Руководство деятельностью  ПНИЛ «Твердотельной электроники» ДГУ осуществляет научный руководитель – доктор физико-математических наук, профессор, зав. кафедры инженерной физики Садыков Садык Абдулмуталибович 

Садыков Садык Абдулмуталибович 

Научный руководитель лаборатории ТТЭ, 
доктор физико-математических наук

Целью деятельности лаборатории является: формирование научно-образовательной инновационно-инвестиционной инфраструктуры; инвестиционная деятельность в реализации результатов наукоемких проектов; создание конкурентоспособной научно-технической продукции. Учитывая, что РФ для прорыва экономики выбрала инновационный путь развития, Министерство образования и науки уделяет большое внимание на то, чтобы в ВУЗах РФ были созданы условия для развития науки, инновационных идей. Для этого создаются научные программы, которые финансируются  из бюджета целевым способом, непосредственно на каждый научный проект. 

C начала деятельности в ПНИЛ ТТЭ были выполнены научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы на общую сумму более 20 млн. руб. Заключены договора с рядом предприятий: ООО «ИТЦ Новые материалы и технологии» (НИР: «Разработка технологии формирования  пар трения для механизмов, эксплуатирующихся в агрессивных средах»); ООО «Астера   (выполнение работ по изготовлению металлической пресс-формы и матрицы с учетом и без учета 12 %-ой усадки.); ООО Фирма «Наука и Технологии» (выполнение работ по изготовлению опытной партии подложек на основе твердого раствора карбида кремния с нитридом алюминия); ОАО «з-д им. М.Гаджиева»    (выполнение работ по подбору пар трения для глубинных насосов на основе карбидкремниевой керамики); ОАО «Каспийский завод точной механики» (выполнение работ по разработке и внедрению технологии получения износостойких покрытий на сложнопрофильных металлических поверхностях),  Институт физики Дагестанского научного центра РАН (выполнение научно-исследовательских работ по теме «Исследование механизмов формирования слоев SiC и многослойных структур Si – C методами магнетронного распыления»), проводились совместные исследования с научными центрами ведущих ВУЗов России, таких, как ФГБОУ ВО «МИСиС», ФГБОУ ВО «НИЯУ «МИФИ»», ФГБОУ ВО «МФТИ», СПбГТУ «ЛЭТИ» и др.

В ходе выполнения коллективом сотрудников получены следующие научные результаты:

• макеты светодиодных     матриц на основе SiC, работающие в  зелёной, красной и синей областях свечения;                  
• исследованы электрофизические свойства гетероструктур n-SiC/p(SiC)1-x(AlN)x.
• отработана технология и налажено получение объёмных монокристаллов SiC в высокотемпературных  вакуумных печах сублимационным методом; 
• исследованы особенности формирования гетероструктур n-SiC/p-(SiC)1-x(AlN)x и влияние технологии их получения на образование дефектов в переходной области;
• результаты исследований процесса  синтеза эпитаксиальных слоев и объемных монокристаллов методом сублимационной эпитаксии использованы при усовершенствовании технологии получения  твердых растворов (SiC)1-x(AlN)x;
• разработана технология управляемого получения гетероструктур на основе твердых растворов (SiC)1-x(AlN)x. Установлены критические значения параметров технологического режима, существенно влияющие на характеристики получаемых материалов.

Полученные результаты, регулярно докладывались на многочисленных международных и российских конференциях, вызывали значительный интерес со стороны специалистов.  Основные результаты изложены в ведущих научных периодических изданиях (в т.ч. в журналах, включенных в международные системы цитирования и/или входящих в Перечень ведущих  рецензируемых научных журналов и изданий, утвержденный ВАК РФ).  Производственную практику студенты проходят в ПНИЛ «Твердотельная электроника», оснащенной технологическим оборудованием позволяющим проводить научные исследования в области получения новых полупроводниковых материалов и приборов на их основе.

Лаборатория является научно-технологической базой для подготовки инженерных кадров по специальности «Электроника и микроэлектроника», а также подготовки магистров, аспирантов и докторантов кафедры экспериментальной физики. Созданы все условия для эффективного воспроизводства научных и научно-педагогических кадров и закрепления молодежи в сфере науки и образования.

Лаборатория технологии керамических композиционных материалов. 

В лаборатории  занимаются исследованием процессов синтеза керамических материалов, кристаллов и эпитаксиальных  слоев карбида кремния и твердых растворов на его основе.  Многие научные результаты, полученные в лаборатории, используются в учебном процессе в спецкурсах «Физическая химия материалов и процессов электронной техники», «Технология полупроводников и диэлектриков», «Физическая химия композиционных и керамических материалов», «Физики твёрдого тела».  Изучаются устройства и работа высокотемпературных вакуумных печей для роста кристаллов, обжиг  керамических материалов, познают основы технологии порошковой металлургии, исследуют влияние различных технологических факторов на синтез керамических материалов карбида кремния и твердых растворов на его основе, а также физико-технологические и термодинамические основы синтеза новых керамических и композиционных материалов.

Лаборатория физики и технологии полупроводниковых структур.

В лаборатории занимаются технологией получения эпитаксиальных слоев и монокристаллов карбида кремния и твердых растворов на основе SiC и других широкозонных полупроводников группы А3В5. В лаборатории впервые были получены полупроводниковые структуры на основе твердых растворов (SiC)1-x(AlN)x во всем диапазоне изменения составов, о чем имеется патент. Здесь также исследуют различные свойства полученных материалов, такие как электропроводность, тип проводимости, состав полученных материалов и т.д. Разработана низкотемпературная   технология  получения  полупроводникового материала – твердого раствора (SiC)1-x(AlN)x, заключающаяся в магнетронном ионно-плазменном распылении мишени из поликристаллического твердого раствора SiC – AlN, изготовленной путем горячего прессования смеси порошков SiC и AlN.

.

Лаборатория синтеза тонких пленок полупроводниковых материалов.

В лаборатории «Синтеза тонких пленок полупроводниковых материалов» занимаются разработкой технологий синтеза и выращиванием тонких пленок различных полупроводниковых материалов в вакууме. Основными методами получения пленок являются методы электронно-лучевого и резистивного испарения материалов. Этими методами здесь получают пленки различных металлов, карбида кремния и твердых растворов на его основе

В лаборатории проводится активная работа по разработке новых технологий и методов получения тонких пленок и формирования наноразмерных слоев и структур различных материалов. Основные направления исследований, проводимых в лаборатории, сосредоточены на получении новых материалов и структур широкозонных полупроводников, способных удовлетворить всёвозрастающие требования современной электроники.

Лаборатория физики полярных диэлектриков

В лаборатории развивается научное направление по изучению процессов формирования доменной структуры в кристаллических и керамических сегнетоэлектриках в области сильных импульсных электрических полей и высоких температур, включая область фазовых переходов. На занятиях по спецпрактикуму студенты и магистры изучают электрофизические свойства оксидной пьезокерамики, интерес к которой  обусловлен тем, что благодаря своим уникальным  свойствам они находят широкое применение в современной функциональной электронике.   Эти материалы относятся к перспективным в настоящее время наноструктурированным и нанополярным системам, в которых реализуются размытые фазовые переходы – сегнеторелаксорам.

В научной лаборатории «Твердотельная электроника» разрабатывают:

Микро- и наноструктурированные керамические материалы нового поколения  на основе твердых растворов карбида кремния с нитридом алюминия, с высокими удельными механическими,  прочностными и тепловыми характеристиками.

Краткая характеристика разработки

Создана материаловедческая основа  технологии  синтеза конструкционных и функциональных керамических материалов на базе твердых растворов карбида кремния с  различными активирующими добавками,  отличающихся повышенными рабочими температурами на 300 0С  по сравнению с существующими аналогами.  Полученные керамические материалы обладают следующими характеристиками: коэффициент теплопроводности -  более 120 Вт/м·К; удельное электрическое сопротивление, в зависимости от состава при 300К,  в диапазоне -      10-2÷1013 Ом·см; предел прочности на изгиб – 500 МПа; коэффициент термического расширения – в диапазоне (2,8 ÷ 4,8)·10-6 К-1; модуль упругости при 300К- 300÷480 ГПа; ε =8,5-10; температура эксплуатации до 1900 К.

Степень готовности

Создана технологическая база  получения нового поколения  микро- и наноструктурированных керамических материалов на основе твердых растворов карбида кремния  нитридом алюминия.

  Эпитаксиальные слои твердых растворов SiC – AlN.

Краткая характеристика разработки

Разработана низкотемпературная   технология  получения  полупроводникового материала – твердого раствора (SiC)1-x(AlN)x, заключающаяся в магнетронном ионно-плазменном распылении мишени из поликристаллического твердого раствора SiC – AlN, изготовленной путем горячего прессования смеси порошков SiC и AlN. Осаждение распыленного материала в виде слоя твердого раствора  с различной атомной структурой осуществляется на монокристаллическую подложку  SiC  политипов 6Н, 4Н или сапфира  диапазоне  температур 1100÷1400К.

     Материал используется  для создания на его основе приборов твердотельной силовой, СВЧ-  и оптоэлектроники, а также применяется в качестве  буферных слоев при выращивании объемных кристаллов нитрида алюминия (AlN) на подложках карбида кремния (SiC).

    Степень готовности

На технологию синтеза разработан технологический маршрут формирования слоев SiC, AlN и твердого раствора (SiC)1-x(AlN)x . Получены образцы гомо- и гетероструктур для создания образцов приборов преобразования энергии.

Фотографии  поверхности пленок карбида кремния, полученные с применением методики сканирующей зондовой микроскопии.

        Двухпучковый ионный источник

  Краткая характеристика разработки

.

 Используется  в плазменной технике, в качестве  источника получения пучка ионов, и может быть использовано в  ионно-лучевых технологиях для модификации поверхностей изделий и для нанесения на них тонких пленок  SiC, AlN, твердых растворов на их основе и т.д.  Особенности устройства  заключаются в том, что в одном корпусе размещены два независимых источника пучка ионов, формирующие две независимые и не пересекающиеся пучки, разнесенные в разные стороны. Конструктивно корпус разделен общим катодом на две соосные изолированные газоразрядные камеры, а каждая газоразрядная камера снабжена своим анодом и системой  подачи рабочего газа, причем общий катод электрически связан с корпусом. Устройство позволяет формировать многослойные гомо и гетероструктуры для устройств микроэлектроники и микросистемной техники в едином  технологическом цикле с применением ионно-лучевой технологии. Создана технологическая база  получения нового поколения  микро- и наноструктурированных слоев SiC, AlN и твердого раствора (SiC)1-x(AlN)x распылением  керамических мишеней  на основе твердых растворов карбида кремния  нитридом алюминия. Получены образцы гомо- и гетероструктур для создания образцов приборов преобразования энергии

Поворотный мишенный узел

Краткая характеристика разработки

Разработанное устройство применяется в ионно-плазменных технологиях для получения функциональных тонких пленок, гетерокомпозиций на их основе и нанесения многослойных защитных покрытий. Устройство  позволяет осуществлять   подбор нужной мишени из ряда  других без разгерметизации вакуумной камеры, в которой она размещена. Конструктивная особенность заключается в введении системы принудительного водяного охлаждения корпуса мишенного узла, что позволяет понизить температуру поверхности мишени до оптимального значения. Устройство позволяет формировать многослойные гомо и гетероструктуры для устройств микроэлектроники и микросистемной техники в едином  технологическом цикле с применением ионно-пучковой технологии.

Устройство для получения эпитаксиальных слоев нитрида алюминия на     карбидокремниевой подложке

Светоизлучающие устройства на p-i-n гетероструктурах p-SiC(4H)/i-ZnO–SiO2/n-ZnO:Ga

Краткая характеристика разработки

Совместно с группой исследователей НИЯУ «МИФИ» разработана технология формирования эффективных люминофоров на основе наночастиц AIIBVI в аморфных широкозонных  матрицах. На их основе создаются эффективные p-i-n светодиоды p-SiС/i- AIIBVI -SiO2/n-ZnO с излучением в фиксированных областях видимого диапазона (от 390 до 700 нм). В качестве i-слоя предполагается использование слоя из наночастиц легированного  оксида цинка  в матрице аморфного оксида кремния. Размеры наночастиц оксида кремния составят около  5 – 30 нм. Толщина матрицы аморфного оксида кремния составит 100 – 150 нм.

Области их применения

Создание светоизлучающих i-слоев в следующих спектральных областях: а) УФ p-i-n диоды: λ=380-390 нм;      б) «Белые» диоды: λ=450-650 нм.

Предельные режимы питания светоизлучающих структур: по напряжению - до 30В; по току -  до 100мА.   Ожидаемая световая отдача  опытных лабораторных образцов «белых» p-i-n  светодиодов составит не менее 20 - 25 лм/Вт. Разработанные структуры найдут применение в создании устройств УФ излучения для медицины и изделий светотехники.

Степень готовности

Создана технологическая база  получения эффективных p-i-n  структур p-SiС/i- A2B6-SiO2/n-ZnO  с излучением в фиксированных областях видимого диапазона и ближнего УФ диапазона.

«Монокристаллические подложки из карбида кремния для создания приборов опто- и силовой электроники»

Монокристаллические подложки из карбида кремния толщиной 400¸450 мкм применяется в электронной технике для создания электрических приборов применяемых в высокочастотных, высокотемпературных и силовых устройствах работающих в экстремальных условиях. Коллективом сотрудников разработана технология разращивания монокристаллов карбида кремния большого диаметра (до 50мм) различных политипов из которых изготавливаются монокристаллические подложки карбида кремния для создания на их основе электронных приборов.