ВСЕ НАЧИНАЕТСЯ С МАТЕРИАЛОВ
Уже не один год российские и китайские специалисты собираются вместе, чтобы обсудить состояние дел в области передовых полупроводниковых материалов и приборов.
Встречаются попеременно то в Китае, то в России. Соответственно — в Пекине и Новосибирске. Только что Институт неорганической химии СО РАН провел очередной, 4-й китайско-российский семинар по обозначенной теме. Что было в центре внимания участников — об этом корреспондент «НВС» Л. Юдина ведет разговор с его организаторами — академиком Ф. А. Кузнецовым, председателем Совета РАН по физико-химическим основам полупроводникового материаловедения и ученым секретарем семинара к.х.н. М. Л. Косиновой.
— Полупроводниковые материалы и приборы находятся в зоне повышенного внимания. И, что любопытно, — интерес с годами не ослабевает...
Ф. А. Кузнецов: И это вполне естественно. Очень важные изменения в человеческой цивилизации, произошедшие в XX столетии, связаны с освоением полупроводников. Если бы встал вопрос, именем какого материала назвать наше время следуя традиции, по которой выделены века каменный, железный, бронзовый, то среди других важных претендентов достойный кандидат — полупроводниковый кремний.
Кремний — основной материал, на котором основана современная вычислительная техника. Ее развитие изменило все стороны жизни, создана основа перехода к тому, что называется — информационное общество.
 |
| Перед стендами с докладами молодых ученых — сопредседатели семинара проф. Ю Юде, заместитель директора Института полупроводников АН КНР, и ак. Ф. А. Кузнецов. |
По темпам движения вперед твердотельная интегральная электроника превосходит все, что когда-либо знало человечество. Первые интегральные схемы содержали считанное число элементов. Сейчас это миллиарды элементов в одном чипе. Увеличение числа элементов сопровождалось уменьшением их размеров. К настоящему времени линейные размеры отдельных транзисторов интегральных схем уменьшились до нескольких десятков нанометров. Фирма «Интел» в своих материалах так образно описывает прогресс в увеличении возможностей процессоров: если бы с таким же темпом шел прогресс в авиационной технике, то перелет из Нью-Йорка в Париж, в 1975 году стоивший 700 долларов и длившийся 7 часов, должен был стоить один цент и длиться менее секунды.
Прогресс в электронике стал возможным в результате непрерывного совершенствования технологии, в том числе технологии основного материала — полупроводникового кремния. И этот процесс не закончен. На конференции «Кремний-2009», которая состоится в Новосибирске в июле, будет рассматриваться состояние и перспективы дальнейшего совершенствования этого материала. Наш Институт неорганической химии выступает одним из основных ее организаторов. В ближайшем будущем с совершенствованием этого материала связываются перспективы не только вычислительной техники, но и таких важных отраслей, как солнечная энергетика и силовая электроника.
— Федор Андреевич, а имеет ли это отношение к направлению, о котором все сейчас говорят — нанотехнологии?
— Конечно, интегральные схемы с размерами элементов в 30-40 нанометров — наиболее яркий пример уже осуществленной нанотехнологии. И, вообще, нужно отметить, что появление методов управления веществом на уровне размеров в единицы нанометров во многом стало возможным в результате развития полупроводниковой электроники.
— Если вернуться к прошедшему семинару, он также посвящался проблемам кремния?
— О кремнии разговор шел, но основная часть касалась материалов, которые будут дополнять и в некоторых случаях заменять кремний в приборах следующих поколений.
— Почему такой семинар проводите именно с китайцами?
Ф. А. Кузнецов: Ну, это не единственное собрание, организуемое Сибирским отделением, у наших институтов широкие международные связи. Так, в августе в Новосибирске пройдет встреча с материаловедами Японии, в которой примут участие сотрудники многих институтов отделения. Что же касается Китая, Сибирское отделение развивает связи с этой страной по многим направлениям, в том числе и в области новых функциональных материалов.
 |
| Чл.-корр. РАН А. В. Двуреченский (ИФП СО РАН) и Янькунь Юй из Института полупроводников АН КНР. |
М. Л. Косинова: У китайских коллег в данной области ощутимые успехи. Постоянные организаторы семинара с китайской стороны — Институт полупроводников и Институт физики Китайской академии наук. А с российской — наш Институт неорганической химии. Помогает Институт физики полупроводников СО РАН. Поддерживает нас РФФИ и соответствующий китайский фонд.
В заседаниях обычно принимают участие сотрудники институтов Сибирского отделения, москвичи, гости из Санкт-Петербурга.
 |
| Традиционное фото на память.
|
— Это уже четвертый семинар с китайцами по этому направлению. Обобщаете новый материал?
Ф. А. Кузнецов: Данные накапливаются стремительно, обновление идет постоянно. Участники делятся информацией о «последнем слое». Мы уже довольно хорошо знаем друг друга и с интересом следим за развитием работ в дружественных институтах. Важно, что Китай переходит от использования иностранных разработок к расширению использования собственных оригинальных результатов. Если говорить о возможных приложениях рассматриваемых проблем, то это очень широкий круг будущих технических систем: та же вычислительная техника, оптоэлектроника, различные аспекты энергетики и такие уникальные направления, как создание элементов твердотельной техники в космосе. Так, профессор О. П. Пчеляков из Института физики полупроводников СО РАН рассказал о реализации техники молекулярной эпитаксии на космической станции.
— Федор Андреевич, вот мы говорим — «полупроводники, интегральные схемы»... А химия тут при чем?
Ф. А. Кузнецов: Все начинается с материалов. Надо уметь их приготовить, охарактеризовать.
Когда уменьшаются размеры одного элемента в интегральной схеме, требуется перестройка всего «механизма». Ведь что такое интегральная схема? Много-много одинаковых приборов, в которых реализуются два состояния — ноль и единица. И любые задачи при этом решаются! Но чтобы взяться за освоение задач повышенной сложности, требуется значительно больше таких одинаковых приборов — на квадратный сантиметр миллиарды. Уже подошли к приборам по 40 нанометров. Это не разговоры о наномире, а уже самый настоящий наномир.
Так вот, оказалось, что, когда размеры стали совсем малыми, материалы перестали работать — достигнут физический предел. Их требуется заменить. Иными словами, поскольку все делается на кремнии, сам-то он пока функционален, а материалы, работающие с кремнием в твердотельной структуре, уже не пригодны. Так, перестает работать уникальнейший материал — оксид кремния, оказывается малопроводящим алюминий. В нашем институте разработаны процессы создания материалов, совместимые с технологией наноэлектронных приборов. Заменяем в приборах новых поколений три объекта — два диэлектрика и металлическую разводку.
Используются сложные химические процессы — осаждение из газовой фазы с применением летучих соединений различных элементов периодической системы. В технологии новых поколений нужны более сложные химические процессы. А это требует привлечения разнообразных знаний: дизайна новых соединений, разработки процессов их синтеза, глубокой очистки, изучения свойств этих соединений, процессов их превращения. В Сибирском отделении накоплен большой опыт в этой области. На семинаре интересные результаты по новым химическим технологиям доложили сотрудницы ИНХ СО РАН И. Г. Васильева, Н. Б. Морозова, Т. В. Басова и профессор В. И. Рахлин из ИрИХ СО РАН (Иркутск).
— Известно, что Институт неорганической химии СО РАН с давних пор проводит конференции и семинары по новым материалам.
— Да, у нас приличный опыт в организации материаловедческих собраний. Еще во времена Советского Союза регулярно работала конференция «Процессы синтеза и роста кристаллов и пленок полупроводников». Мы проводили ее вместе с ИФП СО РАН, а также — регулярные школы молодых ученых во многих городах СССР. Одновременно с предстоящей конференцией по кремнию будет также работать школа молодых ученых. Ее «завучем» выступает профессор В. С. Бердников из Института теплофизики СО РАН. Инновационная экономика потребует новых специалистов. Нужно использовать тот факт, что кремниевая конференция собирает всю российскую «кремниевую дружину» для передачи накопленных знаний молодежи.
— Чем хорош ваш последний семинар?
— Всерьез говорили о нанотехнологиях — последнем слове науки, о реальных решениях важнейшей на сегодня проблемы. Дело в том, что при наноразмерах поведение электронов меняется — они «вспоминают», что являются квантовыми объектами. Но управление свойствами таких объектов, которые чувствуют геометрию пространства, требует очень строгого контроля размеров и параметров элементов твердотельной структуры.
И наш Институт физики полупроводников, и китайский работают над созданием приборов на квантовых точках и показывают умение создавать такие строго контролируемые наноразмерные структуры. Что касается нашей задачи, ее можно сформулировать так: обеспечить высокое качество и чистоту материалов.
— Нынешний семинар чем-то отличался от предыдущих?
М. Л. Косинова: Мы впервые организовали молодежную стендовую сессию. Аспиранты ИНХ и ИФП СО РАН представили свои работы. Китайские профессора осмотрели все стенды, пообщались с каждым из молодых. Молодежь работала с большим энтузиазмом.
Ф. А. Кузнецов: И говорили наши аспиранты на хорошем английском.
М. Л. Косинова: Если честно, я не припомню такого живого, заинтересованного общения, таких ярких дискуссий. Решили, что на следующий год в Китае проведем такую же стендовую сессию. Это прекрасная школа для молодых ученых.
— Марина Леонидовна, чем еще поразили гостей?
— Знаете, когда мы бываем в Китае, коллеги очень стараются познакомить русских с традициями своей страны. Обязателен визит в китайскую оперу. Решили ответить тем же, сводили гостей в наш прекрасный театр оперы и балета на балет «Спящая красавица».
— Поразили?
— Они остались очень довольны. Побывали китайские коллеги в Выставочном центре СО РАН, познакомились с достижениями ученых Сибирского отделения.
Очередная встреча — через год. В рамках конференции Азиатско-Тихоокеанской академии материалов.
Фото В. Новикова
и С. Гусельниковой.
стр. 5
| 
