Научно-исследовательская работа кафедры ФЭТ

Высокий уровень научных исследований, выполняемых на кафедре, хорошо известен как в нашей стране, так и за рубежом. Об этом свидетельствует высокий индекс цитирования публикаций сотрудников кафедры, большинство из которых издается в ведущих отечественных и зарубежных журналах физического и физико-технического профилей.

Сотрудники кафедры принимают деятельное участие в международном научном сотрудничестве с партнерами из Англии, Германии, США, Финляндии, Франции, Швеции и других стран.

В результате многолетних исследований на кафедре сформировалась научная школа «Микроэлектроника СВЧ», которая с 2006 года входит в число ведущих научных школ Российской Федерации и финансируется правительством РФ.

В настоящее время на кафедре ФЭТ ведутся научные исследования в следующих направлениях:

  • Исследование спин-волновых процессов в слоистых структурах и разработка на их основе приборов и устройств обработки сверхвысокочастотных (СВЧ) сигналов;
  • Исследование и разработка технологических процессов формирования многослойных пленочных структур;
  • Исследование физических свойств новых сверхпроводящих, диэлектрических и сегнетоэлектрических материалов и разработка СВЧ устройств на их основе;
  • Исследования в области волновой электроники, интегральной оптики и радиофизики сложных сред.

 

Основные НИР, выполненные кафедрой ФЭТ за последние 8 лет

2016

  • Грант РФФИ 16-29-05147 "Разработка физико-химических основ технологии структурированных сегнетоэлектрических пленок на алмазоподобных подложках для мощных сверхвысокочастотных применений", 2016 г.

    Аннотация проекта

    Проект направлен на разработку физико-химических основ технологии структурированных сегнетоэлектрических пленок на алмазоподобных подложках и многослойных структур на их основе для применения в сверхвысокочастотной электронике.

    Предлагаемая в данной работе идея создания сегнетоэлектрических сверхвысокочастотных устройств на алмазоподобных подложках (карбид кремния и синтетический алмаз) является принципиально новой. Интеграция этих материалов может привести к радикальному улучшению рабочих характеристик устройства за счет сочетания потенциальных преимуществ сегнетоэлектриков на сверхвысоких частотах и уникальных свойств алмазоподобных материалов. Основными достоинствами таких устройств будут являться высокие уровни допустимой рабочей мощности, низкие диэлектрические потери, высокое быстродействие и простота технологии изготовления элементов.

    В проекте планируются: построение моделей кристаллизации пленок твердых растворов оксидных сегнетоэлектриков на алмазоподобных подложках; исследование механизмов дефектообразования в объеме пленки и на границах раздела многослойных структур; разработка методов структурирования пленки в процессе роста с целью минимизации дефектов структуры и достижения наилучших электрофизических характеристик материала; создание технологии многослойных сверхвысокочастотных структур на основе структурированных многокомпонентных сегнетоэлектрических пленок.

    В работе предлагается новый подход к формированию многокомпонентных сегнетоэлектрических покрытий, в котором изменение технологических условий в процессе осаждения пленки позволяет управлять ее структурой и получать бездефектные покрытия с переменными по толщине свойствами (параметрами решетки, компонентным и фазовым составом). Это дает возможность согласовывать кристаллические решетки широкого спектра сегнетоэлектрических пленочных материалов и различных подложек и управлять такими электрофизическими характеристиками сегнетоэлектрических структур, как нелинейность, потери, быстродействие, температурная зависимость свойств. Реализация предлагаемого подхода позволит получить материалы с качественно новыми параметрами, оптимальными для сверхвысокочастотных применений.

    Возможности получения запланированных результатов базируются на оригинальных подходах авторов проекта к технологии осаждения сегнетоэлектрических слоев многослойной структуры, включающих способы наноструктурирования растущих пленок в процессе осаждения, на уникальном опыте и методиках авторского коллектива в области исследования структурных и электрофизических свойств сегнетоэлектриков в широком диапазоне сверхвысоких частот и в области дизайна сегнетоэлектрических сверхвысокочастотных устройств.

    Работа направлена на решение актуальных фундаментальных проблем материаловедения, радиофизики и электроники твердого тела, связанных с изучением как физико-химических свойств перспективных материалов, так и электродинамических параметров многослойных структур на их основе. Наряду с получением новых знаний в указанных областях, результаты работы лягут в основу разработки нового поколения мощных СВЧ устройств, обладающих принципиально лучшими характеристиками по сравнению с существующими сегодня аналогами.

  • Грант РФФИ 16-08-00808 "Разработка физико-технологических основ создания туннельных переходов в ультратонких сегнетоэлектрических плёнках для устройств энергонезависимой памяти", 2016 г.

    Аннотация проекта

    В проекте планируется исследование фундаментальных проблем создания технологии ультратонких сегнетоэлектрических плёнок и формирования на их основе туннельных переходов для использования в устройствах энергонезависимой памяти. Авторами проекта предлагается новый подход, в котором изменение технологических условий в процессе осаждения сегнетоэлектрической пленки позволяет управлять ее структурой (параметрами решетки, компонентным и фазовым составом, морфологией поверхности) с целью согласования кристаллических решеток осаждаемых слоев и минимизации дефектов на интерфейсах и, таким образом, получать покрытия, обладающие сегнетоэлектрическими свойствами при толщине порядка десяти моноатомных слоёв.

  • Грант РФФИ 16-07-00617 "Разработка физико-технологических основ получения новых пленочных сегнетоэлектрических материалов для сверхвысокочастотных применений", 2016 г.

    Аннотация проекта

    Проект направлен на изучение физико-химических процессов, протекающих при формировании новых многокомпонентных сегнетоэлектрических пленочных материалов, и разработку основ технологии создания сверхвысокочастотных устройств на их основе. В проекте планируются: построение моделей кристаллизации пленок твердых растворов тианатов-цирконатов и титанатов-станнатов бария и стронция на диэлектрических и проводящих слоях; исследование механизмов дефектообразования в объеме пленки и на границах раздела многослойных структур; структурирование пленки в процессе роста (управление параметрами ячейки, компонентным и фазовым составом) с целью согласования кристаллических решеток пленок и подложек/подслоев и минимизации дефектов структуры в объеме пленки и на границах раздела и достижения наилучших электрофизических характеристик материала; создание технологии сверхвысокочастотных структур на основе структурированных новых сегнетоэлектрических пленочных материалов.

    Предлагаемый в проекте подход к разработке технологии новых сегнетоэлектрических сверхвысокочастотных структур заключается, во-первых, в получении новых знаний о структурных и электрофизических свойствах перспективных пленочных материалов для сверхвысокочастотной электроники; во-вторых, в структурировании пленок за счет управления потоками компонентов, приходящих на подложку и процессами конденсации и роста пленок и в контроле процессов возникновения вторичных многокомпонентных фаз на подложке, в-третьих, во всестороннем исследовании характеристик полученных структур и их связи с технологическими параметрами.

    В результате реализации проекта планируется создание основ технологии сегнетоэлектрических структур на основе новых материалов, что откроет возможности для разработки сверхвысокочастотных устройств с характеристиками (вносимые потери, температурная стабильность, быстродействие, мощностные характеристики), принципиально лучшими по сравнению с существующими аналогами.

2015

  • Грант РФФИ "Исследование хаотической динамики и солитонных процессов в ферромагнитных пленках и мультиферроидных структурах", 2015 г.
  • Грант РФФИ  «Проект организации IV Всероссийской конференции «Электроника и микроэлектроника СВЧ»», 2015 г.
  • Грант РФФИ  "Моноклинная фаза в субмикронных слоях твердых растворов на основе титаната бария". 2015-2017 гг.
  • ДОГОВОР  «Исследование нелинейных свойств сегнетоэлектрических композитов» между СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и ООО «Динитекс». Окончание работ по договору – май 2015 года.
  • ДОГОВОР «Разработка документации экспериментальных образцов элементов АФАР ГСН, в части антенного полотна и устройств сопряжения и управления ППМ, создание технологического оборудования и технологического процесса для их изготовления, а также разработка программы и методики их испытаний» между СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и ОАО «Концерн «Гранит-Электрон». 2015-2016 гг.
  • Проект РНФ "Разработка научных основ высокомощных систем вакуумно-плазменного реактивного распыления металлических мишеней для синтеза многофункциональных покрытий", 2015-2017 гг.
  • Проект РНФ  "Исследование механизмов формирования оксидных наногетероструктур и разработка эффективных преобразователей солнечной энергии на их основе", 2014-2016 гг.
  • Грант Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых  "Твердотельные охлаждающие устройства на основе электрокалорического эффекта в сегнетоэлектрических материалах". 2015-2016 гг.

2014

  • Грант Президента РФ « Исследование гигагерцовых и терагерцовых волновых явлений в микро- и наноэлектронике и разработка электронно управляемых приборов на их основе», 2014г.
  • Грант РФФИ «Исследование солитонов огибающей и хаотической динамики электромагнитно-спиновых волн в феррит-сегнетоэлектрических структурах, 2014-2015гг.
  • Грант РФФИ «Исследование дипольно-обменных спиновых волн в анизотропных ферромагнитных микроволноводах и электромагнитно-спиновых волн в электронно управляемых планарных многослойных структурах из микроразмерных диэлектрических и магнитных пленок», 2014-2016гг.
  • Грант РФФИ «Организация III Всероссийской конференции "Электроника и микроэлектроника СВЧ», 2014г
  • Грант РНФ «Исследование физики стабильных многоволновых нелинейных и хаотических явлений в волноведущих структурах на основе тонких ферромагнитных пленок, направленное на их возможные приложения в микроэлектронике», 2014-2016гг.
  • Проект Минобрнауки РФ "Исследование и разработка малошумящего микроэлектронного электронно-управляемого сверхвысокочастотного генератора», 2014-2016гг.
  • Грант РФФИ « Исследование релаксационного механизма ограничения нелинейного сдвига частоты колебаний намагниченности», 2014г.

2013

  • Грант РФФИ «Разработка физико-химических основ структурирования многокомпонентных пленочных сегнетоэлектрических материалов и управления их свойствами», 2013-2015гг.

  • Грант РФФИ «Теоретическое и экспериментальное исследование распространения и взаимодействия линейных и нелинейных электромагнитных и спиновых волн в многослойных мультиферроидных микро- и наноструктурах», 2013-2015гг.

2012

  • Проект Минобрнауки «Теоретическое и экспериментальное исследование сверхвысокочастотных (СВЧ) линейных и нелинейных волновых процессов в тонкопленочных ферритовых и искусственных монолитных мультиферроидных структурах, обладающих эффективным двойным электронным управлением, для применений в различных СВЧ радиоэлектронных приборах и устройствах», 2012 г.
  • Проект Минобрнауки «Исследование линейных и нелинейных сверхвысокочастотных и терагерцовых электромагнитно-спиновых волн в микро- и наноструктурах на основе тонкопленочных нелинейных диэлектриков с целью построения принципиально новых электронно управляемых элементов, приборов и гибридных устройств», 2009-20013гг.
  • Проект Минобрнауки «Исследование сверхвысокочастотных свойств пространственно-периодических структур на основе ферритовых и искусственных мультиферроидных сред», 2009-2013гг.
  • Грант РФФИ «Исследование линейных и нелинейных волновых явлений в пространственно-периодических структурах на основе искусственных мультиферроидных сред», 2012-2013 гг.
  • Проект Минобрнауки «Исследование функциональных наноматериалов на основе сложных оксидов», 2012гг.
  • Проект Минобрнауки «Новые функциональные материалы и устройства на основе наноразмерных пленочных структур с сегнетоэлектрическими, ферромагнитными и мультиферроидными свойствами», 2012-2013гг.
  • Проект Минобрнауки «Технология и исследования многослойных феррит-сегнетоэлектрических структур», 2011 – 2012 гг.
  • Проект Минобрнауки «Разработка, теоретическое и экспериментальное исследование новых функциональных метаматериалов для построения микроэлектронных приборов аналоговой обработки сигнала на сверхвысоких частотах», 2012 – 2013гг.
  • Госконтракт «Электрически перестраиваемые СВЧ резонаторы и фильтры на объемных акустических волнах», 2011-2013гг.
  • Грант РФФИ «Синтез и исследование новых газочувствительных, фото- и электрохромных нанокомпозиционных материалов на основе пленок WO3», 2012-2014гг.

2011

  • Госконтракт «Электрически перестраиваемые СВЧ резонаторы и фильтры на объемных акустических волнах», 2011 – 2013гг.
  • Грант РФФИ «Разработка физических принципов построения новых микроэлектронных устройств обработки сверхвысокочастотных сигналов на основе мультиферроидных материалов и структур», 2011-2013 гг.
  • Грант РФФИ «Исследование сверхвысокочастотных нелинейных волновых и резонансных явлений в ферромагнитных пленках и тонкопленочных структурах на их основе», 2011-2013гг.
  • Госконтракт «Исследование дисперсии гибридных волн в слоистых структурах ферромагнетик-сегнетоэлектрик и разработка приборов управляемых электрическим и магнитным полями», 2011-2013гг.
  • Госконтракт «Исследование сверхвысокочастотных (СВЧ) свойств микро- и наноструктурированных нелинейных диэлектриков и возможностей построения принципиально новых СВЧ приборов на их основе», 2011 – 2012гг.

2010

  • Госконтракт «Новые емкостные преобразователи тепловой энергии в электрическую на основе сегнетоэлектрических пленок», 2010-2012г.
  • Грант президента РФ для государственной поддержки ведущих научных школ РФ. "Сверхвысокочастотные явления в микро- и наноэлектронике", 2010г.
  • Госконтракт «Исследование дисперсии гибридных волн в слоистых структурах ферромагнетик-сегнетоэлектрик и разработка приборов управляемых электрическим и магнитным полями», 2010 г.
  • Госконтракт «Технология субмикронных кристаллических сегнетоэлектрических плёнок для сверхвысокочастотных устройств систем телекоммуникаций и радиолокации», 2009-2011гг.

2009

  • Грант Президента РФ по поддержке ведущих научных школ РФ “Исследование сверхвысокочастотных (СВЧ) явлений в тонкопленочных микро- и наноструктурах для СВЧ микроэлектронных приборов и устройств создание физических основ новых микроэлектронных приборов” 2008-2009 гг.
  • Проект Минобразования "Исследование нелинейной динамики сверхвысокочастотных волн намагниченности и сверхвысокочастотных гибридных электромагнитно-спиновых волн в ферромагнитных пленках и феррит-сегнетоэлектрическик слоистых структурах", 2008-2010гг.
  • Грант РФФИ “Исследование стационарных и нестационарных нелинейных спин-волновых процессов в тонких ферромагнитных пленках и волноведущих структурах на их основе”, 2008-2010гг.
  • Госконтракт «Исследование линейных и нелинейных сверхвысокочастотных волновых и резонансных явлений (СВЧ) в микро- и наноструктурах, направленное на разработку принципиально новых управляемых пассивных и активных СВЧ элементов и устройств на их основе», 2009-2011гг.
  • Госконтракт «Новые СВЧ приборы на основе явлений нелинейной электродинамики сегнетоэлектрических и ферромагнитных пленочных структур», 2009г.
  • Проект Рособразования «Исследование линейных и нелинейных сверхвысокочастотных спин-волновых явлений в тонких ферромагнитных пленках и магнонных кристаллах на их основе», (2009-2011гг.
  • Проект Рособразования «Исследование сверхвысокочастотных волновых процессов в микроэлектронных гетероструктурах на основе ферромагнитных и сегнетоэлектрическик пленок», 2009-2011гг.
  • Проект Рособразования «Исследование нелинейных диэлектрических свойств и динамики неравновесных процессов в наноструктурированных сегнетоэлектриках кислородно-октаэдрического типа», 2009 – 2010гг.
  • Грант РФФИ «Плазменный синтез и исследование слоевых оксинитридных структур TixNyOz с нано- и ультраразмерными составляющими», 2008-2009гг.
  • Грант Немецкого научного общества «Coherent nonlinear spin waves in ferromagnetic films and ferromagnetic/ferroelectric layered structures», 2008-2011 гг.