"ЗАЯВОЧНАЯ СТРАДА"
И КОСМИЧЕСКИЙ СЮРПРИЗ

Институт физики полупроводников СО РАН участвует в конкурсе научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, который проводится по заказу Министерства промышленности, науки и технологий РФ в рамках целевой научно-технической программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002–2006 годы.

Галина Шпак, "НВС"

В институтах под конец года чувствуется "заявочная страда". Руководители отделов, лабораторий, не говоря уже о директорах, заняты по горло бумажной работой — составлением, написанием, утрясанием, уточнением заявок на гранты, контракты, конкурсные проекты... К подготовке таких документов относятся очень ответственно и даже почтительно, потому что "положительная" заявка означает дополнительное к бюджетному стабильное финансирование научных исследований на определенный срок. Разумеется, для ученых деньги не цель, но средство. Этот особый товар в конкретном значении воспринимается как показатель отношения государства и общества к науке, ее развитию. Неустойчивое положение науки в последнее десятилетие отражалось даже в названиях правительственных структур, призванных определять стратегию, формировать научно-техническую политику страны. Сколько раз они переименовывались? Сейчас эта структура называется "Министерство промышленности, науки и технологий". На каком месте наука? Аргумент — от перемены мест и т.д. — не убедителен. Если признать, что при ограниченных средствах государственного бюджета экономика все-таки реформируется, промышленность поднимается, то по логике вещей требуется создать условия для движущей силы и направить ее для ускорения поднимающихся отраслей промышленности...

— Все не так просто, — сказал в нашей беседе Олег Петрович ПЧЕЛЯКОВ, — но все-таки общее оживление в экономике наступило, восстанавливается производство. Медленно, но тем не менее это ощутимо. И наш труд сейчас востребован предприятиями и организациями, так или иначе связанными с полупроводниковой электронной техникой.

Доктор физико-математических наук О.Пчеляков руководит отделом роста и структуры полупроводниковых материалов Института физики полупроводников СО РАН. Это крупное научно-исследовательское и можно сказать — производственное подразделение института, если вникнуть в основные направления работы. Это процессы, протекающие при синтезе полупроводниковых тонких пленок, разработка технологий полупроводниковых систем, в том числе систем пониженной размерности, к ним относятся сверхрешетки, квантовые проволоки, квантовые точки. И, наконец, — разработка и создание сверхвысоковакуумной техники для научных исследований и промышленности. Производство этой техники в России было приостановлено лет десять–двенадцать назад, но именно создатели установок молекулярно-лучевой эпитаксии различных конфигураций (самая большая — трехкамерная) все эти долгие годы помогали предприятиям поддерживать сложную технику в рабочем состоянии. Установки, созданные еще при советской власти, стоят в цехах и лабораториях многих городов России, а также в Белоруссии, на Украине и в других странах СНГ. Давние связи и новые заказы в свою очередь обеспечили развитие собственного производства вакуумного оборудования в институте и в Экспериментальном научно-технологическом и учебном центре СО РАН, где восстановлен участок чистой сборки сверхвысоковакуумных изделий... Предполагается заключить несколько договоров и контрактов на поставку вакуумного оборудования, — уточнил мой собеседник. От него я узнала, что сейчас "кипит заявочная страда", что Институт физики полупроводников участвует и в конкурсе научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, который проводится по заказу Министерства промышленности, технологий и науки в рамках целевой научно-технической программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002–2006 годы. Все проекты проблемно ориентированные, то есть в них содержится программа фундаментальных исследований и прикладных разработок. Один из таких крупных проектов в институте назвали "Алферовским". Нобелевский лауреат академик Ж.Алферов (г.Санкт-Петербург) курирует программу "Физика твердотельных наноструктур".

— Олег Петрович, ваш отдел участвует в Алферовской программе?

— Принимаем непосредственное участие как соисполнители, но у нас есть и свой собственный проект в этой программе. Она составляется здесь, в Новосибирском научном центре, и наш институт выступает головной организацией.

— Сколько же таких проектов будет выполнять ваш институт?

— Думаю, что больше десяти. Алферовской программой занимается Анатолий Васильевич Двуреченский. Он составляет заявку-проект, в котором интегрируется научно-технический потенциал и усилия всего института. Участвуют в этих проектах контрагенты из других научных центров. А мне выпало составлять программу по микро- и наноэлектронике. Этот блок в правительственной целевой программе курирует академик Камиль Ахметович Валиев (г.Москва).

— Знаю, наслышана о его работах по интегральным схемам. Он бывал в Академгородке.

— Когда проходила комплексная проверка нашего института, он возглавлял комиссию. По результатам проверки он выступал в Президиуме Сибирского отделения, много добрых слов сказал о нашем институте. Как я уже говорил, нам предложено выступить в качестве головных исполнителей сразу в двух темах. Это разработка новых материалов для электронной техники, а во вторую программу попали работы нашего отдела по германий–кремниевым эпитаксиальным структурам, которые мы выращиваем для сверхвысокочастотной электроники — СВЧ. Это транзисторы, диоды, материал для интегральных схем высокой производительности. Правда, в нашей жизни все так быстро меняется... И в министерстве снова произошли изменения... Но пишем–составляем. В прошлом году было пять соисполнителей. География широкая — Москва, Черноголовка, Нижний Новгород, Томск, Новосибирск...

— Каким образом работают соисполнители? Как это предметно, вещественно выглядит?

— Во-первых, разрабатывается технология. Мы друг другу помогаем делать конкретные вещи. Например, Институт сильноточной электроники в Томске делает для нас "железо" — вакуумные источники атомарных пучков водорода и азота. Эти источники плазменного типа создаются как комплектующие к нашим установкам для синтеза полупроводниковых материалов. А теперь из другой программы. В Институте проблем микроэлектроники и особо чистых материалов в Черноголовке делают межэлементную изоляцию для интегральных схем производства нашего института. Разрабатывается соответствующая технология. И в плане текущего года — создание транзисторных структур и матриц из них — так называемых базовых матричных кристаллов. Закончится эта работа созданием устройств и приборов, которые можно предложить как продукт совместной разработки на внешний и внутренний рынок.

— Академические институты выступают как некая корпорация, фирма?

— На это и рассчитываем. На работу отведено три года. Если через три года будет восстановлена российская электронная промышленность, то появится внутренний рынок наукоемкого продукта. Конечно, не имеет смысла продавать технологии на Запад, но есть замысел организовать производство на площадях Института физики полупроводников для нужд западных компаний. Таким образом на первых порах академические институты могут поднять производство микроэлектроники в нашей стране, выполняя внешние заказы.

— Что же будет производить ваш минизавод, какие электронные устройства?

— Это могут быть устройства для мобильной связи, ретрансляционные устройства, устройства, которые работают при крайне высоких частотах — выше десяти гигагерц. Это в тысячу раз больше, чем мегагерц и в миллион, — чем килогерц. Частоты очень высокие, на них работает мобильная и специальная связь. Кроме высокочастотной электроники будем развивать тепловидение. Выращиваем многослойные структуры для матричных фотоприемных устройств. Матрица наподобие сетчатки глаза. На системных предприятиях, где создаются конечные приборы, к нашей всевидящей матрице пристраивают всю механику, оптику и получается, например, тепловизор. Кстати, такие тепловизионные камеры для медицинских целей изготавливаются в лаборатории Георгия Леонидовича Курышева.

— И в Конструкторско-технологическом института прикладной микроэлектроники.

— В этом институте делают фотоприемники в основном для военного применения — известные приборы ночного видения, прицелы. А у нас мирная техника и пользуется большой популярностью в медицине, допустим. В нашем отделе, в лаборатории Сергея Владимировича Рыхлицкого изготавливаются элипсометры. В этом году лаборатория выиграла тендер на поставку таких оптических приборов в Бельгию для фирмы IMEC, одной из крупнейших европейских фирм электронного профиля, которая нуждается в хороших матричных приборах... Учимся зарабатывать деньги.

— Вы уже закончили писать свои заявки?

— Это больной вопрос. Очень трудное дело — составлять контракт с министерством...

— Надеюсь, что вы, как всегда, справитесь. Олег Петрович, помните, вы обещали показать мне фильм, но сейчас, наверное, не получится (мы разговаривали в редакции).

— Почему же? Я случайно захватил с собой ноутбук. Где розетка?

— Очень удобно: открыл, включил, нажал, нашел и на экране — лаборатория. Олег Петрович, что-то ваш виртуальный человек не хочет идти.

— Сейчас пойдет. Посмотрим только фрагменты фильма "Молекулярно-лучевая эпитаксия". Я могу этот фильм показывать студентам во время лекций, а можно использовать и как рекламу.

— Или иллюстрацию к разговору.

— Фильм сделан по нашему заказу. В прошлом году наш коллектив, который занимается молекулярно-лучевой эпитаксией, получил правительственную поддержку как ведущая научная школа России. К тому же, и собственные доходы растут. В этом году доходы удвоились и не все деньги уходят на зарплату. Остаются средства на прочие расходы и на оплату работы контрагентов. Ситуация действительно улучшается. Смотрите, сейчас на экране видно, как преображается подложка, как на ней осаждается вещество. Съемки велись через стекло иллюминатора установки.

— Светящееся пульсирующее пятно...

— Это расплав кремния в источнике молекулярного пучка.... Если на поверхность подложки попадает электронный пучок, — мы видим упорядоченную дифракционную картину, по которой контролируем структуру материала, извлекаем информацию о позициях атомов на поверхности и прилегающем объеме выращиваемых пленок. Поскольку структуры монокристаллические, то они и ведут себя соответственно, как дифракционная решетка. Смотрите, — по горизонтали — время роста пленок, а по вертикали — интенсивность этих рефлексов.

Трехкамерная установка молекулярно-лучевой эпитаксии, на которой будет изготавливаться преобразователь солнечной энергии.

Подобная установка запускается сейчас в Германии. И там используют наш опыт. Следующий кадр — трехкамерная установка. На ней мы хотим изготовить высокоэффективный преобразователь, состоящий из множества слоев, постепенно преобразующих разные длины волн солнечного света в электроны — в электрический ток. По мере того, как солнечный свет будет проходить через эти слои, он будет отдавать энергию электронам, начиная от ультрафиолетовой части спектра до инфракрасной. В таком диапазоне длин волн мы сможем преобразовывать фотоны в электроны.

— Значит, ваши космические эксперименты продолжаются? Как на станции "Мир"?

— Да. Новые преобразователи будут в первую очередь использованы в условиях космического пространства. Российская ракетно-космическая корпорация "Энергия" заказала нам работу по исследованию полупроводникового материала, который использовался в качестве солнечных батарей на станции "Мир" в течение десяти с половиной лет. Одновременно двойник солнечной батареи столько же времени находился на земле. Эту запасную батарею нам подарили. Теперь можно провести сравнительные исследования — как влияют факторы космического пространства на эффективность этих батарей; какие физические процессы происходят в преобразователях солнечной энергии при воздействии космического пространства. Сравнительный анализ позволит нам разработать структуры для солнечных батарей, сопротивляющихся этим воздействиям. Батареи должны быть радиационно-стойкими к различным излучениям, в том числе и солнечного света, тепловым воздействиям. Это и альфа-лучи, широкий спектр космических частиц, кончая ионами водорода, гелия (гелий получил свое название от солнца).

— На "Альфе" — международной космической станции — вы будете работать? Намечены эксперименты?

— Мы там прописаны. В программе экспериментов на МКС по космическому материаловедению проект Института физики полупроводников один из лидирующих. Работы по этому направлению начнутся в первые месяцы следующего года при финансовой поддержке ракетно-космической корпорации "Энергия". Конечная цель этого проекта — создание орбитальной минифабрики по производству полупроводниковых многослойных структур для оптоэлектроники в первую очередь и для микро- и наноэлектроники.

— Это то, что не удалось завершить на станции "Мир"?

— Фактически, да. Теперь отложенные эксперименты будут разворачиваться на МКС. Я вам сейчас покажу, как станция выглядит в полете. Эти картинки я показывал на недавней Всероссийской научно-технической конференции "Микро- и наноэлектроника-2001". Конференция проходила в Липках, под Москвой. Проводил ее академик К.Валиев. Я рассказывал о современном состоянии и перспективах развития технологии молекулярно-лучевой эпитаксии, в том числе и о нашей космической программе. Правда, наш космический график смещен на три года, и первые эксперименты на МКС начнутся в 2005 году. А пока посмотрим на картинке. Станция летит, у нее, как у самолета, проблесковые огни. Как будто бы есть опасность столкнуться...

— Даже там, на таких безумных высотах? Смешно. Космический мусор не увидит.

— Смотрите, как она выглядит. Площадь солнечных батарей сравнима с футбольным полем. А это знакомый вам молекулярный зонтик.

— Видела на макете в "термостате" в специальном отсеке.

— Мы хотим не просто восстанавливать деградирующие элементы батарей, а предлагаем производить их в космосе. По эффективности наши батареи будут в два раза превосходить действующие сейчас. Наша установка для выращивания тонких пленок будет находиться на российском сегменте "Альфы". У американцев есть собственная национальная программа по выращиванию тонких пленок. Астронавты уже три раза выходили в космос со своей установкой. На каждый такой эксперимент тратится 15 миллионов долларов. Мы просим у правительства 3,5 миллиона долларов на всю программу в расчете на партнеров. Мы предлагаем международную программу для стран-участниц Европы и Азии.

— Что вы имеете в виду?

— Известную вам программу "Экран", руководителем которой я являюсь. Нашу программу можно представить в виде трехступенчатой модели. Третья ступень — молекулярно-лучевая эпитаксия завтра. Первая, по аналогии с трехступенчатой ракетой, дала ускорение этому методу. На первом этапе технология сыграла решающую роль в получении новых знаний об атомарно-чистой поверхности полупроводниковых материалов в процессе их получения. Вторая ступень — то, что мы имеем сегодня. Эта технология становится основной для получения многослойных гетеросистем с квантово-размерными структурами для научных исследований и приборного применения. И, наконец, третья ступень, как я это себе представляю, — молекулярно-лучевая эпитаксия будущего, сочетающая свойства всех наиболее перспективных вакуумных электронных технологий, комбинацию таких методов. Подобное возможно реализовать только в космическом пространстве. В Европейском космическом агентстве наш международный проект уже зарегистрирован. Его координатор со стороны Агентства — профессор Маркус Песа. Участники обсуждаемого проекта собираются пока за виртуальным "круглым столом", но надеемся в ближайшее время встретиться в Москве. Программа "Экран" находится под патронатом академика Юрия Андреевича Осипьяна, директора Института физики твердого тела в Черноголовке. Он считает эту программу перспективной. А как же! Посмотрите еще раз, как должна выглядеть МКС с установленным молекулярным экраном-зонтиком, на котором будут проводиться эксперименты. Рисунок сделан в Европейском космическом агентстве. Изображение настолько тонко сделано, что не отличить от фотографии "живого" объекта. Обратите внимание на две пластины-подставки для ног космонавта. Естественно, ноги на пластинах особым образом закрепляются. При этом космонавт может обслуживать установку вкруговую — экран поворачивается на девяносто градусов. Этот поворот мы будет отслеживать, чтобы молекулярный экран постоянно находился в кильватере станции. Установка поворачивается в зависимости от того, в каком направлении летит станция (свет–тень). А вот стоящий космонавт в боевой позиции. Его задача — снять с зонтика кассету с образцами.

Схема размещения установки "Экран" на международной космической станции.

— Ничего себе — один стоит над бездной! И вокруг "сплошной" вакуум...

— Выход в открытый космос, — что ж вы хотите...