Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка научных основ создания ростового и аналитического оборудования для реализации экономически выгодной эпитаксиальной технологии производства полупроводниковых наногетероструктур в условиях орбитальной космической станции

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Продолжительность работ
2010 - 2012, 31 мес.
Бюджетные средства
8 млн
Внебюджетные средства
1,6 млн

Информация отсутствует

Соисполнители

Организация
АО "ИСС"
Организация
ИФП СО РАН

Этапы проекта

1
15.03.2010 - 30.06.2010
1.1. Анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов, по теме проекта. Выбор и обоснование принятого направления исследований и способов решения поставленных задач. Сопоставление ожидаемых показателей новой продукции после внедрения результатов НИР с существующими показателями изделий-аналогов или с действующей нормативно-технической документацией.
1.2. Теоретические исследования процессов формирования полупроводниковых структур из молекулярных пучков в условиях глубокого вакуума.
1.3 Усовершенствование фундаментальных основ реализации механизмов пластической релаксация гетероэпитаксиальной пленки в кристаллических системах с большим несоответствием параметров кристаллических решёток.
1.4. Экспериментальное и теоретическое исследование влияния неоднородного распределения примесей и дефектов в фоточувствительном слое эпитаксиальной структуры на эффективность преобразования света.
1.5. Изучение возможности перестройки спектра фотолюминесции и спектров поглощения-пропускания периодической структуры с нанокластерами во внешнем электромагнитном поле.
1.6. Экспериментальное исследование изменения спектров поглощения и пропускания сверхрешёток с нанокластерами в процессе их отжига.
1.7. Разработка технического облика и блок-схемы стенда- имитатора космического вакуума (СИ) для синтеза квантоворазмерных наноструктур с помощью установки молекулярно лучевой эпитаксии космического базирования в наземных лабораторных условиях.
1.8. Отработка методики исследования эпитаксиальных структур с нанокластерами на основе германия и кремния методами электронной спектроскопии и спектроскопии сечения неупругого рассеяния обратноотраженных электронов.
1.9. Разработка научно-методических материалов для курса по выбору «Современные устройства наноэлектроники» для студентов НОЦ «Институт космический исследований и высоких технологий» (НОЦ ИКИВТ) направления «Физика» магистерской программы «Физика наносистем» с использованием оригинальных результатов научных исследований по проекту. Разработка научно-методических материалов для рабочей программы курса.
Развернуть
2
01.07.2010 - 30.11.2010
2.1 Экспериментальные и теоретические исследования механизмов роста и пластической релаксация гетероэпитаксиальных пленок в кристаллических системах с большим несоответствием параметров кристаллических решёток.
2.2 Проведение экспериментальных исследований методами дифракции быстрых электронов (ДБЭ), лазерной эллипсометрии, атомно-силовой микроскопии (АСМ) и сканирующей туннельной микроскопии (СТМ), а также теоретическими расчётами, должны быть получены и проанализированы массивы данных по динамике изменения параметров рельефа поверхности растущих плёнок, полученных с помощью молекулярно-лучевой эпитаксии.
2.3 Определение взаимных корреляций между распределениями поверхностной плотности и латеральных размеров нанокластеров в периодических сверхрешётках гетероэпитаксиальных систем Ge-Si и A3B5 в теоретическом анализе законов упругих механических и электростатических взаимодействий между квантоворазмерными нанокластерами.
2.4 Экспериментальное и теоретическое исследование спектров пропускания и отражения сверхрешёток с квантоворазмерными нанокластерами.
2.5 Разработка технологии и исследование методов эпитаксии сверхрешёток с нанокласерами в сверхвысоком вакууме.
2.6 Разработка технических требований к конструкции СИ.
2.7 Компьютерное моделирование сечения неупругого рассеяния электронов в электронной спектроскопии для гетероэпитаксиальных композиций с нанокластерами полупроводниковых материалов.
2.8 Проведение патентных исследований.
2.9 Разработка научно-методических материалов по теме «Современные устройства наноэлектроники»
Развернуть
3
01.01.2011 - 30.06.2011
3.1 Усовершенствование физико-химических основ синтеза из молекулярных пучков многослойных гетероэпитаксиальных композиций на основе гетероструктуры Ge/Si в сверхвысоком вакууме, проведение оптимизации технологии их получения, измерения и анализ свойств.
3.2 Исследования электронных свойств, получение и интерпретация спектров фоточувстительности многослойных гетеросистем с нанокластерами, сформированными при субмонослойном росте ультратонких сверхрешеток на основе наногетероструктур Ge/Si и A3B5.
3.3 Определение влияния неоднородного распределения электрического поля в полупроводниковых структурах фотоэлектронных преобразователей (ФЭП) с квантоворазмерными нанокластерами в гетеросистеме Ge-Si на спектр пропускания и поглощения света, а также на эффективность преобразования света в электричество.
3.4 Расчет зонной структуры и спектров поглощения-пропускания ФЭП, элементы которого представляют собой мембранные колодцы, образующие квадратную решетку, с обратными контактами.
3.5 Отработка и оптимизация методов приготовления образцов нанокристаллических материалов и гетероэпитаксиальных структур с использованием технологии и устройств Gatan Precision Etching/Coating System (PECS), Gatan Precision Ion Polishing System (PIPS), Gatan Disc Grinder и Gatan Dimple Grinder для электронно-микроскопичеких исследований.
3.6 Экспериментальные исследования спектров потерь энергии отраженных электронов гетероэпитаксиальных систем Cu-Si и Fe-Si.
3.7 Разработка научно-методических материалов по теме «Процессы самоорганизации нанообъектов на поверхности кремния»
Развернуть
4
01.07.2011 - 30.11.2011
4.1 Усовершенствование фундаментальных основ механизмов пластической релаксация гетероэпитаксиальной пленки в кристаллических системах с большим несоответствием параметров кристаллических решёток.
  4.2 Экспериментальные и теоретические исследования эволюции морфологического состояния нанокластеров и наноостровков на начальных стадиях гетероэпитаксии соединений A3B5 и А2В6 на GaAs и Si, Ge на Si (111) и (001) , а также вариантов введения дислокаций несоответствия, которые обеспечивают оптимальное формирование сплошной гетероэпитаксиальной пленки с пониженным содержанием пронизывающих дислокаций.
4.3 Теоретическое исследование влияния дислокаций, неоднородностей химического состава и параметров механических напряжений в гетерострурах на спектр их фоточувствительности.
4.4 Расчет зонной структуры и спектра подвижности носителей заряда в гетероэпитаксиальных композициях для фотопреобразователей, элементы которых представляют собой мембранные системы на основе особочистого кремния с обратными контактами.
4.5 Разработка конструкций высокэффективных фотопреобразователей с управляемыми спектральными характеристиками, содержащих в качестве активных элементов или сред полупроводниковые наноструктуры, магнитные пленки и пленки высокотемпературных сверхпроводников.
4.6 Исследование методами просвечивающей и растровой электроной микросокпии фотоннокристаллических и гетероэпитаксиальных структур слоев в растровом и просвечивающем электронных микроскопах JEOL JSM7001F и JEOL JEM-2100.
4.7 Экспериментальные исследования спектров потерь энергии отраженных электронов гетероэпитаксиальных систем Ge-Si и A3B5.
4.8 Разработка научно-методических материалов по теме «Проектирование технологического процесса получения гетероструктур с заданными свойствами на основе полупроводниковых соединений A3B5.»
Развернуть
5
01.01.2012 - 30.06.2012
5.1 Усовершенствование физико-химических основ синтеза из молекулярных пучков многослойных гетероэпитаксиальных композиций в сверхвысоком вакууме, включая наногетеросистемы с промежуточной разрешенной зоной, проведение оптимизации технологии их получения и расчет оптимальных конструкций гетероструктур для СВЧ- приборов, фоточувствительных устройств, преобразователей солнечной и тепловой энергии в электрическтво, а также создание тестовых структур и действующих макетов высокоэффективных термофотоэлектрических генераторов.
5.2 Усовершенствование теории влияния структурных и примесных неоднородностей на спектр и генерацию неосновных носителей заряда в сверхрешетках. Исследование структурных переходов на поверхности эпитаксиальных структур под влиянием примесей.
5.3 Экспериментальное исследование оптических свойств гетероэпитаксиальных структур в условиях генерации фотоносителей под действием поля световой волны.
5.4 Исследование самоорганизации наночастиц германия в сверхрешётках с кремниевыми спейсерами в стековые ряды и их связи квантовым туннельным транспортом носителей заряда.
5.5 Оптимизация технологических условий для синтеза тонкопленочных наноструктур с заданными характеристиками.
5.6 Исследование тонких пленок, кристаллов, наноструктур и приборов методами электронной микроскопии, анализ отказавших и потенциально-ненадежных элементов методами наведенного тока и рентгеновского микроанализа.
5.7 Изготовление на основе многослойных эпитаксиальных наноструктур тестовых объектов для перспективного устройства теплофотопреобразователя и солнечной батареи.
5.8 Определение физико-химических свойств методами электронной спектроскопии при оптимизации технологических условий для приборного применения.
5.9 Разработка методики технологической отработки в космосе нового МЛЭ устройства на борту студенческого малого космического аппарата и параллельных экспериментов в наземных условиях в чистых помещениях СибГАУ в имитаторе космического вакуума с целью сравнительного исследования свойств полученных структур для приборного применения.
Развернуть
6
01.07.2012 - 01.10.2012
6.1 Развитие научных основ конструирования технологического сверхвысоковакуумного оборудования для МЛЭ и аналитических приборов следующих поколений с учётом особенностей космической технологии получения наногетероструктур в кильватерной области молекулярного защитного экрана вблизи в условиях орбитального полёта.
6.2 Применение результатов теоретических расчетов к исследованию влияния взаимной диффузии между различными по составу слоями в сверхрешетках.
6.3 Исследование тестовых фотоприёмных структур, многослойных гетерокомпозиций для управляемых элементов СВЧ электроники и солнечных батарей.
6.4 Выявление закономерностей формирования периодических эпитаксиальных структур А3В5 на кремниевой подложке методом подвижного мениска.
6.5 Разработка и исследование перспективных фотопреобразователей и эпитаксиальных структур для радиационно-стойких управляемых элементов СВЧ-электроники: фильтров, амплитудных и фазовых манипуляторов, устройств защиты от радиоимпульса.
6.6 Усовершенствование научных основ технологии выращивания тонких пленок и наногетероструктур в условиях глубокого космического вакуума с использованием метода молекулярно-лучевой эпитаксии.
6.7 Исследования методами электронной спектроскопии многослойных гетерокомпозиций для управляемых элементов СВЧ электроники и солнечных батарей.
6.8. Обобщение результатов предыдущих этапов работ. Оценка полноты решения задач и эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем.
6.9. Оценка возможности создания конкурентоспособной продукции и услуг и разработка научно-методических рекомендаций по использованию результатов проведенных НИР, включая предложения по коммерциализации.
6.10. Разработка программы внедрения НИР в образовательный процесс.
6.11. Разработка документации по проведению эксперимента в космосе совместно с партнерами ОАО «ИСС», ЦНИИ МАШ и ОАО РКК «Энергия».
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Продолжительность работ
2009 - 2011, 23 мес.
Бюджетные средства
9,5 млн
Организация
ФТИ им. А.Ф.Иоффе
профинансировано
Продолжительность работ
2005 - 2006, 16 мес.
Бюджетные средства
5,4 млн
профинансировано
Тема
Разработка комплексно оснащённых, компактных нанотехнологических лабораторий, предназначенных для создания широкого класса полупроводниковых приборов, в том числе для разработки опытно-промышленной технологии производства наногетероструктур для широкоформатных QWIP-матриц тепловых сенсоров.
Продолжительность работ
2009 - 2011, 24 мес.
Бюджетные средства
150 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка технологий сетевого взаимодействия космических систем
Продолжительность работ
2017 - 2018, 14 мес.
Бюджетные средства
90 млн
Количество заявок
7
Тема
Разработка новых методов получения нитевидных кристаллов одномерных суперионных проводников
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
5,4 млн
Количество заявок
2
Тема
Туннельно-связанные полупроводниковые наноструктуры для эпитаксиально-интегрированных мощных источников излучения.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Количество заявок
1
Тема
Наноструктурированные полупроводниковые эпитаксиальные слои на кремнии для тепловизионных устройств нового типа.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Количество заявок
1