Впервые за два года Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН проводит школу с поддержкой Российского научного фонда. На ней ведущие учёные поделились собственными результатами и рассказали о самых важных областях современной фундаментальной и прикладной квантовой физики.
В рамках стендовых докладов (проведенных с оценкой экспертной комиссии) школьники представили свои проекты, предварительно рассказав о них в кратких устных выступлениях. Такие сообщения на 1-3 слайдах, содержащие сжатый и информативный рассказ об исследованиях, — одна из особенностей школы. Для некоторых студентов это был первый опыт академического выступления. В мероприятии приняли участие более 70 человек: студенты третьего курса и старше, аспиранты, молодые ученые из вузов и НИИ Томска, Красноярска и Новосибирска.
Лекции прочитали учёные из Института радиотехники и электроники имени В.А. Котельникова РАН, Института физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна РАН и Института физики полупроводников имени А.В. Ржанова СО РАН.
Все великие открытия в физике сделаны, и ее здание построено на фундаменте, основу которого составляют законы классической и квантовой механики. Потому цель современной физики — не в создании новых открытий (эта эпоха завершилась), а в образовании, то есть в том, чтобы последующие поколения людей понимали законы физики столь же ясно и глубоко. На решении этой задачи направлена наша школа.
Учебники физики неинтересны, в то время как разнообразие физических явлений и объектов открывает возможности для исследования закономерностей в квантовых системах. Любой физический объект сегодня — квантовая система. В физике конденсированных сред без квантовой механики не обойтись – это её язык. Поэтому наша школа называется “Физика и технология квантовых систем”. Программа лекций разработана так, чтобы слушателям было интересно. Посмотрев на неё, я понял, что это действительно получилось.
Все докладчики — высококвалифицированные и грамотные исследователи в своей области. Например, о развитии технологии в области квантовых систем, в частности о выращивании гетероструктур на основе соединений теллурида ртути и кадмия методом молекулярно-лучевой эпитаксии, рассказал ведущий научный сотрудник ИФП СО РАН кандидат физико-математических наук Сергей Алексеевич Дворецкий. Ведь именно эта технология завоевала мир и принесла широкую известность ИФП СО РАН.
Говоря о наших зарубежных проектах, я демонстрирую карту Евразии: центр — Новосибирск, а через 3000 км вокруг — пустошь. Называю Новосибирск “точкой безумия”, ведь первое предприятие полупроводниковой промышленности за пределами этой границы находится в Китае.
Технология молекулярно-лучевой эпитаксии для создания структур (и, соответственно, квантовых систем) на основе соединений теллурида ртути и кадмия доступна в мире только в двух местах: в ИФП СО РАН и Вюрцбургском университете.
Качество структуры — чистота атомарно-тонких слоев — критически важно, критерий качества — подвижность носителей заряда. Выращенные у нас структуры обладают настолько высоким качеством, что многие физики, исследующие поведение квантовых систем, мечтают получить такой материал. Председатель школы, заведующий лабораторией физики низкоразмерных электронных систем ИФП СО РАН, член-корреспондент РАН Дмитрий Харитонович Квон подчеркнул это.
В этом году темы школы охватывают более широкий спектр, чем в прошлом году.
«Курс лекцийПрограмма включала глубокую фундаментальную физику и лекции по технологии квантовых систем. Например, доклады С.А. Дворецкого «Выращивание гетеро- и наноструктур HgCdTe методом МЛЭ», А.Ю. Миронова «Свойства наноструктурированных сверхпроводящих пленок» и А.А. Шкляева «Взаимодействие света с покрытиями из частиц субволнового размера при возбуждении в них резонансов Ми».
Расширение тематики привлекло в школу больше слушателей и докладчиков – почти вдвое. Появились новые участники, а продолжают приезжать и знакомые из школы молодых ученых «Актуальные проблемы полупроводниковых наносистем (АППН)-2022». Планируется закрепить успех на следующих школах (в 2025 и 2026 году) и проинформировать больше организаций о возможностях школы. — сообщила секретарь конференции, старший научный сотрудник лаборатории нанодиагностики и нанолитографии Института фундаментальной физики Сибирского отделения Российской академии наук, кандидат физико-математических наук Екатерина Евгеньевна Родякина.
О чём говорили дети на школьном мероприятии? Мемристоры, магнитные топоизоляторы, двумерные слоистые материалы.
Алексей Владимирович Ненашев, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник ИФП СО РАН, лектор школы и член экспертной комиссии, оценивавшей доклады участников, высказал мнение о некоторых запомнившихся ему сообщениях.
Работа аспиранта ИФП СО РАН Тимура Залялова про мемристорные структуры TaN/HfOx/Ni показалась мне интересной, несмотря на то, что далека от моей области исследований. В работе рассказывается о модификации аморфной структуры оксида гафния (HfO) с помощью электронного луча. xТакие структуры повышают свои характеристики. Пороговые напряжения срабатывания стабилизируются, увеличивая стабильность мемристора. В будущем это может быть полезно для создания резистивной памяти.
Поразительный доклад студентки магистратуры факультета радиотехники и электроники НГТУ Екатерины Кыровой. Изучение формы поверхности плёнок магнитно-топологического изолятора МnBi. 2Te4 на подложках Si(111)”Благодаря марганцу, магнитному материалу в пленках, возникает намагниченность и подобие магнитного поля, что приводит к аномальному квантовому эффекту Холла. Екатерина с соавторами вырастили материал и исследовали его методом атомно-силовой микроскопии — обычной и магнитной иголкой. Участки с отклонениями намагниченности были обнаружены, в которых формируется соединение Mn-Te вместо Mn-Bi-Te, что привело к отклонению от желаемой магнитной однородной пленки. Развитие этой темы может привести к улучшению технологии роста этого магнитного топологического изолятора. Материал интересен для изучения топологических квантовых эффектов.
В памяти врезался рассказ аспиранта из Новосибирского государственного университета Сергея Пономарева. “Фазовый переход β⇔β’ с температурным гистерезисом в пленках In2Se3Эти многослойные двумерные материалы подходят для изготовления солнечных батарей и устройств хранения информации. 2Se3При определённой температуре происходит структурная перестройка от модификации β к β’, сопровождающаяся изменением сопротивления. Неизвестно природу модификации β’. Автор и коллеги получили спектры комбинационного рассеяния света для обеих модификаций, измерили зонную структуру методом фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением — спектры и структура энергетических зон отличаются. По этим данным, сотрудничая с теоретиками, можно попытаться выяснить кристаллическую структуру фазы β’, — пояснил Сергей.
Каждая конференция приносит мне новые знания, которые пригождаются в научных исследованиях.
Олжас Кукенов, аспирант Томского государственного университета, посетил школу, организованную ИФП СО РАН, в четвёртый раз. Работа Олжаса связана с ростом и изучением структур германия на кремнии методом молекулярно-лучевой эпитаксии, проводимым на установке «Катунь-100», изготовленной в ИФП СО РАН.
Многое об институте узнал от коллег-старших. В 2022 году приезда на школу АППН произвел большое впечатление. Тогда стенд представлял собой распечатанную презентацию. Здесь познакомился с директором ИФП СО РАН, академиком Александром Васильевичем Латышевым, который предложил мини-экскурсию в лабораторию по молекулярно-лучевой эпитаксии с использованием сверхвысоковакуумного отражательного электронного микроскопа. Он позволяет наблюдать ростовые процессы в режиме реального времени. Хотел попасть туда, но получилось только на следующий год, на школу АППН-2023. Конференция запомнилась интересным общением на стендовой сессии с исследователями, интересующимися работой научного коллектива и рассказывающими о своей деятельности.
В 2023 году я приехал в школу «Оптика и фотоэлектрика квантовых систем» более уверенно, так как знал устройство процесса, но на стендовой сессии обнаружилось недостаточную проработку доклада, не удалось ответить на некоторые вопросы. Однако мне помогли разобраться в физике процессов и устранить пробелы в знаниях.
В этом году школа сохранила высокий уровень. Консультации секретаря школы Екатерины Евгеньевны Родякиной по оформлению документов для поездки мне были полезны. Школы-конференции Института физики полупроводников из года в год проходят на всё более высоком уровне.
На каждой конференции получаю новые знания, важные для работы. Лекция Александра Андреевича Шкляева «Взаимодействие света с покрытиями из частиц субволнового размера при возбуждении в них резонансов Ми» мне очень понравилась. В научной группе планируем продолжить исследование структур с Ми-резонаторами. поделился Олжас.
Чувствительность ампер-ваттных характеристик наших структур выше, чем у фотодиодов компании Хамаматсу.
Гайсаа Аббас Хамуд, аспирантка Новосибирского госуниверситета, впервые посетила школу. Среди понравившихся ей лекций она отметила сообщение Сергея Алексеевича Дворецкого. По ее словам, принципы метода молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ), о котором говорил лектор, напоминают технику высоковакуумного электронно-лучевого осаждения, применяемую для изготовления образцов для научной работы Г. Хамуд.
МЛЭ — дорогой способ. В нашей работе применяем более экономичный метод — электронно-лучевое осаждение. Мы исследовали фоточувствительные структуры металл-диэлектрик-полупроводник на основе GeSixOy с барьером Шоттки. В наших структурах нет p-n перехода, а ампер-ваттные характеристики (чувствительность) превосходят показатели фотодиодов с p-n переходом, выпускаемых компанией Хамаматсу (Hamamatsu photonics). — пояснила Гайсаа.
Это мой первый опыт выступления с докладом и первыми набросками темы.
Арина Алексеевна Семенкова, представлявшая Сибирский государственный университет науки и технологий имени М.Ф. Решетнева (Красноярск), посетила школу впервые. Ранее исследовательница проходила практику в ИФП СО РАН в отделе роста и структуры полупроводниковых материалов. Доклад Арины назывался… «Исследование интерфейса структуры SiOxИзучение осуществляется методом спектроскопии потерь энергии отраженных электронов.
Это мой первый опыт выступления с докладом и первых тезисов. Рассказывала о результатах магистерской диссертации. Образцы и спектры для исследований предоставил ФИЦ “Красноярский научный центр”, я занималась анализом спектров. В Институте физики полупроводников показали установку, с помощью которой получают такие спектры, объяснили принципы работы.
По поводу школы мне понравилась лекционная часть — большие, продолжительные выступления. Думаю, примерно так проходят защиты кандидатских и докторских диссертаций, то есть я увидела, как живёт научный мир. Мне очень понравился доклад Вадима Михайловича Ковалева. Эффект Холла в фотовольтаике двумерных сверхпроводников. Лекции получились познавательными, так как докладчик харизматичен и умеет удерживать внимание слушателей. Другие лекции были интересны для расширения кругозора и понимания, чем занимаются сейчас исследователи в области полупроводниковых материалов. отметила Арина.
В школе выдали дипломы участникам с лучшими стендовыми докладами молодых учёных. Отбор осуществляла экспертная комиссия.
Победителями стали:
в студенческой группе
Дмитрий Курмачев,Студент Новосибирского государственного университета, получивший диплом первой степени.
Владислав Гумбарг, обучающийся Новосибирского государственного университета, имеет диплом второго уровня.
Студент Томского государственного университета Эльдар Хаматдинов получил диплом второй степени.
Алексей Самусь — студент Университета Решетнева в Красноярске, получивший диплом третьей степени.
в группе аспирантов и молодых ученых
Сергей Пономарев — аспирант Новосибирского государственного университета, обладатель диплома первой степени.
Илья Скворцов, представитель Института физики полупроводников Сибирского отделения Российской академии наук, – молодой учёный с дипломом второй степени.
Курс лекций школы включал 13 докладовВ тексте обсуждались принцип Паули в трёхмерных топологических изоляторах, поверхностные и краевые состояния электронов и плазмонов в дираковских материалах, фотовольтаический эффект Холла в двумерных сверхпроводниках, свойства наноструктурированных сверхпроводящих пленок и другие темы.
Информация и фото предоставлены пресс-службой ИФП СО РАН
Фотографии Владимира Трифутина, Чэнь Юйчжу и Надежды Дмитриевой.