Это первый шаг в создании массовых электронных компонентов, представляющих высокий интерес для современной криптографии, космической и ядерной промышленности.
Разработка метода производства электронных компонентов на основе алмаза проводится учеными СПбГЭТУ "ЛЭТИ" совместно с индустриальными партнерами.
"Наш научный коллектив занимается характеризацией чистых алмазных подложек, легированных бором. Они являются основой для прототипов относительно простых, но весьма эффективных электронных устройств - диодов Шоттки, которые будут характеризоваться высокой надежностью, большим напряжением пробоя, рекордно высокой теплопроводностью и увеличенным сроком службы", - отметил один из авторов разработки, профессор кафедры микро- и наноэлектроники СПбГЭТУ "ЛЭТИ" Василий Зубков.
По данным специалистов, сегодня в электронике используются такие полупроводниковые материалы, как кремний, германий, арсенид галлия и его соединения. Несмотря на широкое применение, каждый из них имеет свои недостатки, ограничивающие использование в определенных областях.
В этой связи актуальной задачей является поиск новых материалов, способных выдерживать работу в таких экстремальных условиях, как космос, радиоактивные среды, подводные условия, высокогорные и полярные регионы.
Одним из перспективных материалов является химически чистый алмаз. Несмотря на то, что сам по себе он относится к диэлектрикам, благодаря возможности внедрения высокой концентрации легирующих элементов, данный материал становится полупроводником. Особый интерес вызывают алмазные кристаллы с примесью бора, которые рассматриваются как основа для устройств опто- и микроэлектроники нового поколения.
Ученые выращивают объемные кристаллы алмаза специальным методом, имитирующим природные условия, при которых алмазы образуются в земной коре. Графит (углерод) помещают в камеру, где создаются высокое давление (5-6 ГПа) и высокая температура (1300-1600°C), под воздействием которых тот и превращается в алмазный кристалл в течение около 20 дней. Легирование осуществляется в процессе роста алмаза. Затем получившийся кристалл с помощью лазерной техники нарезается на пластины, которые служат основой для выращивания других полупроводниковых структур и размещения различных электронных компонентов.
На сегодняшний день уже получен образец, на основе которого можно изготавливать прототипы электронных устройств. Однако, как отмечают ученые, для внедрения разработки в массовое производство необходимо достичь размеров алмазной монокристаллической подложки электронного качества от 2 дюймов и выше с плотностью дислокаций менее 103 см-2. Именно на это будут направлены дальнейшие исследования.
Как подчеркнул вице-губернатор Владимир Княгинин, это еще один наглядный пример успешного взаимодействия науки и бизнеса в целях внедрения инновационных решений в реальный сектор экономики. Ранее в рамках этой работы ученые ЛЭТИ разработали методику высокоточного определения концентрации бора в слоях структур на основе алмаза. Данный подход может применяться для контроля качества электронных материалов.
"Сегодня в Петербурге при поддержке Правительства города развернута масштабная работа по обеспечению поставленных Президентом России задач технологического лидерства. Особое место в этой работе отводится нашим вузам и научным организациям, ключевыми партнерами которых становятся высокотехнологичные компании, заинтересованные во внедрении перспективных разработок.
Одним из опорных вузов в реализации таких совместных проектов является Университет ЛЭТИ. Помимо участия в федеральных флагманских программах "Приоритет-2030", "Передовые инженерные школы", Университет вошел в число 38 ведущих вузов страны, на базе которых формируются стратегии подготовки инженерных кадров и научных разработок для технологического лидерства", - отметил Владимир Княгинин. В этот перечень также вошли петербургские вузы - НИУ ИТМО, Политехнический университет Петра Великого, Горный университет императрицы Екатерины II и Морской технический университет.