Institutul de Fizică a Microstructurilor RAS

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 3 aprilie 2022; verificările necesită 2 modificări .

Institutul de Fizică a Microstructurilor RAS ( IPM RAS )

nume international	Institutul pentru Fizica Microstructurilor RAS (IPM RAS)
Fondat	1993
Director	A. V. Novikov
Angajații	~250
dr	~20
Locație	Rusia ,Nijni Novgorod
Adresa legala	GSP-105, Nijni Novgorod, 603950, Rusia
Site-ul web	ipmras.ru

Institutul de Fizică a Microstructurilor al Academiei Ruse de Științe (IPM RAS) a fost înființat în 1993 (Rezoluția Prezidiului Academiei Ruse de Științe nr. 173 din 28 septembrie 1993) pe baza Departamentului de Fizică Solidarului al Institutului de Fizică Aplicată al Academiei Ruse de Științe . S. V. Gaponov (membru corespondent al Academiei Ruse de Științe din 1994, academician din 2008, din 2009 consilier al Academiei Ruse de Științe) a devenit primul director al institutului . În 2009, IPM RAS a fost condus de profesorul Z. F. Krasilnik , în 2015 - de profesorul V. I. Gavrilenko , în 2016 - din nou de Z. F. Krasililnik. În 2020, V. I. Gavrilenko a devenit din nou director interimar, iar în 2021, A. V. Novikov a devenit șeful institutului .

Din 2016, institutul este o filială a Centrului Federal de Cercetare al IAP RAS .

IPM RAS face parte din Departamentul de Științe Fizice al Academiei Ruse de Științe , din 2009 - parte a Centrului Științific Nizhny Novgorod al Academiei Ruse de Științe (NSC RAS).

Institutul efectuează cercetări științifice fundamentale în domeniul fizicii suprafețelor, nanostructurilor în stare solidă , supraconductivității și opticii cu raze X multistrat , precum și în tehnologia și aplicarea filmelor subțiri, structurilor de suprafață și multistrat.

IPM RAS are 275 de angajați, inclusiv peste 140 de cercetători (21 de doctori și 73 de candidați la știință, 8 câștigători ai Premiului de Stat, 1 Premiu de stat al Federației Ruse pentru tinerii oameni de știință).

Structura

Institutul este format din 6 departamente științifice și 8 departamente de inginerie, financiare și economice. Institutul include un centru științific și educațional (REC), un Centru de Utilizare Colectivă (CKP) și un atelier de machete.

Departamentul de Fizica Semiconductorilor

Activitățile principale ale departamentului sunt dezvoltarea optoelectronicii cu siliciu în domeniul IR apropiat și dezvoltarea gamei teraherți folosind nanostructuri semiconductoare . Sunt în curs de dezvoltare metode de epitaxie prin fascicul molecular al structurilor emițătoare de lumină bazate pe SiGe/Si și Si:Er/Si, mecanismele de emisie și absorbție a luminii de către aceste structuri în domeniul IR apropiat și principiile fizice ale fotodetectorilor, diode emițătoare de lumină și lasere bazate pe acestea sunt în studiu. Se lucrează pentru a detecta și a studia radiația stimulată în intervalul de lungimi de undă milimetrice și submilimetrice în germaniu.

Laseruri terahertzi cu siliciu

La temperaturi scăzute (T ~ 4 K), radiația terahertz stimulată din monocristale de siliciu de tip n a fost observată pentru prima dată la institut, datorită populației inverse a stărilor excitate ale donatorilor sub pompare optică. Aceste studii sunt o continuare a studiilor acordate cu Premiul de Stat al URSS în domeniul științei și tehnologiei.

Lasere cu inversare

S-a obținut efectul radiației THz stimulate în n-Si sub excitație rezonantă optică și fotoionizare. Radiația laser se dezvoltă la tranzițiile 2p-1s (T2) (Si:P, Si:Sb) sau 2p-1s (T2) (Si:As, Si:Bi).

lasere Raman

S-a obținut efectul împrăștierii Raman (electron) stimulate în n-Si. Deplasarea Raman este determinată de diferența de energie dintre stările 1s(A1) și 1s(E).

Departamentul de fizică a supraconductorilor

Cercetarea departamentului se concentrează pe studierea fizicii supraconductivității și a fenomenelor magnetice în supraconductori masivi și mezoscopici , magneți și hibrizii lor (superconductor-metal normal, supraconductor-izolator și supraconductor-ferromagnet). Sunt investigate probleme legate de fizica stării vortexului în supraconductori și lichide superfluide , sisteme Josephson și generatoare bazate pe acestea. De asemenea, sunt studiate aspecte legate de fenomenele chirale din optică , fundamentele fizice și aplicațiile tehnologice ale sistemelor de fibră optică .

Diviziunea opticii cu raze X multistrat

Lucrările tehnologice și experimentale în domeniul opticii cu raze X a structurilor cu film subțire multistrat se concentrează atât pe studiul proprietăților fundamentale ale structurilor cu peliculă subțire în domeniul razelor X , cât și pe crearea unei baze pentru X- litografie cu raze . Institutul este unul dintre liderii mondiali în domeniul opticii cu raze X, realizările sale în acest domeniu fiind recunoscute pe scară largă de centrele științifice de top.

Departamentul de Tehnologia Nanostructurilor și Dispozitivelor

Departamentul studiază fenomene fizice noi în heterostructurile semiconductoare și supraconductoarele de înaltă temperatură pentru aplicare ulterioară în micro și optoelectronică. Activitățile principale ale departamentului sunt dezvoltarea metodelor de epitaxie pentru heterostructuri semiconductoare bazate pe In, Ga, Al-As, N și sisteme supraconductoare bazate pe YBaCuO. Departamentul efectuează, de asemenea, un studiu detaliat cuprinzător al proprietăților unor astfel de sisteme și al fabricării structurilor de testare.

Departamentul de Nanostructuri Magnetice

Direcțiile principale ale departamentului sunt crearea de nanostructuri magnetice limitate lateral cu un singur strat și multistrat de diferite forme, teoria fenomenelor de transport în structuri magnetice și studii experimentale ale proprietăților de transport ale nanostructurilor magnetice. Studiile teoretice sunt concentrate pe sisteme cu o distribuție necoplanară a magnetizării. Sunt în curs de dezvoltare tehnici pentru studierea stărilor magnetice ale nanoparticulelor magnetice cu un singur strat și multistrat folosind un microscop cu forță magnetică (MFM). Stările necoliniare din particulele magnetice cu trei straturi sunt studiate prin metoda MFM. Sunt în curs de dezvoltare metode pentru schimbarea stării magnetice a nanostructurilor cu o sondă a unui microscop cu forță magnetică . Sunt în curs de desfășurare studii experimentale privind efectele magnetoresistenței de tunel , efectul Hall topologic și alte fenomene de transport în nanostructurile magnetice.

Pentru prima dată, la institut au fost obținute particule magnetice artificiale multistrat cu o distribuție necoliniară a magnetizării și au fost create particule în formă de cruce cu o distribuție antivortex a magnetizării. Este demonstrată posibilitatea comutării particulelor în formă de cruce în starea antivortex.
Un număr de efecte noi au fost prezise în sistemele cu o distribuție necoplanară a magnetizării, cum ar fi rectificarea unui curent electric și fenomenul activității optice naturale.

Departamentul de Spectrometrie Terahertz

Direcția principală a departamentului este dezvoltarea metodelor de spectroscopie non-staționară a intervalului de frecvență THz: dezvoltarea sintetizatoarelor, generatoarelor de armonice bazate pe CPSR (superrețele cu semiconductoare cuantice), spectrometrelor pentru intervale de frecvență sub-THz și THz. Sunt în curs de desfășurare studii analitice pentru determinarea impurităților din substanțele de înaltă puritate, monitorizarea proceselor chimice in situ în hi-tech. Sunt studiate spectrele de rotație ale substanțelor toxice, ceea ce face posibilă, în special, detectarea compușilor nocivi din atmosferă. Diagnosticarea medicală non-invazivă bazată pe analiza aerului expirat este în curs de dezvoltare și sunt în curs de dezvoltare pentru a determina viabilitatea transplanturilor folosind analiza lichidului de spălare.

Școli științifice

Există două școli științifice la IPM RAS:

„Crearea fundațiilor fizice pentru depunerea structurilor metastabile de film multistrat și nanocluster, studiul proprietăților acestora”

Conducători: academician S. V. Gaponov , membru corespondent. RAS, N. N. Salașcenko

„Probleme științifice fundamentale ale dezvoltării optoelectronicii cu siliciu și dezvoltării gamei de teraherți folosind nanostructuri semiconductoare”

Șef: prof. Z. F. Krasilnik

Centru comunitar

Institutul are un Centru de Utilizare Colectivă (CCU) „Fizica și Tehnologia Micro- și Nanostructurilor”, înființat în 2003. O gamă largă de studii de micro și nanostructuri prin difracție de raze X, microscopie electronică analitică, microscopie cu sondă de scanare, spectroscopie optică, cu microunde și raze X, spectroscopie de masă cu ioni secundari, studii electrofizice ale microstructurilor semiconductoare, studii ale proprietăților magnetice și supraconductoare de filme și nanostructuri, măsurători optice de precizie.

Pregătirea personalului științific

Pe baza IPM RAS și a Universității de Stat din Nizhny Novgorod (NNSU) există un departament de bază interuniversitar „Fizica nanostructurilor și nanoelectronicei”. Peste 20 de angajați predau la UNN și conduc 3 departamente ale UNN. Institutul are studii postuniversitare în următoarele specialități:

Instrumente și metode de fizică experimentală
Radiofizica
Fizica materiei condensate
Fizica semiconductorilor
Electronică solidă, componente radio-electronice, dispozitive micro- și nano-electronice bazate pe efecte cuantice
electronică cuantică

Activitate de inovare

A fost dezvoltat și implementat un spectrometru de gaz în intervalul de teraherți, care funcționează pe efectul polarizării cu descompunere liberă . Sursa de radiații este un generator de armonici obținut folosind un multiplicator de frecvență bazat pe superrețele semiconductoare cuantice și un sintetizator de frecvență bazat pe un generator Gunn care funcționează în intervalul de frecvență 87-117,5 GHz.

Intervalul de frecvență de operare este de 1–2,5 THz.
Precizia setarii frecventei $10^{{-9}}$
Lățimea liniei instrumentale < 10 kHz.
Sensibilitate (l = 1 m, = 1 s) $T_{{\text{măsurători}}}/N_{{\text{puncte}}}$ $5\x ori 10^{{-10}}{\text{cm}}^{{-1}}$
Timp minim de măsurare $1\time 10^{{-6}}{\text{s}}$

LLC Research and Production Enterprise Technological Electronic Optical Systems LLC (NPP TEOS) a fost înființată în 2005 de un grup de angajați ai IPM RAS pentru a comercializa sistemul automat dezvoltat pentru controlul tehnologic al grosimii benzii de sticlă bazat pe interferometrie cu coerență scăzută. . Au fost create o serie de dispozitive pentru controlul calității procesului de fabricare a sticlei și monitorizarea proceselor tehnologice, care sunt utilizate direct în producție. Pe baza principiilor interferometriei tandem cu coerență scăzută, au fost dezvoltate echipamente pentru măsurarea de înaltă precizie, fără contact, a grosimii optice a obiectelor transparente.

Primul tip de dispozitive este conceput pentru a monitoriza grosimea benzii de sticlă flotată în zona fierbinte a formării acesteia (fabricată de LLC NPP TEOS). Datorită utilizării principiilor inovatoare protejate de brevete ale Federației Ruse, echipamentul depășește analogii mondiali în majoritatea caracteristicilor tehnice și economice cheie. Până în prezent, 13 complexe sunt operate la fabricile de sticlă din Rusia, Kârgâzstan și Belarus.

Al doilea tip de dispozitive este conceput pentru monitorizarea de înaltă precizie a temperaturii, controlul grosimii și îndoirea substraturilor transparente în procesele tehnologice de formare a nanostructurilor de film.

CJSC „X-Ray” a fost fondată de un grup de angajați ai IPM RAS în 1998 cu scopul de a promova oglinzi cu raze X multistrat și sisteme optice cu raze X bazate pe acestea, concepute pentru colimarea și focalizarea razelor X, pentru a piețele mondiale și interne. Diagnosticare cu plasmă cu raze X, analiză elementară fluorescentă cu raze X, astronomie cu raze X, microscopie și nanolitografia.

Astfel de sisteme sunt utilizate în:

A fost dezvoltată o tehnologie pentru fabricarea unei game largi de elemente de optică cu raze X multistrat pentru intervalul de lungimi de undă de 0,05–100 nm: oglinzi, colimatoare, structuri suspendate pentru filtrare, polarizare și defazare a radiațiilor X.
A fost dezvoltat un interferometru cu o undă de referință de difracție și s-au dezvoltat metode pentru studiul și corectarea formei suprafețelor elementelor optice și a aberațiilor de undă ale sistemelor optice de rezoluție ultraînaltă cu precizie subnanometrică.

Conferințe științifice organizate în mod regulat

Simpozion „Nanofizică și nanoelectronică” Arhivat 3 martie 2011 la Wayback Machine

Colaboratori de seamă

Directori

Gaponov, Sergey Viktorovich - Academician al Academiei Ruse de Științe , fondator al institutului și directorul acestuia în 1993-2009
Krasililnik, Zakhary Fishelevich - Membru corespondent al Academiei Ruse de Științe , director în 2009-2015 și în 2016-2020
Gavrilenko, Vladimir Izyaslavovich - regizor în 2015-2016, actorie. despre. directori în 2020-2021
Novikov, Alexey Vitalievich — Director din 2021

Membri ai Academiei de Științe a URSS și ai Academiei Ruse de Științe

Câștigători de premii

Chkhalo, Nikolai Ivanovich - laureat al Premiului A. G. Stoletov

Vezi și

Link -uri

Site-ul oficial al IPM RAS

Centrul Științific RAS Nijni Novgorod
IAP RAS IPM RAS IHVV RAS IMC RAS IPM RAS

Departamentul de Științe Fizice RAS
Organizații științifice	GAO RAS INASAN IZMIRAN IKI RAS IK RAS IOF RAS IAA RAS IAP RAS IRE RAS ISAN ITF IHPP RAS IPM RAS ISSP RAS IPP RAS INR RAS KIPT KazSC RAS NTsVO RAS PNPI SAO RAS FTI-i. Ioffe RAS FIAN
Secţia de Fizică Generală şi Astronomie Secţia Fizică Nucleară