Физические основы и технология формирования приборных структур микро - и наноэлектроники с помощью атомных, ионных и молекулярных пучков.

Макропористый кремний - Очевидно, что любая новая технология должна удовлетворять условию экономической эффективности. Поэтому ориентация на технологию кремниевой микроэлектроники и на кремний, как базовый материал микротопливного элемента, представляется очень перспективной.

Макропористый кремний - это материал, в котором размер пор варьируется от десятых долей микрометра до сотни микрометров. В ИПТМ РАН проводятся исследования и разрабатываются технологии формирования как упорядоченных, так и неупорядоченных макропор, выполняемые в лаборатории ионной технологии в последние годы. Макропористый кремний в сочетании с технологиями микромеханики и микроэлектроники позволяет реализовать все возможные варианты создания микротопливных элементов: биполярный, монолитный (т.е. планарный) и проточный вариант.

В ИПТМ РАН накоплен уникальный опыт работы по созданию макропористого кремния и развитию технологий микроэлектроники и микромеханики. В содружестве с корпорацией "Даймлер Крайслер" на протяжении ряда лет в институте ведутся совместные исследования по применению макропористого кремния в технологии топливных элементов. Концентрация усилий на этом направлении позволит выйти на промышленный уровень разработок новых перспективных источников энергии.

РАЗРАБОТКА ОСНОВ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ МИКРОСИСТЕМНОЙ ТЕХНИКИ, ВКЛЮЧАЯ НАНОЭЛЕКТРОНИКУ, НАНОИОНИКУ И НАНООПТИКУ. РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ И АНАЛИЗА МАТЕРИАЛОВ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

Принципы и проблемы создания элементной базы микросистемной техники - В этом направлении исследованы процессы формирования кремниевых микро- и наноструктур с широким диапазоном аспектных отношений (отношение глубины слоя к ширине), которые были успешно применены при изготовлении элементов рентгеновской оптики, микроэлектроники, фотоники и микромеханики.

Диагностика структур микро- и наноэлектроники - Значительная часть проводимых в институте исследований была посвящена разработке новых локальных методов характеризации полупроводниковых материалов и структур с повышенным пространственным разрешением на основе растровой электронной микроскопии (РЭМ). На базе этих экспериментов предложен новый эффективный подход к восстановлению распределения состава и физических свойств в полупроводниковых материалах и структурах - "аппаратурная" РЭМ томография.

Разработан метод аппаратурной микротомографии слоистых структур, и для его реализации создан оригинальный спектрометр тороидального типа, адаптированный к РЭМ. Другой новый бесконтактный неразрушающий метод диагностики полупроводниковых кристаллов базируется на емкостном детектировании поверхностного электронно-индуцированного потенциала. Этот способ контроля качества полупроводниковых материалов и приборов, не имеющий аналогов, позволяет с высоким пространственным разрешением визуализировать электрически активные дефекты в кристаллах.

Рентгеновская оптика - Создание источников синхротронного излучения третьего поколения и проектирование источников четвертого поколения открывает новые уникальные возможности для развития рентгеновской

диагностики материалов микроэлектроники, а также в медицине и биологии. С созданием в ИПТМ РАН Брэгг-Френелевской оптики появились широкие возможности для реализации различных рентгенооптических схем, обладающих пространственным разрешением 0,1 мкм и дифракционной эффективностью до 80%. Принцип работы Брэгг-Френелевских линз (БФЛ) заключается в совмещении брэгговской дифракции на кристаллической решетке или многослойном интерференционном рентгеновском зеркале и дифракции Френеля на искусственно созданном рельефе. В настоящее время БФЛ, а так же другие типы линз, созданные в ИПТМ РАН, используются во Франции и Германии в качестве базовых оптических элементов на источниках синхротронного излучения

Чистые вещества и материалы электронной техники - В Институте создан надежный фундамент для получения целого ряда элементов и соединений на их основе с содержанием контролируемых примесей на уровне 10^-6 и 10^-7 масс.% методами кристаллизации из расплава (направленная кристаллизация, зонная плавка), термообработки в окислительной, восстановительной, нейтральной, в том числе вакуумной, атмосферах. Инициатором и непосредственным руководителем работ в ИПТМ РАН в данной области являлся директор института, член - корреспондент АН СССР проф. Ч. В. Копецкий.

Разработаны комплексные технологии получения ряда высокочистых материалов и соединений на их основе, большинство из которых превосходят по качеству лучшие мировые образцы. Большой вклад в развитие этого направления внес доктор химических наук В. А. Смирнов. Проводятся исследования в целях получения таких объектов микроэлектроники и электронной техники, как углеродные пленки алмазной и алмазоподобной структур, а также изучения свойств и создания технологии тонкопленочных структур на основе соединений с высокой ионной проводимостью.