Пленка, решающая глобальные проблемы

05.12.2021

Группа молодых ученых из Московского политеха нашла способ уменьшить себестоимость новых прочных материалов, используемых в аддитивных технологиях и при создании микро- и наносистем, и одновременно повысить их надежность.

Коллектив лаборатории исследования механических свойств материалов кафедры «Динамика, прочность машин и сопротивление материалов» Московского политехнического университета в январе 2022 года завершит первый этап исследований, способных усовершенствовать современные аддитивные технологии и технологии наноустройств и микросистемной техники. Молодые ученые изучают процессы растекания жидких фаз по поверхности кремния — основного материала, из которого сегодня производится большинство микроэлектронных устройств. Это позволит выявить закономерности взаимодействия поверхности твердых тел с металлическими расплавами и разработать новые методы синтеза твердофазных соединений и материалов, объясняет один из руководителей проекта, доцент кафедры «Физика» Московского политеха, кандидат физико-математических наук Марина Корячко. Полученные данные могут служить основой для разработки оптимальных технологических режимов работы полупроводниковых приборов и для получения современных функциональных материалов.

Проект рассчитан на два года и реализуется на средства президентского гранта, который Марина Корячко выиграла в январе. «Развитие микро- и наноэлектроники сегодня невозможно без развития технологии тонких проводящих пленок, применяемых в качестве соединений и контактов. Электротепловые нагрузки на активные элементы таких устройств постоянно увеличиваются, сокращая сроки их службы. Это глобальная проблема отрасли, и ученые всего мира уже давно пытаются ее решить. Наше исследование, посвященное наблюдениям за воздействием электрических полей на состояние проводниковых систем,— это вклад в общее дело, в развитие науки и промышленности,— говорит Марина Корячко.— Например, для автомобильной электроники, где в системах освещения, зажигания активно используются полупроводниковые элементы и структуры. С помощью наших разработок можно моделировать тепловые перегрузки элементов таких систем. Это позволит улучшить надежность элементов, повысить долговечность работы полупроводниковых элементов систем, а также облегчит диагностику выхода их из строя».

Для проведения экспериментов ученые Московского политеха сконструировали и собрали опытную установку токовой диагностики структур, для исследований также применяются методы оптической и электронной микроскопии (для выявления дефектов и анализа их состояния), методы цифровой голографической микроскопии, электрохимические методы и т. п.

Лаборатория, на базе которой выполняется проект, активно сотрудничает с институтами Российской академии наук (Институт машиноведения имени Благонравова, Институт динамики геосфер имени Садовского, Институт кристаллографии имени Шубникова, Институт проблем химической физики) и индустриальными партнерами — производителями и разработчиками осветительных и оптических приборов: компаниями НПК «Светодиодные технологии», «Автоматизированные решения», «Активная Оптика НайтН», «Люминофор».

На практике результаты исследований команды Марины Корячко могут быть использованы во многих сферах: в классической микроэлектронике, в создании наносистем, в аддитивных технологиях. За счет них возможно добиться снижения стоимости производства материалов, усовершенствовать технологии их производства, уверены ученые.

Проведение подобных исследований соответствует Стратегии научно-технического развития России, которая ставит перед страной цели «перехода к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, создания систем обработки больших объемов данных, машинного обучения и искусственного интеллекта».

Схожие технологии уже успешно внедрены во многих странах, однако в исследовании стоит вопрос о снижении стоимости такого производства и поиске новых прочных материалов, которые можно использовать при производстве микро- и наносистем, в аддитивных технологиях. Реализация проекта ученых Московского политеха позволит России занять ведущие позиции на мировой арене в данной области.

По материалам Московского политехнического университета