин – 3 дюйма (эпитаксия), 4 дюйма – комплексная технология
Лаборатория перспективных устройств и технологии СВЧ
электроники на основе 2D наноструктур
Исследование путей снижения температуры в канале транзистора на основе
нитрида галлия. Предложена топология СВЧ транзистора с графеновым
теплоотводом
Руководитель
лаборатории −
Лабунов Владимир
Архипович
Квантовые каскадные лазеры – разработка технологии
и конструкции для диапазонов излучения от ИК до ТГц
Принцип: генерация когерентного излучения на межподзонных переходах в каскадах
туннельно-связанных квантовых ям.
Преимущества – высокий КПД, малые массогабаритные размеры
 сложный квантовый дизайн  встроенный резонатор
В НИЯУ МИФИ разрабатывается технология молекулярно-лучевой эпитаксии и дизайн
конструкций ККЛ на диапазоны 3,5 - 5 мкм; 8 - 12 мкм и 90 – 110 мкм
V = 64 mV/module;
e54 = 18.5 meV (4.5 THz);
e43 = 3.5 meV; e21 = 3.8 meV.
Energy, eV (EC GaAs = 0)
0,15
QW1
0,10
QW2
QW3
QW4
0,05
5
Detecting Cancer
4
0,00
2
$450M pa
3
Сканеры
безопасности
1
-0,05
0
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650
Thickness, Angstrem
Дизайн одного каскада ККЛ
Visible
THz
Обнаружение онкозаболеваний
ПРИЛОЖЕНИЯ:
Терагерцовые и ИК источники когерентного излучения с высоким КПД для
диагностики заболеваний, обнаружения веществ, сканирования пространства
7
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ИОННО-КЛАСТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Руководитель
лаборатории
Зинетулла
Инсепов
 микроэлектроника для планаризации поверхности как
полупроводниковых
пластин,
так
и
подложек
литографических масок для бездефектной литографии
сверхвысокого разрешения;
 радиолокация для сверхтонкой полировки зеркал для
повышения
разрешающей
способности
радиолокационных устройств;
 лазерная
техника
для
сверхтонкой
полировки
поверхности кристаллов и увеличению излучающей
мощности лазера и фокусировки его луча;
 оптика для сверхтонкой полировки линз;
 астрономия и физика высоких энергий для полировки
высокоэффективных
зеркал,
фокусировки
рентгеновского излучения
Результаты от взаимодействия с иностранными
учеными
- Договор о сотрудничестве с Purdue University (США);
- Выполнение проекта «Разработка кластерной технологии планаризации
поверхности диэлектрических материалов (сапфир, кварцевое стекло) для
создания нового поколения приборов и устройств для различных отраслей
промышленности» в рамках ФЦП «Исследования и разработки».
Лаборатория ионно-кластерных технологий
Лаборатория спинтроники
Принцип: магнитным моментом в одной из вершин треугольника можно
управлять при помощи задания намагничения в двух других вершинах.
Преимущества – сочетание 2х важнейших функций в одном устройстве
 логические операции  энергонезависимая память
Руководитель лаборатории −
Бамбуров Виталий Григорьевич
Переключение состояний
ПРИЛОЖЕНИЯ:
Логические схемы и энергонезависимая память на основе спиновых волн
Совместно с проф. Alex Kozhanov, Georgia State University, USA
Лаборатория проектирования специализированных
интегральных микросхем
создана в рамках 3-й очереди грантов по Постановлению Правительства РФ
№220
Руководитель лаборатории −
Самсонов Владимир Михайлович
РАЗВИТИЕ УНИВЕРСИТЕТСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ИНТЕГРАЛЬНОЙ
СЧИТЫВАЮЩЕЙ
ЭЛЕКТРОНИКИ
ДЛЯ
МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕТЕКТОРОВ КРУПНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ (С
КОЛИЧЕСТВОМ КАНАЛОВ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ДО 106) НА
УСКОРИТЕЛЯХ ТАКИХ ЦЕНТРОВ, КАК ЦЕРН (ШВЕЙЦАРИЯ), ФАИР
(ГЕРМАНИЯ), ОИЯИ (РОССИЯ)
Примеры реализованных проектов СБИС
32-канальная СБИС для микрополосковых детекторов
эксперимента Роскосмоса «Нуклон». 26/12/2014 с
космодрома Байконур СБИС в составе аппаратуры
спутника РЕСУРС-П2 запущена в космос
Асинхронная 128-канальная СБИС для трековой
системы эксперимента СВМ на ускорителе ФАИР
Лаборатория квантовой информатики
Руководитель
лаборатории
Богданов
Юрий
Иванович
Основные задачи лаборатории
- Обеспечение качества и эффективности элементной
базы
квантовых
компьютеров
и
квантовых
информационных технологий
- Моделирование многокубитовых квантовых систем и
алгоритмов
с
использованием
персональных
компьютеров и суперкомпьютеров
- Прецизионные квантовые измерения, квантовая
метрология
- Разработка САПР для приборов, основанных на
квантовых методах обработки информации
- Автоматизация
квантовых
информационных
технологий
- Разработка многоканальных оптических квантовых
систем
- Инжиниринг квантовых состояний
- Разработка приборов квантовой электроники нового
типа, основанных на использовании неклассического
света
13
Лаборатория «Физики частиц и релятивистских тяжелых ионов»
Лаборатория «Излучение релятивистских частиц»
Участие в крупных международных физических экспериментах (STAR, ATLAS)
 Участие в ведущих международных физических экспериментах;
 исследования перспективных схем для создания детекторов заряженных частиц
сверхвысоких энергий;
 разработка источников мощного терагерцового электромагнитного излучения;
 разработка метода невозмущающей диагностики для электронных сгустков с энергией
в 1 ТэВ и выше;
 разработка метода субмикронной диагностики для ультракоротких сгустков на основе
ультарфиолетового и мягкого рентгеновского излучения;
 проработка и доведение до опытного образца источника рентгеновского излучения с
узкой линией на основе излучения при каналировании и капиллярной оптики.
Результаты от взаимодействия с
иностранными учеными
Сотрудникам лаборатории «Физики частиц и
релятивистских тяжелых ионов», рук. проф. М.Н.
Стриханов, входящей в состав Центра, в конце
2014 г. удалось добиться включения НИЯУ
МИФИ
в
крупную
международную
коллаборацию PHENIX
Междисциплинарные исследования материи в экстремальных
состояниях
Участие в крупных физических экспериментах в Европейском центре по
исследованию ионов и антипротонов" (ФАИР).
Руководитель лаборатории −
Шарков
Борис
Юрьевич
•
•
•
•
•
•
•
•
Ускорительная физика и технологии
Ядерная физика и астрофизика
Физика плазмы
Адронная физика
Прикладная физика
Физика быстропротекающих процессов
в материалах при воздействии мощных
лазерных импульсов
Информационные технологии
Приборостроение
В экспериментах ФАИР будут исследоваться фундаментальные процессы которые
привели к созданию основных компонент материи на ранних фазах эволюции Вселенной
и её общей структуры, которые мы видим сегодня.
15
Лаборатория «Органическая электроника»
Руководитель
лаборатории
Никитенко
Владимир
Роленович
 Участие в международных и национальных
проектах (ФЦП) по разработке перспективных
органических материалов и базовых элементов
органической электроники;
 Фундаментальные исследования
электрофизических и оптических свойств
органических полупроводников;
 Разработка новых тонкоплёночных образцов и
многослойных
органических
и
гибридных
гетероструктур для использования в качестве
базовых элементов органической электроники
(светодиодов, фотовольтаических элементов,
полевых транзисторов).
Результаты от взаимодействия с
иностранными учеными
Сотрудничество с University of Bayreuth (Германия)
по
тематике
транспорта
в
органических
полупроводящих материалах;
Сотрудничество с University of Southern California
(США) – совместные исследования по оптике
тонких пленок.
Взаимодействие с профильными институтами РАН
- Институт сверхвысокочастотной полупроводниковой
электроники РАН;
- Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН;
- Физико-технический институт имени А.Ф. Иоффе РАН;
- Физический институт РАН им. П.Н. Лебедева;
- Институт проблем машиноведения РАН;
- Физико-технологический институт РАН;
- Институт физической химии и электрохимии им. А.Н.
Фрумкина РАН;
- Центр фотохимии РАН;
- Институт проблем технологии микроэлектроники и особо
чистых материалов РАН;
- Южный научный центр РАН;
- Кабардино-Балкарский научный центр РАН;
- Дагестанский научный центр РАН.
Взаимодействие с промышленными предприятиями
-
-
-
ГК Росатом:
НИИИС им. Седакова;
ФГУП ВНИИ автоматики им. Н.Л. Духова.
ГК Ростехнологии:
ОАО «Российская электроника»:
ОАО «Центральный научно-исследовательский институт Электрон;
ОАО «Ангстрем»;
ОАО «Научно-производственное предприятие «Пульсар»;
ОАО «Государственный завод «Пульсар»;
ОАО «Научно-производственное предприятие «Торий».
Объединенная приборостроительная корпорация:
ОАО «Концерн Вега»
ОАО «РОСНАНО»;
ОАО «Концерн ПВО «Алмаз-Антей»;
Концерн РТИ Системы;
ОАО «Корпорация «Тактическое ракетное вооружение;
ФГУП Ростовский-на-дону НИИ радиосвязи.
Другие предприятия реального сектора экономики:
- ОАО «ОКБ-Планета»;
- ОАО ЦКБА;
- ЗАО «Монокристалл»;
- ОАО «РИРВ»;
- ЗАО «Оптоган».
Объем финансирования в 2014 г.
Объем финансирования ЦНЭ в 2013 году из средств ПКС составил 80 млн. руб.
в 2014 году из средств ПКС – 20 млн. руб.
Из других источников в 2014 году – около 252 млн. руб.
тысяч рублей
Объем НИР и НИОКР (тыс. рублей), выполненных сотрудниками ЦНЭ
350000
300000
250000
200000
150000
100000
50000
0
г.г.
2009
2010
2011
2012
2013
2014
Приглашенные иностранные ученые
В 2014 г. в НИЯУ МИФИ приглашались с циклами
лекций для студентов и аспирантов ведущие
иностранные учёные:
Prof. H. Bassler из университета Байройт,
Германия, лекции по органической электронике.
Prof. J. Urakawa, Dr. Y. Honda из KEK, Япония –
участники III Mini-workshop "Advanced THz and
Compton X-ray generation scheme using compact
electron accelerator" (AGTaX), 19-20 мая 2014 г.,
НИЯУ МИФИ.
Dr. G. Kube из DESY, Германия, - цикл лекций по
диагностике пучков заряженных частиц, и
участие в семинаре «X-ray polarization radiation
for relativistic beam diagnostics», 2 декабря 2014 г.
Prof. A. Kozhanov, Georgia State University, Atlanta,
USA – цикл лекций по спинтронике, 17-20
декабря 2014 г., НИЯУ МИФИ.
Д-р З.А. Инсепов, США : цикл лекций и мастеркласс на тему: «Планаризация поверхности
твердых и сверхтвердых материалов методами
ионно-кластерных пучковых технологий»
Приглашенные иностранные ученые
Dr. M. Jacob и A. Klotz из американской компании
Cadence, лекции и тренинговые занятия по
современным
маршрутам
проектирования
интегральных микросхем, 9-10 декабря 2014 г.
Участникам занятий вручены сертификаты
компании Cadence.
Prof. M. Idzik и 2 доцента Т. Фиутовски и К.
Швентек
из
Краковского
университета
технологии AGH, Польша, недельный учебный
курс по интегральной считывающей электроники
для
аппаратуры
крупных
физических
экспериментов, Организован курс лекций и
лабораторный практикум для групп электронного
и микроэлектронного профиля, 15-19 декабря
2014 г.
.
Показатели Центра НСЭ
2014 г.
19,45
2015 г.
20,85
Кол-во статей в Web of Science и Scopus
67
92
Кол-во статей в Web of Science и Scopus
(с учетом совместителей) (за 3 года)
137
165
Кол-во статей в Web of Science и Scopus на 1
НПР
(с учетом совместителей) (за 3 года)
Визиты зарубежных специалистов с целью
научной или образовательной деятельности
Число совместителей – ведущих ученых из
российских НИИ
Кол-во иностранных студентов
7,0 – на 1
ставку НПР
7,9 – на 1
ставку НПР
5
8
11
15
3
6
Кол-во НПР
(сумма ставок, с учетом совместителей)
Планы на 2015-2016 гг.
Развитие международного сотрудничества с партнерами по
науке:
- Фраунгоферовский институт интегральных схем (г. Эрланген,
Германия);
- Interuniversity Microelectronics Centre (г. Лёвен, Бельгия);
- LNF INFN - Национальная лаборатория Фраскати, Италия;
- KEK ATF - High Energy Accelerator Research Organisation, Япония;
- Purdue University (г. Уэст-Лафайетт, США);
- USC - University of Southern California, США;
- Кемницкий технический университет (г. Кемниц, Германия);
- Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники (Минск, Беларусь);
- Национальный синхротронный центр DESY (г. Гамбург, Германия);
- Университет Байройта (University of Bayreuth, г. Байройт,
Германия);
- University of Oxford (Великобритания);
- CERN (Швейцария).
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!