XI Форум технологического развития «Технопром» включал деловую программу, просветительские лекции, выставку технологического развития и культурную программу – фестиваль «Техноарт».
Лекция А.В. Латышева. Автор фото: Надежда Дмитриева
Ученые ИФП СО РАН участвовали во всех активностях фестиваля: директор ИФП СО РАН академик РАН Александр Васильевич Латышев представил доклад «О возможностях взаимодействия академической науки и электронной промышленности на примере ИФП СО РАН», прочитал лекцию для школьников «Захватывающая красота полупроводникового чипа: от транзистора до искусственного интеллекта. Почему физика интересна?» в рамках трека «Десятилетие науки и технологий» и проекта СО РАН «Академический час»,
Ведущие инженеры-технологи ИФП СО РАН Артём Евгеньевич Настовьяк и Иван Викторович Мжельский познакомили слушателей лекции с работой медицинского тепловизора, сделанного в ИФП СО РАН, рассказали о тепловидении.
Научный сотрудник молодежной лаборатории нанотехнологий и наноматериалов ИФП СО РАН кандидат физико-математических наук Артём Ильич Иванов продемонстрировал посетителям выставки лабораторный образец неинвазивного сенсора глюкозы.
А на художественной выставке «Снимай науку», открытой в рамках фестиваля «Техноарт», представлена фотография авторства Владимира Ильича Вдовина, старшего научного сотрудника лаборатории № 20, кандидата физико-математических наук. Выставка продлится до конца сентября по адресу: улица Ленина, 7, кинотеатр «Победа».
Кто сделал первый транзистор?
Из научно-популярной лекции А.В. Латышева посетители форума узнали об истории создания транзистора, «начинке» полупроводникового чипа, тенденциях развития современной электроники, о необходимом оборудовании для исследования полупроводниковых материалов, какая из технологий современной физики полупроводников позволяет создавать материалы с заранее заданными свойствами и о том, где учат гениальных физиков.
«Мы живем в эпоху цифровой трансформации, все области нашей жизни пронизаны цифрами: телевидение, связь, цифровые услуги, цифровые деньги. Но цифр всего две – “0” и “1”, потому что используется двоичный код. А элементная база двоичного кода — транзистор, который пропускает или не пропускает ток.
Кто же все-таки изобрел первый транзистор? Европейскими изобретателями точечного транзистора считаются Герберт Франц Матаре и Генрих Иоганн Велкер (их совместный “транзистрон” запатентован в 1952 году, а до этого, в 1944 году Матаре сконструировал полупроводниковый прибор и назвал его дуодидом). В 1935 году в Англии получил патент на полевой транзистор немецкий изобретатель Оскар Хейл, а в 1925 году — американский физик Юлий Эдгар Лилиенфельд, специалист в области электротехники, изобретатель транзистора, изобретатель MOSFET (полевого транзистора).
В России тоже был изготовлен и запатентован транзистор в 1920-х годах, хотя тогда такое слово не использовалось. Автор — Олег Владимирович Лосев, назвал его “кристадин”. Но Нобелевскую премию в 1956 году за изобретение транзистора вручили троим американцам Джону Бардину, Уолтеру Браттейну и Уильяму Шокли вполне заслуженно, потому что они впервые догадались, как сделать планарный транзистор на одном кристалле, фактически, как делать чипы. После этого настала эра микроэлектроники», — рассказал Александр Латышев.
Квантовая физика формирует облик XXI века
Сегодня прогресс в области электроники связан с квантовой физикой. Классическая физика стала основой промышленной революции XIX века, а развитие квантовой физики и квантовых технологий характеризует технологический прогресс XXI века.
«В Институте физики полупроводников мы развиваем технологию синтеза новых полупроводниковых материалов — молекулярно-лучевой эпитаксии. Она позволяет получать квантовые объекты — квантовые ямы, проволоки, квантовые точки. Это самая совершенная технология для работы с атомарно-чистыми материалами и создания объектов с заранее заданными свойствами. Для контроля полученных материалов используется мощное диагностическое оборудование, которое есть в Центре коллективного пользования ИФП СО РАН: электронные микроскопы разного спектра действия, атомно-силовые микроскопы и прочее.
У нас работают высококлассные специалисты, многие из них учились в Новосибирском государственном университете, на физическом факультете, выполняя диплом на кафедре физики полупроводников, другие — в Новосибирском государственном техническом университете, зачастую они приходят к нам с кафедры полупроводниковых приборов и микроэлектроники факультета радиотехники и электроники. Процесс идет постоянно, работая в нашем институте, молодые ребята защищают кандидатские диссертации, затем докторские, делают научные открытия, публикуются в ведущих научных журналах.
Направления работы Института физики полупроводников многочисленны: новые технологии и материалы, сверхвысокочастотная электроника, новая квантовая электроника, наноэлектроника, нанофотоника, создание электроники на новых физических принципах и не только. Всюду нам нужны люди, квалифицированные специалисты, которые смогут выбрать направление по своему вкусу и развиваться, мы ждем выпускников вузов для работы в наших лабораториях, участия в научных проектах», — подчеркнул директор ИФП СО РАН.
Алмазная графика. Фото Владимира Вдовина
Глаз для теплового излучения
Артём Настовьяк и Иван Мжельский показали работу полупроводникового прибора — медицинского тепловизора производства ИФП СО РАН, рассказали об основных принципах и законах тепловидения — способах “разглядеть” тепловое излучение (собственное и отраженное) от живых и неживых объектов.
«Инфракрасное (тепловое) излучение на шкале электромагнитного спектра расположено за пределами видимого света, такие фотоны нельзя увидеть невооруженным глазом. Все нагретые тела излучают свет», — пояснил Артём Настовьяк.
Чтобы «увидеть» инфракрасный свет, нужны специальные органы зрения — тепловизоры. Тепловизоры делятся на две категории: тепловые приемники и полупроводниковые, ученые ИФП СО РАН демонстрировали работу приборов второго типа.
«Основа тепловизора — два полупроводниковых кристалла: первый “чувствует” инфракрасный свет и соединяется со вторым — кремниевым кристаллом, который считывает сигнал. Частичка света падает на полупроводник, поглощается ― образуется частичка заряда. Это очень стремительный процесс, и полупроводниковые приемники работают быстро, с высокой чувствительностью, но требуют охлаждения, чтобы не регистрировать собственное тепловое излучение», — добавил Артём.
Иван Мжельский показал, как проявляются свойства разных материалов в инфракрасном диапазоне: «Например, кремний непрозрачен для видимого света, но пропускает инфракрасный. Именно поэтому для создания фоточувствительной матрицы тепловизоров нужен отличный от кремния полупроводниковый материал. При этом, если покрыть кремний тонким слоем воды, то она не пропустит инфракрасное излучение. По этой же причине тепловизоры плохо работают в дождь — им сложно “видеть” сквозь воду. Единственная известная на сегодня прозрачная для тепловизора жидкость — жидкий азот».
Прототип сенсора глюкозы — на выставке «Технопром»
Артём Иванов продемонстрировал посетителям выставки лабораторный образец неинвазивного сенсора глюкозы разработки ИФП СО РАН. Прибор был представлен на стенде Сибирского отделения РАН.
Большой интерес устройство вызвало у спортсмена, занимающегося бегом. Как пояснил участник выставки, его интересует сопоставление показателей концентрации сахара и пульсовых зон во время тренировки.
Научная фотография со всей России
В рамках форума «Технопром» проходил и фестиваль «Техноарт», выставка научной фотографии «Снимай науку» началась в первые дни фестиваля и продлится до конца сентября возле кинотеатра «Победа».
На выставке представлены работы победителей конкурса «Снимай науку» и снимки объектов исследований грантополучателей Российского научного фонда.
Работа сотрудника ИФП СО РАН Владимира Вдовина, представленная на выставке, впервые была прислана на конкурс фотографии ИФП СО РАН, посвященный 60-летию института. Впоследствии Российский научный фонд, а затем организаторы «Технопрома» отобрали работу для экспозиций «Снимай науку».
Информация и фото предоставлены пресс-службой ИФП СО РАН