Седьмая Школа молодых ученых была организована Институтом физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН при содействии Российского научного фонда «Актуальные проблемы полупроводниковых наносистем».
Более сорока пяти студентов, аспирантов и молодых ученых приняли участие в курсе, состоящем из одиннадцати лекций, которые читали ведущие исследователи из институтов Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирского государственного университета и Новосибирского государственного технического университета. В этом году Школа объединила 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», — отметил член организационного комитета АППН-2025, заведующий лабораторией нанодиагностики и нанолитографии ИФП СО РАН, кандидат физико-математических наук Дмитрий Владимирович Щеглов, обращаясь к участникам 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.
Участники АППН «школьники» получили возможность не только ознакомиться с особенностями, современными способами получения и применения инновационных материалов, но и представить итоги собственных исследований в виде коротких выступлений и подробных стендовых докладов. Лучшие работы в категориях студентов и аспирантов, молодых ученых были отобраны экспертами Школы.
Среди студентов победу одержали: Никита Гришин (НГУ), Владислава Калинина (НГУ), Владислав Плетнев (НГУ), Анна Тараненко (НГУ), а в группе аспирантов и молодых ученых – Дарья Клямер (ИНХ СО РАН), Олжас Кукенов (ТГУ).
Нанопроволоки с нановставками: перспективы для оптики и электроники
Анна Тараненко, студентка первого курса магистратуры физического факультета Новосибирского государственного университета и инженер-исследователь лаборатории № 9 Института физики полупроводников СО РАН, представила итоги работы, посвященной изучению нанопроволок фосфида галлия (GaP) с включениями соединения галлий-фосфор-мышьяк (GaPAs). Эти композиционные материалы представляют интерес, в первую очередь, для формирования гетеропереходов с низким уровнем дефектности. Гетеропереход – это граница раздела между двумя различными полупроводниковыми материалами и необходим для производства лазеров, высокоэффективных транзисторов и квантовых структур.
«При наличии нанопроволоки механические напряжения, возникающие на границе между двумя материалами, снижаются за счет их боковых граней. Небольшой диаметр нанопроволоки обеспечивает высокую степень релаксации, что приводит к формированию эффективного гетероперехода», — пояснила Анна.
Ранее для использования в электронике изучались нанопроволоки, изготовленные из других соединений, таких как арсениды и нитриды индия. Однако исследования, посвященные проволокам фосфида галлия со вставками из галлия, фосфора и мышьяка, проведены впервые. Для определения оптических характеристик нанопроволок применяли комбинационное рассеяние света (КРС) и фотолюминесценцию (ФЛ).
«Галлий-фосфор-мышьяк представляет собой люминесцентную структуру, ширина запрещенной зоны которой значительно изменяется в зависимости от концентрации мышьяка. Фосфид галлия, в свою очередь, является эффективным резонатором , 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 принимает участие в АППН во второй раз и подчеркивает, что все представленные доклады увлекательны и дают возможность узнать много нового: «В этом году два сообщения произвели особенно сильное впечатление. Первое из них — «Эволюция кремнийорганических прекурсоров для изготовления low-k диэлектриков», представленное заведующей лабораторией ИНХ СО РАН, кандидатом химических наук Мариной Леонидовной Косиновой. Доклад был изложен грамотно и был понятен мне, несмотря на то, что я не являюсь специалистом в области химии, 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».
В числе стендовых докладов внимание исследовательницы привлек стенд Никиты Гришина из НГУ (его доклад также был отмечен как один из лучших в студенческой группе) под названием «Генерация и рассеяние поверхностных волн Дьяконова в системах на основе жидких кристаллов». « Поверхностные волны Дьяконова — это нечто новое, по крайней мере , для меня явление. Как я понимаю, они могут заменить поверхностные плазмоны , возникающие в металлах, поскольку у волн Дьяконова меньше е затухание, что позволит использовать их более эффективно», — добавила Анна.
Создание микроскопа, предназначенного для изучения хиральности индуцированной спиновой селективности
Владислав Плетнев, студент четвёртого курса физического факультета Новосибирского государственного университета и лаборант лаборатории № 3 Института физики полупроводников СО РАН, выступил с докладом под названием «Оптический спин-поляризованный сканирующий туннельный микроскоп».
Разработка данного устройства необходима для изучения спин-зависимого транспорта, то есть транспорта электронов, поляризованных по спину, в хиральных молекулах. Эти молекулы обладают двумя зеркально-симметричными формами, имеющими одинаковый химический состав, но отличающимися пространственным расположением атомов, подобно левой и правой рукам. Согласно гипотезе Вестера—Ульбрихта, спин-поляризованные электроны могли оказывать влияние на формирование молекул с заданной хиральностью. Однако для исследования подобных молекул нужны специальные подложки, исключающие собственное влияние на спиновую асимметрию, и именно использование полупроводниковых подложек позволяет получить достоверные результаты.
Как объяснил Владислав Плетнев: «Основное достоинство нашей работы – её абсолютная уникальность . 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 специалист и его коллеги работают над улучшением конструкции 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 подчеркнул, что успешное создание доклада стало возможным благодаря ряду факторов: «Работа в лаборатории и освоение большого объема теоретического материала были решающими в качественном понимании темы исследований. Огромную роль в освоении проблематики с ыграла помощь научного руководителя — заведующего лабораторией доктора физико-математических наук Олега Евгеньевича Т ерещенко».
Владислав выделил лекции, представленные сотрудником ИНХ СО РАН, кандидатом химических наук Светланой Игоревной Доровских, и доцентом НГТУ НЭТИ, доктором химических наук Владиславом Юрьевичем Васильевым, которые были посвящены технологии атомно-слоевого осаждения. Кроме того, он отметил доклады юных исследователей: стенды Тимура Ибятова, посвященные «Смешанным механизмам возбуждения и детектирования в наноэлектромеханических системах», и Екатерины Кыровой «Изучение формы поверхности плёнок, состоящих из теллура марганца) m(Bi2Te3)n на подложках Si(111)».
Датчики, применяемые в медицине и для контроля состояния окружающей среды
Дарья Клямер, научный сотрудник ИНХ СО РАН и кандидат химических наук, удостоена признания за свой доклад «Октагалогензамещенные фталоцианины металлов и гибридные материалы на их основе», который вошел в число двух лучших в старшей группе, включающей аспирантов и молодых ученых. В настоящее время она занимается синтезом комплексных соединений фталоцианинов и получением на их основе пленок, а также изучает их сенсорные характеристики.
«Мы намеренно разрабатываем и исследуем новые материалы, начиная с фундаментальных составляющих. Вместо использования готовых соединений, мы сами синтезируем фталоцианины с различной молекулярной структурой, проводим их характеризацию и создаем на их основе материалы. Таким образом, мы полностью управляем процессом получения нового материала — начиная от синтеза и заканчивая применением», — рассказала исследовательница.
Она отметила, что данные материалы могут найти применение в создании высокочувствительных и избирательных сенсоров, предназначенных для контроля состояния окружающей среды. В частности, это может быть использовано для выявления вредных паров аммиака и диоксида азота, а также, что представляет особый интерес, для проведения неинвазивной медицинской диагностики по составу выдыхаемого воздуха – для определения биомаркеров, например, аммиака при почечной недостаточности.
«По сравнению с сенсорами, которые можно приобрести в продаже, разработанные нами материалы обладают сопоставимыми характеристиками» , — подчеркнула молодая ученая.
По словам Дарьи, как химику, ей было любопытно прослушать все лекции Школы, вспомнить физические основы и узнать о текущем положении дел в науке, касающейся современных материалов и технологий их производства.
По мнению исследовательницы, к положительной оценке экспертов на презентации доклада способствовали, в первую очередь, всестороннее изучение темы, увлеченность работой и знание всех ее аспектов – начиная от этапа синтеза и заканчивая применением, а также, во-вторых, опыт публичных выступлений на различных конференциях.
«Получение результатов исследований собственными усилиями делает их последующее изложение более понятным и внушительным» , — пояснила Дарья.
Что дальше?
Несмотря на завершение, организаторы Ассоциации по продвижению программного обеспечения намерены и дальше проводить Школу проекта РНФ, в рамках данного проекта мероприятие проводилось семь лет подряд. Завершая работу, Екатерина Родякина дала советы для тех, кто планирует организовать собственные школы для молодых исследователей, рассказав, на что стоит обратить внимание при запуске.
«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. Благодаря поддержке Российского научного фонда, у нас появилась такая возможность. Для многих только открывающихся образовательных центров может быть полезно то, что отличает нашу Школу: система коротких двухминутных презентаций, предваряющая стендовые доклады. Подобное краткое саморекламное описание стенда, которое создает каждый начинающий специалист”, позволяет охватить все доклады, даже когда их много, как в этом году», — отметила Екатерина.
Информация и фото предоставлены пресс-службой ИФП СО РАН