Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН (ИФП СО РАН) при поддержке Российского научного фонда провел седьмую Школу молодых ученых «Актуальные проблемы полупроводниковых наносистем».
Фото Владимира Трифутина
Сорок пять студентов, аспирантов и молодых ученых прослушали курс из одиннадцати лекций от ведущих исследователей из институтов СО РАН, НГУ и НГТУ НЭТИ. В этом году Школа собрала представителей Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, Института теплофизики СО РАН, Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН, Института химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН, Новосибирского госуниверситета, Новосибирского государственного технического университета, Университета Решетнева (Красноярск), Томского госуниверситета.
«Школа-конференция “Актуальные проблемы полупроводниковых наносистем” собирается в седьмой раз, и сейчас нам удалось расширить охват тематик благодаря привлечению лекторов ― специалистов в разных областях. В каждом докладе раскрываются современные проблемы, вопросы синтеза и использования материалов и технологий для создания новых приборов на основе электронно-счетной базы», — подчеркнул член организационного комитета АППН-2025, заведующий лабораторией нанодиагностики и нанолитографии ИФП СО РАН кандидат физико-математических наук Дмитрий Владимирович Щеглов, приветствуя участников Школы.
«На Школе были представлены доклады о методах формирования и практическом использовании наноразмерных частиц и слоев. Мы пригласили прочитать лекции ученых, в том числе из институтов химического, физико-химического профиля, — в результате Школа получилась междисциплинарная. Чтобы не перегружать слушателей и не слишком вдаваться в частности, мы сделали лекции короткими — по 25 минут вместе с вопросами. Но этого достаточно, чтобы показать возможности для совместных исследований в нашей области и рассказать о других (не характерных для Института физики полупроводников) методах получения и применения наносистем», — добавила секретарь оргкомитета АППН-2025, старший научный сотрудник ИФП СО РАН кандидат физико-математических наук Екатерина Евгеньевна Родякина.
Во время АППН «школьники» смогли не только узнать об особенностях, современных методах получения и использования новых материалов, но и рассказать о результатах собственных работ в кратких устных сообщениях и детально ― на стендовой сессии. Эксперты Школы выбрали лучшие доклады в группе студентов и в группе аспирантов, молодых ученых.
Победители в студенческой группе: Никита Гришин (НГУ), Владислава Калинина (НГУ), Владислав Плетнев (НГУ), Анна Тараненко (НГУ), в группе аспирантов и молодых ученых — Дарья Клямер (ИНХ СО РАН), Олжас Кукенов (ТГУ).
Нанопроволоки с нановставками: перспективы для оптики и электроники
Студентка 1 курса магистратуры физического факультета НГУ, инженер-исследователь лаборатории № 9 ИФП СО РАН Анна Тараненко поделилась результатами исследования нанопроволок фосфида галлия (GaP) со вставками соединения галлий-фосфор-мышьяк (GaPAs). Такие структуры интересны, в частности, для получения гетеропереходов с малым количеством дефектов. Гетеропереход — граница между двумя разными полупроводниковыми материалами, нужен для создания лазеров, высокоэффективных транзисторов, квантовых структур.
«В случае нанопроволок механические напряжения, возникающие на границе двух материалов, релаксируют на их боковых гранях. Из-за малого диаметра нанопроволок достигается высокая степень релаксации, и таким образом получается высокоэффективный гетеропереход», — пояснила Анна.
Она подчеркнула, что ранее для применений в электронике исследовались нанопроволоки на основе других соединений – арсенидов или нитридов индия. А работы с проволоками фосфида галлия со вставками галлий-фосфор-мышьяк проведены впервые. Оптические свойства нанопроволок определялись с помощью комбинационного рассеяния света (КРС) и фотолюминесценции (ФЛ).
«Галлий-фосфор-мышьяк — люминесцирующая структура, его ширина запрещенной зоны варьируется в широких пределах при изменении концентрации мышьяка. А фосфид галлия, в свою очередь, хороший резонатор, т.к. у него большой коэффициент преломления. Поэтому у таких структур есть потенциал для создания нанолазеров, излучающих в широком диапазоне спектра. Причем не только в оптическом, но и в ультрафиолетовом», — резюмировала студентка.
Анна второй раз участвует в АППН и отмечает, что все доклады интересны и позволяют получить новую полезную информацию: «В этом году особенно запомнились два сообщения. Первое — “Эволюция кремнийорганических прекурсоров для изготовления low-k диэлектриков», сделанное заведующей лабораторией ИНХ СО РАН кандидатом химических наук Мариной Леонидовной Косиновой. Доклад был хорошо изложен, понятен мне, хотя я не химик, все детали подробно объяснялись. Также мне понравилась лекция старшего научного сотрудника ИФП СО РАН кандидата физико-математических наук Дамира Ревинировича Исламова “Перспективные материалы и методы для металлизации интегральных микросхем». Она тематически связана с сообщением М.Л. Косиновой, потому что перспективными материалами являются как раз такие low-k диэлектрики».
Среди стендовых докладов исследовательницу привлек стенд Никиты Гришина, НГУ (его доклад тоже отмечен среди лучших в студенческой группе) «Генерация и рассеяние поверхностных волн Дьяконова в системах на основе жидких кристаллов». «Поверхностные волны Дьяконова — новое, по крайней мере, для меня явление. Как я понимаю, они могут заменить поверхностные плазмоны, возникающие в металлах, поскольку у волн Дьяконова меньшее затухание, что позволит использовать их более эффективно», — добавила Анна.
Разработка микроскопа для исследования природы хирально индуцированной спиновой селективности
Студент 4 курса физического факультета НГУ, лаборант лаборатории № 3 ИФП СО РАН Владислав Плетнев представил доклад «Оптический спин-поляризованный сканирующий туннельный микроскоп».
Создание такого прибора нужно для исследования спин-зависимого транспорта (транспорта спин-поляризованных электронов) в хиральных молекулах. Эти молекулы существуют в двух зеркальных формах, у них одинаковый состав, но разное пространственное строение — как у левой и правой руки. Существует гипотеза Вестера—Ульбрихта, согласно которой действие спин-поляризованных электронов могло повлиять на возникновение молекул с определённой хиральностью. Но для исследования подобных молекул требуются специальные подложки, не привносящие собственного влияния на спиновую асимметрию, и как раз использование полупроводниковых подложек позволяет получить корректные данные.
Как объяснил Владислав Плетнев: «Главная изюминка нашего исследования состоит в абсолютной его новизне. На сегодняшний день я не нашел работ по изучению хиральных молекул с помощью оптического метода в спин-поляризованной сканирующей туннельной спектроскопии. Это может говорить о том, что во время дальнейших работ удастся получить новые экспериментальные данные, поэтому создание такой установки позволит с необычной стороны взглянуть на спин-зависимый транспорт в хиральных молекулах».
Молодой ученый вместе с коллегами занимается модернизацией установки — сканирующего туннельного микроскопа СТМ СММ-2000 и разработкой для него оптической схемы.
«Процесс ещё не завершён, но демоверсия установки сделана. В мою часть работы входили практическая реализация экспериментальной установки и проведение экспериментов на СТМ СММ-2000, в том числе и оптических. Сейчас уже можно сказать, что оптимальными полупроводниковыми материалами для использования в качестве подложки при исследовании хиральных молекул могут быть гетероструктуры на основе GaAs/AlGaAs», – поделился автор одного из лучших докладов.
Владислав отметил, что хороший доклад ему удалось подготовить благодаря нескольким условиям: «Работа в лаборатории и освоение большого объема теоретического материала были решающими в качественном понимании темы исследований. Огромную роль в освоении проблематики сыграла помощь научного руководителя — заведующего лабораторией доктора физико-математических наук Олега Евгеньевича Терещенко».
Среди наиболее интересных лекций Владислав отметил сообщения сотрудника ИНХ СО РАН кандидата химических наук Светланы Игоревны Доровских и доцента НГТУ НЭТИ доктора химических наук Владислава Юрьевича Васильева, посвященные атомно-слоевому осаждению. А среди докладов «школьников» — стенды Тимура Ибятова «Смешанные механизмы возбуждения и детектирования в наноэлектромеханических системах» и Екатерины Кыровой «Исследование морфологии поверхности плёнок (MnTe)m(Bi2Te3)n на подложках Si(111)».
Сенсоры для медицины и мониторинга окружающей среды
Научный сотрудник ИНХ СО РАН кандидат химических наук Дарья Клямер, чей доклад «Октагалогензамещенные фталоцианины металлов и гибридные материалы на их основе» был признан одним из двух лучших в старшей группе (среди аспирантов и молодых ученых), занимается получением комплексных соединений фталоцианинов и их пленок, исследованием их сенсорных свойств.
«Мы целенаправленно создаем и изучаем новые материалы “снизу вверх” (bottom-up). Мы не просто берем готовое соединение, а сначала проводим самостоятельно синтез фталоцианинов с разной молекулярной структурой, затем их характеризуем и получаем материалы на их основе. То есть мы полностью контролируем процесс получения нового материала — начиная от синтеза и заканчивая применением», — рассказала исследовательница.
Она пояснила, что возможные области использования таких материалов — разработка высокочувствительных и селективных сенсоров для мониторинга окружающей среды. Например, для обнаружения опасных паров аммиака, диоксида азота, а также, что особенно важно, для неинвазивной медицинской диагностики по выдыхаемому воздуху — определения биомаркеров, в частности, аммиака при почечной недостаточности.
«Если сравнивать с коммерчески доступными сенсорами, то создаваемые нами материалы конкурентоспособны», — подчеркнула молодая ученая.
Дарья добавила, что ей, как химику, было интересно послушать все лекции Школы, освежить в памяти физические аспекты, а также узнать о современном состоянии науки в области современных материалов и способов их получения.
Среди факторов, которые помогли добиться высокой оценки экспертов при презентации доклада, исследовательница назвала, во-первых, глубокое погружение в тему, любовь к работе и понимание всех ее деталей – от синтеза до применения и, во-вторых, опыт выступления на различных конференциях.
«Когда самостоятельно проводишь эксперименты и держишь в руках результаты, рассказывать о них получается гораздо проще и убедительнее», — пояснила Дарья.
Что дальше?
Организаторы АППН планируют продолжать проведение Школы несмотря на завершение проекта РНФ, в рамках которого семь лет подряд проходило мероприятие. Подводя итоги, Екатерина Родякина поделилась рекомендациями для тех, кто захочет организовать собственные школы молодых ученых, — на что обратить внимание с самого начала.
«Стоит расширять тематику Школы и приглашать лекторов из других институтов, не замыкаться в рамках института-организатора. Если говорить об увеличении числа участников за счет привлечения студентов и молодых учёных из университетов и НИИ других регионов, то компенсация затрат на проезд молодым ученым будет несомненным плюсом. У нас была такая возможность благодаря поддержке РНФ. Также многим начинающим школам может пригодиться решение, которое отличает нашу Школу: система коротких двухминутных презентаций, предваряющая стендовые доклады. Подобная короткая “реклама” собственного стенда, которую делает каждый “школьник”, позволяет охватить все доклады, даже когда их много, как в этом году», — отметила Екатерина.
Информация и фото предоставлены пресс-службой ИФП СО РАН
