Kukushkin, Serghei Arsenievici

Kukușkin Serghei Arsenievici
Data nașterii	9 martie 1954 (68 de ani)( 09.03.1954 )
Locul nașterii	Leningrad
Țară	URSS Rusia
Sfera științifică	tranziții de fază , pelicule subțiri , heterostructuri
Loc de munca	IPMash RAS , SPbAU RAS
Alma Mater	Institutul de Tehnologie
Grad academic	Doctor în științe fizice și matematice  (1992)
Titlu academic	profesor  (1996)
Premii și premii	Premiul Academiei Ruse de Științe. P.A. Reliant (2010) Premiul guvernului din Sankt Petersburg. A.F. Ioffe (2014) Lucrător onorat al științei al Federației Ruse (2016)

Sergey Arsenievich Kukushkin (n . 9 martie 1954 , Leningrad , URSS [1] ) este un fizician și chimist rus , specialist în teoria cinetică a tranzițiilor de fază de ordinul întâi, creșterea peliculelor subțiri și nanostructurilor, laureat al premiilor de stat. pentru descoperirea, explicarea și implementarea producerii unei reacții topochimice de monoxid de carbon (monoxid de carbon) cu o suprafață de siliciu conform principiului auto-asamblarii endotaxiale ( chemoepitaxiale ) a atomilor de substituție cu formarea unui nanofilm de carbură de siliciu [2] ] [3] , care poate deveni baza circuitelor integrate , suplimentând sau înlocuind siliciul [4] [5] [6] .

Biografie

Părinți

Părintele - Arseniy Ivanovich Kukushkin (1924-2012) - candidat la științe geologice și mineralogice [7] , a lucrat la VSEGEI din 1957, veteran al celui de -al Doilea Război Mondial  - a servit în detașamentul skerry al Kronstadt MOR KBF , medalie „ Pentru apărare din Leningrad ” [8] .

Prezența în colecția de acasă a tatălui a unei fosile de copac din perioada triasică [3] , în care substanțele organice au fost complet înlocuite cu minerale anorganice fără a perturba structura originală a țesuturilor , l-a condus ulterior pe Kukushkin la ideea de a utiliza un principiu similar de substituirea atomilor în chimia stării solide [4] .

Mama - Margarita Kukushkina (1925-2007) - Doctor în științe istorice [9] , arheograf celebru - cercetător sursă [10] , șef. Departamentul de Manuscris și Cărți Rare a Academiei de Științe a URSS în anii 1970-1986, responsabil. ed. reproducere în facsimil a Letopiseţei Radzivilov .

Educație, activitate științifică și pedagogică

În 1977 a absolvit Institutul de Tehnologie Chimică Banner Roșu din Leningrad [1] .

În 1982, și-a susținut teza de doctorat în domeniul fizicii stării solide [11] la Institutul Politehnic Harkov din cadrul Departamentului de Fizica Metalelor și Semiconductoarelor (până în 1982, Departamentul de Fizica Metalelor).

În 1991 și-a susținut teza de doctorat [12] la Institutul Fizico-Tehnic A.F.Ioffe .

După aceea, a condus laboratorul „Transformări structurale și de fază în materie condensată” al noului Institut de Probleme de Inginerie Mecanică al Academiei Ruse de Științe [1] .

În 2005, el a dezvoltat și brevetat o metodă pentru producerea unei pelicule de carbură de siliciu prin recoacere a carbonului poros pe o suprafață de siliciu [13] .

În 2008, a publicat și a brevetat o nouă metodă de producere a unei pelicule de carbură de siliciu în reacția siliciului cu monoxidul de carbon [14] .

În 2012, a publicat o lucrare în care un LED cu nitrură de galiu a fost produs pentru prima dată pe siliciu cu un strat tampon de carbură de siliciu [15] .

Pe lângă IPMash RAS, lucrează la SPbAU RAS , unde din 2010 a dezvoltat și predat cursul de prelegeri „Tranziții de fază” [16] , și are și afilieri ale SPbPU , ITMO .

Co-fondator al New Silicon Technologies LLC , care a primit un grant Skolkovo [17] , precum și un fond de supraveghere [18] .

Organizarea conferințelor internaționale despre nucleare : NPT98, NPT2002, MGCTF'19 - ultima dintre acestea fiind dedicată memoriei lui V. V. Slezov [19] [20]  - profesor și coautor [21] .

Din 2020, el este autorul a aproximativ 500 de lucrări științifice cu un indice H de 22 [22] [23] , precum și a peste 20 de brevete [24] .

Semnificația obținerii filmelor de carbură de siliciu

Carbura de siliciu are rezistență, conductivitate termică, temperaturi de funcționare și o bandă interzisă de cel puțin 2 ori mai mare decât cea a siliciului [25] , ceea ce o face baza semiconductoare preferată pentru microelectronică . De asemenea, prezintă rezistență la radiații permițând aplicații în industriile spațiale și nucleare [26] . În optoelectronică , carbura de siliciu este mai bună decât safirul pentru creșterea cristalelor de nitrură de aluminiu și nitrură de galiu de înaltă calitate [25] , pentru care japonezii au primit Premiul Nobel pentru Fizică în 2014 .

Cu toate acestea, nu a existat un analog al Silicon Valley bazat pe carbură de siliciu, deoarece, în primul rând, se găsește rar în natură în forma sa pură și, în al doilea rând, nu poate fi obținut sub formă cristalină prin metoda obișnuită Czochralski dintr-o topitură, deoarece carbura de siliciu la temperaturi ridicate nu se topește, ci se sublimează dintr-o stare solidă de agregare . Monopolul pe piața carburii de siliciu și a LED-urilor bazate pe aceasta rămâne compania americană Cree , care implementează tehnologia de producere a cristalelor în vrac, dezvoltată înapoi în URSS la LETI de Yu. M. Tairov [27] .

Cu toate acestea, cristale scumpe în vrac nu sunt necesare dacă este posibil să se obțină o peliculă de carbură de siliciu pe siliciu, care, din punct de vedere al costului, nu va depăși cu mult prețul plachetei de siliciu în sine. De obicei, filmele cristaline sunt obținute prin diferite metode de epitaxie , adică depunerea strat cu strat pe suprafața substratului . Cu toate acestea, discrepanța dintre structurile cristaline ale filmului și substrat duce la formarea de fisuri și dislocări în film. Dislocațiile sunt critice pentru proprietățile semiconductoarelor din cauza curenților de scurgere .

Această problemă poate fi rezolvată prin alte metode de producție a filmului, cum ar fi endotaxia / chemoepitaxia (se formează o peliculă de pe suprafața substratului datorită reacției substanței depuse cu acesta) și pendeoepitaxia care necesită mai multă muncă (acumularea). de pelicule cu punte peste nanopili sau măști neumezicabile aplicate pe substrat).

Dacă este necesar, substratul de siliciu poate fi îndepărtat de pe film prin gravare .

Obținerea unui film de SiC în reacția Si cu CO

Potrivit lui S. A. Kukushkin [4] , descoperirea reacției a fost dată aproape întâmplător. Ideea obsesivă despre necesitatea de a combina siliciul Si cu carbonul C prin recoacere a acestora într-un cuptor cu vid a apărut în ciuda înțelegerii clare că la temperaturi de ordinul 1000–1250 °C, nici o reacție chimică, nici difuzie între aceste substanțe. ar trebui să apară. Cu toate acestea, în ciuda tuturor, s-a format un strat de SiC pe suprafața de Si ca rezultat al recoacerii experimentale. După cum sa dovedit, a existat un vid prost în cuptor, iar aerul cu oxigen O a oxidat carbonul în monoxid de carbon CO, care reacționează bine cu siliciul [2] [14] :

Această reacție are loc datorită faptului că atomii de O transportă cu ei jumătate din atomii de Si aproape de suprafață, formând locuri libere în rețeaua cristalină , unde atomii de C sunt apoi încorporați, formând o peliculă monocristalina de SiC cu o grosime de ~150. nm. Acest proces nu este banal și este determinat de interacțiunea defectelor punctuale încorporate ale cristalului , care este într-o stare metastabilă înainte de cristalizarea sa într-un film. Când se formează o peliculă din structura originală a substratului , datorită faptului că distanța interatomică în SiC este cu 20% mai mică decât cea în Si, începe să se micșoreze și, deoarece stratul de SiC este mult mai puternic decât Si, această compresie nu duce la defecte ale filmului (ca în cazul creșterii treptate a straturilor monomoleculare prin heteroepitaxie standard ), dar la ruperea siliciului sub film cu formarea de pori sub acesta. O peliculă care atârnă liber peste goluri, ca o punte pe grămezi , este eliberată de deformațiile rezultate din nepotrivirea dintre rețelele cristaline ale filmului și substrat și, de asemenea, atenuează pe jumătate deformațiile care apar atunci când placa compozită se răcește din cauza diferenței de coeficienții de dilatare termică a materialelor. Astfel, rezultatul calitativ obținut artificial prin pendeoepitaxie apare în mod natural cu această chemoepitaxie - sistemul film- substrat însuși încearcă să evite legarea limită în timpul formării.

Premii și premii

• Profesor Soros (1997) [1]
• Premiul Academiei Ruse de Științe. P. A. Rebinder (2010) pentru ciclul de lucrări „Auto-asamblarea chimică a unei suprafețe cristaline: o nouă metodă de nucleare dirijată a filmelor epitaxiale” [28]
• Premiul Guvernului din Sankt Petersburg . A.F. Ioffe (2014) pentru rezultate științifice remarcabile în domeniul științei și tehnologiei (nominalizare în fizică și astronomie) [29]
• Lucrător onorat al științei al Federației Ruse Prin Decretul președintelui Federației Ruse din 4 iulie 2016 nr. 320 „Cu privire la acordarea premiilor de stat ale Federației Ruse” [30]
• Șeful multor granturi câștigate în diferiți ani de către RFBR , RSF , programe de cercetare fundamentală ale Prezidiului Academiei Ruse de Științe etc. [16]

Monografii și recenzii

• S. A. Kukushkin, V. V. Slezov. Sisteme dispersate pe suprafața solidelor (abordare evolutivă): mecanisme de formare a peliculelor subțiri. Sankt Petersburg: Știință. 1996. - 304 p. [21]
• SA Kukushkin, AV Osipov. Formarea de noi fază pe suprafețe solide și condensare în peliculă subțire // Progress in Surface Science 51(1), 1-107 (1996)
• S. A. Kukushkin, A. V. Osipov. Termodinamica și cinetica tranzițiilor de fază de primul fel pe suprafața solidelor // Chemical Physics 15(9), 5-104 (1996)
• S. A. Kukushkin, A. V. Osipov. Procese de condensare a peliculelor subțiri // Uspekhi fizicheskikh nauk 168(10), 1083-1116 (1998)
• SA Kukushkin, AV Osipov. Cinetica de nucleare a nanofilmelor. În „Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology”, editat de HS Nalwa, SUA, V. 8, pp. 113-136, ISBN 1-58883-001 (2004)
• SA Kukushkin, AV Osipov. Cinetica de nucleare și creștere a nanofilmelor. În „Teoria și aplicațiile nucleelor”, editat de JWP Schmelzer, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, pp. 215-253 (2005)
• SA Kukushkin, AV Osipov, VN Bessolov, BK Medvedev, VK Nevolin, KA Tcarik. Substrate pentru epitaxia nitrurii de galiu: noi materiale și tehnici // Review of Advanced Materials Science 16(1), 1-32 (2008)
• S. A. Kukushkin, A. V. Osipov. Tranziții de fază și nuclearea nanostructurilor catalitice sub influența factorilor chimici, fizici și mecanici // Kinetics and Catalysis 49(1), 85—98 (2008)
• SA Kukushkin, AV Osipov. Teoria transformărilor de fază în mecanica solidelor și aplicațiile sale pentru descrierea fracturii, formarea nanostructurilor și creșterea filmelor subțiri semiconductoare // Materiale de inginerie cheie 528, 145-164 (2012)
• S. A. Kukushkin, A. V. Osipov, N. A. Feoktistov. Auto-asamblarea chimică a unui film monocristal: o nouă metodă de nucleare dirijată: de la teorie la practică // Russian Chemical Journal 57(6), 32—64 (2013)
• VN Bessolov, EV Konenkova, SA Kukushkin, AV Osipov și SN Rodin. Nitrură de galiu semipolară pe siliciu: tehnologie și proprietăți // Reviews on Advanced Materials Science 38, 75-93 (2014).
• S. A. Kukushkin, A. V. Osipov, N. A. Feoktistov. Sinteza peliculelor epitaxiale de carbură de siliciu prin metoda substituției atomilor din rețeaua cristalină de siliciu // FTT 56 (8), 1457 (2014) [2]
• SA Kukushkin, AV Osipov. Teoria și practica creșterii SiC pe Si și aplicațiile sale la filmele semiconductoare cu decalaj larg // J. Phys. D:Aplic. Fiz. 47, 313001 (2014) [3]

Note

1. ↑ 1 2 3 4 Biografia lui S. A. Kukushkin pe site-ul IPME RAS
2. ↑ 1 2 3 S.A. Kukushkin, A.V. Osipov, N.A. Feoktistov. Sinteza peliculelor epitaxiale de carbură de siliciu prin metoda substituției atomilor din rețeaua cristalină de siliciu  // FTT : journal. - 2014. - T. 56 (8) . - S. 1457 . (Rusă)
3. ↑ 1 2 3 S.A. Kukushkin, A. V. Osipov. Teoria și practica creșterii SiC pe Si și aplicațiile sale la filmele semiconductoare cu decalaj larg  // J. Phys  . D:Aplic. Fiz. : jurnal. - 2014. - Vol. 47 . — P. 313001 .
4. ↑ 1 2 3 S. A. Kukushkin în programul științific popular „Matrix of Science” al canalului „Sankt Petersburg”
5. ↑ Interviu cu prof. S.A. Kukușkin. De la auto-asamblarea nanostructurilor la  nanomotor (neopr.)  // Nanotehnologii rusești. - 2008. - V. 11-12 . - S. 46 . Arhivat din original pe 18 august 2016.
6. ↑ A. Polishchuk. Dispozitive semiconductoare pe bază de carbură de siliciu — prezentul și viitorul electronicii de putere  // Componente și tehnologii: jurnal. - 2004. - T. 8 . - S. 40 . (Rusă)
7. ↑ Kukushkin A.I. Complexul de gneis din regiunea Lacului Pulong superior din Karelia de Nord: geologie, petrolologie, istorie a dezvoltării, metodologie de studiu: disertație ... candidat la științe geologice și mineralogice  : [ rus. ] . - Leningrad, 1973. - 243 p.
8. ↑ A. I. Kukushkin pe site-ul Complexului Muzeal „Drumul Memoriei”
9. ↑ Kukushkina M.V. Bibliotecile monahale din nordul Rusiei din secolele XVI-XVII. : eseuri de istoria culturii cărţii : disertaţie ... Doctor în ştiinţe istorice  : [ rus. ] . - Leningrad, 1975. - 472 p.
10. ↑ Lecturi științifice dedicate aniversării a 95 de ani de la M.V. Kukushkina „Jumătate de secol între manuscrise și pentru manuscrise: M.V. Kukushkin în Biblioteca Academiei de Științe” . Preluat: 10 martie 2021. (nedefinit)
11. ↑ Kukushkin S. A. Transferul de masă de difuzie în filmele insulare: pe exemplul compușilor A⁴B⁶, A²B⁶, oxidarea lui A²B⁶: disertație ... candidat la științe fizice și matematice  : [ rus. ] . - Leningrad, 1982. - 152 p.
12. ↑ Kukushkin S. A. Procese evolutive în ansambluri de particule dispersate pe suprafața solidelor: Etapa târzie: disertație ... doctor în științe fizice și matematice  : [ rus. ] . - Leningrad, 1991. - 407 p.
13. ↑ S.A. Kukushkin, A.V. Osipov, S.K. Gordeev, S.B. Korchagin. Metoda heteroepitaxiei de neechilibru a carburii de siliciu pe siliciu  // Letters to ZhTF : journal. - 2005. - H. 31 (20) . - S. 6 . (Rusă)
14. ↑ 1 2 S.A. Kukushkin, A.V. Osipov. O nouă metodă pentru epitaxia în fază solidă a carburii de siliciu pe siliciu: model și experiment  // Letters to ZhTF : journal. - 2008. - T. 50 (7) . - S. 1188 . (Rusă)
15. ↑ S.A. Kukushkin, A.V. Osipov, S.G. Jukov, E.E. Zavarin, V.V. Lundin, M.A. Sinitsyn, M.M. Rozhavskaya, A.F. Tsatsulnikov, S.I. Troshkov, N.A. Feoktistov. LED pe bază de nitruri III pe un substrat de siliciu cu un nanostrat epitaxial de carbură de siliciu  // Letters to ZhTF : journal. - 2012. - T. 38 (6) . - S. 90 . (Rusă)
16. ↑ 1 2 Kukushkin S.A. pe site-ul SPbAU RAS im. Zh.I. Alferov . Preluat: 10 martie 2021. (nedefinit)
17. ↑ Compania este membră a Composite Cluster of St. Petersburg (link inaccesibil) . Preluat la 16 iulie 2016. Arhivat din original la 17 septembrie 2016. (nedefinit) 
18. ↑ Fundația pentru Sprijinul Științei și Educației din Sankt Petersburg (link inaccesibil) . Preluat la 16 iulie 2016. Arhivat din original la 29 mai 2017. (nedefinit) 
19. ↑ L.N. Davydov, S.A. Kukușkin. Conferința internațională „Mecanisme și probleme neliniare de nucleare, creștere a cristalelor și a peliculelor subțiri”, dedicată memoriei remarcabilului fizician teoretic Profesor V.V. Slyozova  (engleză)  // Fizica stării solide. - 2019. - Vol. 61 , iss. 12 . — P. 2269 . — ISSN 0367-3294 . doi : 10.21883 /ftt.2019.12.48531.01ks .
20. ↑ Site-ul conferinței MGCTF'19 . Preluat: 10 martie 2021. (nedefinit)
21. ↑ 1 2 S.A. Kukushkin, V.V. Lacrimi. Sisteme dispersate pe suprafața solidelor (abordare evolutivă): mecanisme de formare a peliculelor subțiri . - Sankt Petersburg: Nauka, 1996. - 304 p.
22. ↑ Kukushkin S.A. pe site-ul Corps of Natural Science Experts . Preluat: 10 martie 2021. (nedefinit)
23. ↑ Publicații de S.A. Kukushkin, inclus în RSCI, pe elibrary.ru . Preluat: 10 martie 2021. (nedefinit)
24. ↑ Lista de brevete ale S. A. Kukushkin în serviciul de căutare Yandex.Patents . (nedefinit)
25. ↑ 12 S.A. _ Kukushkin, AV Osipov, VN Bessolov, BK Medvedev, VK Nevolin, KA Tcarik. Substrate pentru epitaxia nitrurii de galiu: noi materiale și tehnici  //  Reviews on Advanced Materials Science: jurnal. - 2008. - Vol. 17 . — P. 1 .
26. ↑ Sellin PJ, Vaitkus J. Materiale noi pentru detectoare cu semiconductor dur de radiație   // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A : jurnal. - 2006. - Vol. 557 . — P. 479 .
27. ↑ O. Ruban. America a dovedit că putem. Succesele extraordinare ale lui Cree, a cărui tehnologie cheie are rădăcini sovietice, demonstrează că inovațiile noastre pot fi folosite pentru a crește lideri mondiali în domeniul tehnologiei înalte  // Expert: revistă. - 2006. - T. 45 . - S. 56 . (Rusă)
28. ↑ Laureații Premiului Rebinder pe site-ul RAS
29. ↑ Câștigătorii premiilor St. Petersburg 2014 pe site-ul web al Administrației din Sankt Petersburg
30. ↑ Decretul Președintelui Federației Ruse din 4 iulie 2016 Nr. 320 pe site-ul Președintelui Rusiei