Наш вуз не зря имеет репутацию флагмана российской науки и техники. Результаты исследований миэтовцев находят применение во многих сферах жизни человека. Мы поговорили с проректором по научной работе С.А. Гавриловым, который выделил некоторые из основных направлений деятельности учёных МИЭТа. О том, что происходит в научных лабораториях университета сегодня, наши корреспонденты узнали из первых уст.

Фото: Дмитрий Тур
Лаборатория кафедры КФН

Технология СВЧ ИС на основе сложных полупроводников

А.А. Горбацевич, член-корреспондент РАН, д.ф-м.н., профессор, заведующий кафедрой КФН: 

«Основа современной электроники – кремний. Однако в некоторых устройствах, требующих большой мощности и высокого быстродействия, используют сложные полупроводники из двух и более элементов, такие как соединения элементов третьей и пятой группы Периодической системы – АIIIBV (например, арсенид галлия), а также твёрдые растворы соединений на основе нитридов элементов третьей группы. Используя их, можно формировать гетероструктуры (идеальные контакты полупроводников с разными параметрами) и реализовывать методы инженерии зонной структуры, создавая материалы, не встречающиеся в природе. 

На базе полупроводниковых гетероструктур мы создаём новые квантовые объекты с необычными физическими свойствами и приборы, применяющиеся в радиолокации и телекоммуникациях.

На кафедре КФН создана уникальная физико-технологическая лаборатория элементной базы наноэлектроники, в которой реализован замкнутый цикл изготовления СВЧ ИС на основе сложных полупроводников, а также ведутся фундаментальные и прикладные разработки.  

Последние достижения – переключатель частот на арсениде галлия в диапазоне 4–18 ГГц и детектор терагерцового диапазона.

Спектр научных интересов сотрудников кафедры охватывает широкий круг вопросов – от методов моделирования сложных физических систем до спиновых транзисторов и квантовых информационных технологий. Студенты тоже участвуют в научной деятельности: каждая бакалаврская работа представляет собой самостоятельное исследование».

Микроэлектромеханические системы (МЭМС), датчики

С.П. Тимошенков, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой МЭ:

«Много лет мы занимаемся инерционными микросистемами, включающими в себя элементы микромеханики, электроники и интегральной оптики. Специалисты нашей кафедры разрабатывают микромеханические гироскопы, микроакселерометры, датчики давления, микрозеркала, волоконно-оптические датчики и переключатели. Проводят исследования, изобретают, программируют, создают интегральные схемы обработки информационного сигнала, а также новые изделия – датчики физических величин и системы на основе электронных, оптических, механических  принципов с использованием технологий микроэлектроники и микросистемной техники.

Подобные микроэлектромеханические устройства предназначены для создания систем инерциальной навигации, ориентации и стабилизации. С их помощью определяют параметры движения, положения в пространстве: угловые скорости, линейные ускорения, крен, курс, внешние воздействия в виде ударов, колебаний, вибраций. В настоящее время без подобных датчиков физических величин не обходится ни один современный подвижный объект с электронными системами.

Лаборатория кафедры МЭ

Область МЭМС сочетает фундаментальные научные достижения, прикладные исследования и широчайшие возможности создания новых объектов микросистемной техники  для человека, промышленных предприятий, транспорта, медицины, спорта и многого другого. МЭМС прочно вошли в нашу жизнь, постоянно развиваются и совершенствуются, определяя облик и перспективы новых изделий».

Интеллектуальные системы контроля энергоносителей для жилищно-коммунального хозяйства, электронные приборы для военно-промышленного комплекса

Ю.И. Штерн, д.т.н., профессор кафедры МФЭ, руководитель ЦКП «Электронные приборы и оборудование»:

«На базе уникальных приборов и оборудования ведущих производителей измерительной и испытательной техники, а также собственных разработок сотрудников ЦКП в 2001 году была создана лаборатория мирового уровня для метрологического обеспечения исследований в области полупроводниковых преобразователей энергии, энергосбережения, температурных технологий, разработки электронных учебно-научных приборов и оборудования.

Наши разработки производят и используют в военно-промышленном комплексе. Интеллектуальные системы контроля параметров энергоносителей внедряются в жилищно-коммунальном хозяйстве. Созданные учебно-научные приборы и оборудование выпускаются серийно для учреждений Минобрнауки РФ.

Материально-технические и интеллектуальные ресурсы Центра активно используются в учебном процессе. На базе ЦКП проводятся лабораторные работы, производственно-технологическая и научная практика студентов».

Вычислительные средства и системы управления

А.Л. Переверзев, д.т.н., заведующий кафедрой ВТ, ведущий научный сотрудник НИИ ВСиСУ:

«Основным направлением научной работы кафедры ВТ и НИИ ВСиСУ является разработка информационно-управляющих систем различного назначения: от сложных робототехнических комплексов и бортовой космической аппаратуры до миниатюрных радиолокационных и оптических дальномеров.

Исследования направлены на создание методик проектирования информационно-управляющих систем, а также на разработку алгоритмов цифровой обработки сигналов в задачах управления подвижными объектами. При кафедре создано несколько лабораторий, оснащённых современным оборудованием и программным обеспечением. Руководит направлением академик РАРАН, д.т.н., профессор кафедры ВТ В.А. Бархоткин.

К.т.н., профессор кафедры ВТ С.А. Лупин руководит деятельностью, связанной с применением параллельных и распределённых вычислителей в системах управления сложными техническими объектами. Интеграция вычислительных ресурсов позволяет реализовать в этих системах сложные алгоритмы, что обеспечивает повышение точности принимаемых решений. Для проведения исследований на кафедре развёрнута распределённая вычислительная система с пиковой производительностью более трёх TFlOPS (терафлопс равен одному триллиону операций в секунду).

Наши разработки применяются во многих областях: навигации, дальнометрии, охранных системах, робототехнике, медицинских приборах, радио и оптической локации, видеонаблюдении».

Биомедицинская электроника

Под руководством С.В. Селищева, д.ф-м.н., профессора, заведующего кафедрой БМС, руководителя научно-исследовательской лаборатории новой медицинской техники и научно-исследовательской лаборатории «Биомедицинские нанотехнологии», ведут разработку современной медицинской аппаратуры, а также исследования фундаментальных физических принципов для биомедицинских систем диагностики, терапии, хирургии и специальных применений. Имеются научные лаборатории по разработке системо- и схемотехнических решений для электронной биомедицинской техники и биомедицинских оптических систем. Среди основных достижений – создание цифрового дефибриллятора, а также первого отечественного носимого аппарата вспомогательного кровообращения.

Зондовая микроскопия и нанотехнология

В.К. Неволин, д.ф-м.н., профессор кафедры КФН, руководитель научно-образовательного центра «Зондовая микроскопия и нанотехнология»: «В широком смысле нанотехнологией называют совокупность способов и приёмов формирования объектов нанометровых размеров, в том числе из отдельных атомов и молекул. Реализовать такие технологии можно в зондовых микроскопах, в которых зонд проходит по поверхности подложки.

4 декабря 1985 года мы считаем официальной датой рождения зондовой нанотехнологии в МИЭТе.

Углеродные нанотрубки – уникальные проявления природы, которые успешно применяются во многих отраслях науки и техники. Это свёрнутые в цилиндр графитовые плоскости. Большие надежды связаны с ними и в наноэлектронике. Первые углеродные нанотрубки появились в нашем распоряжении в конце 2001 года: они были обнаружены при исследовании углеродной смеси высокой реакционной способности. Мы научились сами производить углеродные нанотрубки путём пиролиза этилового спирта, разбавленного водой, на кремниевых подложках с никелевым катализатором. К тому же были получены нанотранзистор с углеродными нанотрубками и атомарная структура нанотрубки, причём результат был достигнут в атмосфере, а не в вакууме.

Лаборатория кафедры КФН

Объектами исследований являются также новейший материал графен и биополимерные молекулы. Кроме того, работа направлена на создание квантовопроводных элементов наноэлектроники.

В настоящее время в учебно-научном центре действуют четыре атомно-силовых микроскопа».

Фундаментальная наука

Н.И. Боргардт, д.ф-м.н., профессор, заведующий кафедрой ОФ, руководитель ЦКП ДММН, начальник научно-исследовательской лаборатории электронной микроскопии:

«Фундаментальные исследования в лаборатории электронной микроскопии связаны с изучением строения материалов и структур на пространственных размерах: от микронного до атомарного. Для этого используют современные методы электронной микроскопии, фокусированного ионного пучка. С целью их эффективного применения развиваются теоретические подходы для реалистичного описания взаимодействия электронов и ионов с твёрдыми телами, методы моделирования атомарной структуры материалов, компьютерной обработки изображений. Объектами исследования являются наночастицы и углеродные нанотрубки, полупроводниковые гетероструктуры и частично упорядоченные материалы.

Лаборатория кафедры МЭ

Лаборатория располагает комплексом оборудования последнего поколения, в который входят электронно-ионный микроскоп Helios NanoLab 650 и просвечивающий электронный микроскоп Titan Themis. Такой комплекс позволяет проводить исследования на высоком уровне. Его повышению способствует  активное сотрудничество с научными группами институтов РАН, университетов России и Германии.

Фундаментальные исследования коллектива лаборатории главным образом направлены на получение новых знаний и развитие научных представлений в физике конденсированного состояния и полупроводников, формирование специалистов высокой квалификации в области физики».

Мы рассмотрели далеко не полный перечень научных направлений, реализуемых в МИЭТе. Исследовательская работа наших учёных не ограничивается ими. 

Сергей Баюшкин
Леонид Недашковский

Сокращения, используемые в тексте

Кафедры:

КФН – квантовой физики и наноэлектроники;

МЭ – микроэлектроники;

МФЭ – материалов функциональной электроники;

ВТ – вычислительной техники;

БМС – биомедицинских систем;

ОФ – общей физики;

МРТУС – кафедра микроэлектронных радиотехнических устройств и систем;

СВЧ ИС – сверхвысокочастотные интегральные схемы;

ЦКП – центр коллективного пользования;

НИИ ВСиСУ – Научно-исследовательский институт вычислительных средств и систем управления;

ЦКП ДММН – Центр коллективного пользования «Диагностика и модификация микроструктур и нанообъектов»;

НИЛ СПМЭ – Научно-исследовательская лаборатория сверхпроводниковой микроэлектроники.