Регистрация / Вход
Прислать материал

14.577.21.0183

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.577.21.0183
Тематическое направление
Индустрия наносистем
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т.Калашникова"
Название доклада
Разработка технологии получения слоистой структуры на базе фуллерена C60 для создания логических схем (в том числе компьютерной памяти) с применением спиновых транзисторов, работающих в СВЧ диапазоне
Докладчик
Дресвянников Денис Георгиевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Настоящий проект направлен на исследование возможности применения многослойных наноматериалов на базе фуллерена C60 для создания спиновых транзисторов и последующей организации на их базе модулей компьютерной памяти (так называемой «быстрой» памяти — ОЗУ) и элементов логических схем.
Цели:
- Разработка методов создания спиновых транзисторов с применением многослойных наноматериалов на базе фуллерена C60.
- Разработка подходов к созданию модулей компьютерной памяти (ОЗУ) и элементов логических схем на базе спиновых транзисторов.
Планируется получить несколько уникальных результатов, связанных с технологией изготовления наноматериалов, технологией получения фуллеренов (в том числе, связанных с подходами к увеличению эффективности существующих технологий получения фуллеренов), технологией создания слоистых структур «ферромагнетик — фуллерен — ферромагнетик» и конструкций на их основе. Предлагаемые исследования практически не имеют общемировых аналогов - исследования в данном направлении проводятся лишь несколькими (не более пяти) группами ученых по всему миру. Для Российской Федерации предлагаемые исследования являются уникальными и необходимыми для вывода российской теоретической и практической физики в общемировые лидеры.
Актуальность и новизна исследования
В настоящее время в Российской Федерации принята концепция опережающего развития в области нанотехнологий, основанная на генерации новых знаний в наиболее перспективных областях науки и техники и создании принципиально новых материалов, реализующих новые для промышленности физические или физико-химические принципы функционирования материалов и устройств. В общемировом масштабе в настоящее время одним из важнейших направлений развития компьютерной техники является направление миниатюризации различных логических элементов за счет чего достигает снижение стоимости, энергопотребления и повышение быстродействия и надежности вычислительных систем. Одним из актуальных подходов к миниатюризации логических элементов является подход, основанный на применении нанотехнологий для производства материалов и отдельных логических элементов. Настоящий проект направлен на исследование возможности применения многослойных наноматериалов на базе фуллерена C60 для создания спиновых транзисторов и последующей организации на их базе модулей компьютерной памяти (так называемой «быстрой» памяти — ОЗУ) и элементов логических схем. Научная новизна предлагаемой научной работы состоит в комплексном исследовании проблемы организации логических схем, компьютерной памяти и, в совокупности, вычислительных устройств на базе наноматериалов. Планируется получить несколько уникальных результатов, связанных с технологией изготовления наноматериалов, технологией получения фуллеренов (в том числе, связанных с подходами к увеличению эффективности существующих технологий получения фуллеренов), технологией создания слоистых структур «ферромагнетик — фуллерен — ферромагнетик» и конструкций на их основе.
Описание исследования

Проведены патентные исследования по тематике ПНИЭР за последние 10 лет. Проведенные патентные исследования позволяют сделать выводы о том, что в настоящее время создается физико-химический базис дизайна наноструктурированных материалов, способных работать на плазмонах и поляритонах, способных генерировать терагерцовое излучение, обладающих высоким уровнем оптического насыщения и баллистическим электронным транспортом, которыми можно управлять с помощью электромагнитного излучения. Исследованы существующие методики синтеза фуллерена по методу Хаффмана – Кретчмера а так же предложены подходы к повышению их эффективности. Повышение эффективности метода заключается в оптимизации межэлектродного расстояния, давления и рода буферного газа, диаметра охлаждаемого сборника сажи, силы разрядного тока, некоторого изменения диаметра электродов, конструкции их подачи и охлаждения, придания им вращения. Исследованы существующие и разработана методика выделения фуллеренов из углеродной сажи (в частности, жидкостная хроматография на колонках и жидкостная хроматография высокого давления). Разработаны требования к экспериментальным образцам логических схем (в том числе компьютерной памяти) с применением спиновых транзисторов, работающих в СВЧ диапазоне. Исследованы существующие и разработаны новые методы создания слоистых структур «ферромагнетик – кремний – ферромагнетик» (в частности, «ферромагнетик (Co84 Fe16) – кремний – ферромагнетик (Ni80 Fe20)»). Исследованы сверхпроводящие свойства соединений, содержащих фуллерены, для получения наиболее энергоэффективных материалов. Исследован подход, основанный на легировании твердого C60 атомами щелочных металлов с получением сверхпроводимых фуллеритов. Выявлено, что допирование фуллеренов металлами приводит к сохранению сверхпроводимости при температурах 30-300 К. Разрабатываемые методы позволят в будущем реализовать технологию производства спиновых транзисторов с применением многослойных наноматериалов на базе фуллерена C60. Аналогичные работы ведутся в США, Японии и других странах, однако в настоящее время говорить о высокой степени проработки конкурентных решений рано. Полученные в ходе выполнения работы результаты моделирования и исследования позволят современным научнопроизводственным предприятиям, задействованным в производстве высокотехнологичной продукции лучше сориентироваться в вопросе выбора необходимой платформы для создания логических элементов на наноэлементной базе. Использование оригинальных специализированных комплексов, разработанных в данной ПНИЭР позволит создать типовое решение для отечественной промышленности, что позволит сократить сроки ввода аналогичных производств с 2-3 лет до 1 года.

Результаты исследования

Планируется получить несколько уникальных результатов, связанных с технологией изготовления наноматериалов, технологией получения фуллеренов (в том числе, связанных с подходами к увеличению эффективности существующих технологий получения фуллеренов), технологией создания слоистых структур «ферромагнетик — фуллерен — ферромагнетик» и конструкций на их основе. Предлагаемые исследования практически не имеют общемировых аналогов - исследования в данном направлении проводятся лишь несколькими (не более пяти) группами ученых по всему миру. Для Российской Федерации предлагаемые исследования являются уникальными и необходимыми для вывода российской теоретической и практической физики в общемировые лидеры. Результаты исследования найдут применение в проектировании вычислительных устройств следующих поколений — микропроцессоров с технологическим процессом менее 14 нм. (т. е. лучшим по сравнению с имеющимся в распоряжении у лидеров рынка и в десятки раз лучшим по сравнению с имеющимся у российских компаний), оперативной памяти следующего поколения, высокоскоростных линий передачи данных. Непосредственными результатами ПНИЭР являются: - методы создания слоистых структур «ферромагнетик — кремний — ферромагнетик» (в частности, «ферромагнетик (Co84 Fe16) — кремний — ферромагнетик (Ni80 Fe20)»); - методы создания слоистых структур на базе фуллерена различной структуры (в частности, бакминстерфуллерена - фуллерена C60); - методы синтеза фуллерена (в частности, метод Хаффмана — Кретчмера) и подходы к повышению их эффективности, специфичные для данного проекта;
- методы выделения фуллеренов из углеродной сажи (в частности, будет исследована жидкостная хроматография на колонках и жидкостная хроматография высокого давления); - результаты исследования сверхпроводящих свойств соединений, содержащих фуллерены; - методы создания спиновых транзисторов на базе слоистых структур; - методы создания логических схем на базе спиновых транзисторов; - результаты исследования методов создания компьютерной памяти; - математическое, алгоритмическое, программное обеспечения программного комплекса моделирования слоистых структур и фуллеренов; - математическое, алгоритмическое, программное обеспечения программного комплекса проектирования спиновых транзисторов; - экспериментальные образцы фуллеренов; - экспериментальные образцы слоистых структур на основе фуллеренов; - экспериментальные образцы спиновых транзисторов на основе фуллеренов; - результаты анализа данных экспериментальных исследований логических схем на базе спиновых транзисторов; - техническое задание на проведение ОКР по созданию технологии производства спиновых транзисторов с применением многослойных наноматериалов на базе фуллерена C60; - рекомендации по реализации результатов ПНИЭР в реальных секторах экономики.

 

Практическая значимость исследования
Разрабатываемые методы позволят в будущем реализовать технологию производства спиновых транзисторов с применением многослойных наноматериалов на базе фуллерена C60. Результаты исследования найдут применение в проектировании вычислительных устройств следующих поколений — микропроцессоров с технологическим процессом менее 14 нм. (т. е. лучшим по сравнению с имеющимся в распоряжении у лидеров рынка и в десятки раз лучшим по сравнению с имеющимся у российских компаний), оперативной памяти следующего поколения, высокоскоростных линий передачи данных.
Разрабатываемые методики и технологические решения, в случае использования последних в целях коммерциализации проекта, обладают неоспоримыми преимуществами, ввиду отсутствия на сегодняшний день достаточно проработанных конкурентных разработок. Неосвоенность рыночной ниши как у нас в стране, так и за рубежом позволит в кратчайшие сроки выйти на самоокупаемость продуктов.