Інститут фізики мікроструктур РАН

Інститут фізики мікроструктур РАН (ІФМ РАН) був створений в 1993 (Постанова Президії РАН № 173 від 28 вересня 1993) на базі Відділення фізики твердого тіла Інституту прикладної фізики РАН (нині - ІПФ РАН). Першим директором інституту став С. В. Гапонов (член-корр. РАН - з 1994 р., академік - з 2008 р., з 2009 р. - радник РАН). У 2009 році ІФМ РАН очолив професор З. Ф. Красильник.

ІФМ РАН входить до складу Відділення фізичних наук Російської академії наук, c 2009 р. - до складу Нижегородського наукового центру РАН (ННЦ РАН).

В інституті проводяться фундаментальні наукові дослідження в галузі фізики поверхні, твердотільних наноструктур, надпровідності і багатошарової рентгенівської оптики, а також технології та застосування тонких плівок, поверхневих і багатошарових структур.

У ІФМ РАН працюють 275 співробітників, з них понад 140 наукових співробітників (21 доктор і 73 кандидати наук, 8 лауреатів Державної премії, 1 лауреат Державної премії Російської Федерації для молодих вчених).


1. Структура

Інститут складається з 6 наукових відділів і 8 інженерних, фінансових та господарських підрозділів. До складу інституту входять науково-освітній центр (НОЦ), Центр колективного користування (ЦКП) і макетна майстерня.

1.1. Відділ фізики напівпровідників

Основні напрямки діяльності відділу - розвиток кремнієвої оптоелектроніки ближнього ІК діапазону і освоєння терагерцового діапазону з використанням напівпровідникових наноструктур. Розвиваються методи молекулярно-пучкової епітаксії світловипромінюючих структур на основі SiGe / Si і Si: Er / Si, досліджуються механізми випромінювання і поглинання світла цими структурами в ближньому ІЧ-діапазоні, фізичні принципи фотоприймачів, світлодіодів і лазерів на їх основі. Ведуться роботи по виявленню і вивченню стимульованого випромінювання міліметрового і субміліметрового діапазону довжин хвиль в дірковому германии.

Кремнієві терагерцеві лазери

В інституті вперше спостерігалося при низьких температурах (T ~ 4 K) стимульоване випромінювання терагерцового діапазону з монокристалів кремнію n-типу, обумовлене інверсним заселенням збуджених станів донорів при оптичної накачуванні. Ці дослідження є продовженням досліджень, відмічених Державною премією СРСР у галузі науки і техніки.

Лазери з інверсією

Одержаний ефект стимульованого ТГц випромінювання в n-Si при оптичному резонансному збудженні і фотоіонізації. Лазерне випромінювання розвивається на переходах 2р-1s (Т2) (Si: P, Si: Sb) або 2р-1s (Т2) (Si: As, Si: Bi).

Раманівського лазери

Одержаний ефект вимушеного комбінаційного (електронного) розсіювання в n-Si. Раманівського зрушення визначається різницею енергій між станами 1s (A1) і 1s (E).


1.2. Відділ фізики надпровідників

Дослідження відділу орієнтовані на вивчення фізики надпровідності і магнітних явищ в масивних і мезоскопических надпровідниках, магнетиках та їх гібридах (структурах "надпровідник - нормальний метал", "надпровідник - ізолятор" і "надпровідник - феромагнетик"). Досліджуються питання, пов'язані з фізикою вихрового стану надпровідниках і надплинних рідинах, джозефсоновские системами і генераторами на їх основі. Також вивчаються питання, пов'язані з кірального явищами у оптиці, фізичними основами і технологічними застосуваннями оптоволоконних систем.


1.3. Відділ багатошарової рентгенівської оптики

Технологічні та експериментальні роботи в області рентгенівської оптики багатошарових тонкоплівкових структур орієнтовані як на дослідження фундаментальних властивостей тонкоплівкових структур у рентгенівському діапазоні, так і на створення бази рентгенівської літографії. Інститут є одним зі світових лідерів в області рентгенівської оптики, його досягнення в цій сфері широко визнані провідними науковими центрами.


1.4. Відділ технології наноструктур та приладів

У відділі проводиться дослідження нових фізичних явищ у напівпровідникових гетероструктурах і високотемпературних надпровідниках для подальшого застосування в мікро-і оптоелектроніці. Основними напрямками діяльності відділу є розвиток методів епітаксії напівпровідникових гетероструктур на основі In, Ga, Al - As, N і надпровідних систем на основі YBaCuO. Також у відділі проводиться детальне комплексне дослідження властивостей таких систем і виготовлення тестових структур.


1.5. Відділ магнітних наноструктур

Основні напрямки відділу - створення одношарових і багатошарових латерально-обмежених магнітних наноструктур різної форми, теорія транспортних явищ в магнітних структурах, експериментальні дослідження транспортних властивостей магнітних наноструктур. Теоретичні дослідження зосереджені на системах з некомпланарних розподілом намагніченості. Розвиваються методики дослідження магнітних станів одношарових і багатошарових магнітних наночастинок за допомогою магнітно-силового мікроскопа (ЧСЧ). Методом ЧСЧ досліджені неколінеарна стану в тришарових магнітних частинках. Розвиваються методи зміни магнітного стану наноструктур зондом магнітно-силового мікроскопа. Ведуться експериментальні дослідження ефектів тунельного магнітоопору, топологічного ефекту Холла та інших транспортних явищ в магнітних наноструктурах.

  • В інституті вперше отримані штучні багатошарові магнітні частинки з неколінеарна розподілом намагніченості, створені хрестоподібні частинки з антівіхревим розподілом намагніченості. Продемонстровано можливість перемикання хрестоподібних частинок в антівіхревое стан.
  • У системах з некомпланарних розподілом намагніченості передбачений ряд нових ефектів, таких як випрямлення електричного струму, явище природної оптичної активності.

1.6. Відділ терагерцова спектрометрії

Основний напрямок відділу - розробка методів нестаціонарної спектроскопії ТГц частотного діапазону: розробка синтезаторів, генераторів гармонік на КПСР (квантових напівпровідникових понад решітках), спектрометрів субТГц і ТГц частотних діапазонів. Ведуться аналітичні дослідження з визначення домішок у високочистих речовинах, моніторинг хімічних процесів in situ в hi-tech. Досліджуються обертальні спектри токсичних речовин, що дозволяє, зокрема, виявляти шкідливі сполуки в атмосфері. Розвивається неінвазивна медична діагностика на основі аналізу повітря, що видихається, ведуться розробки щодо визначення життєздатності трансплантатів за допомогою аналізу промивної рідини.


2. Наукові школи

У ІФМ РАН працюють дві наукові школи:

  • "Створення фізичних основ нанесення метастабільних багатошарових і нанокластерних плівкових структур, дослідження їхніх властивостей"

Керівники: академік С. В. Гапонов, член-кор. РАН, Н. Н. Салащенко

  • "Фундаментальні наукові проблеми розвитку кремнієвої оптоелектроніки і освоєння терагерцового діапазону з використанням напівпровідникових наноструктур"

Керівник: проф. З. Ф. Красильник


3. Центр колективного користування

В інституті функціонує центр колективного користування (ЦКП) "Фізика і технологія мікро-та наноструктур", створений в 2003 році. У ЦКП виконується великий набір досліджень мікро-та наноструктур методами рентгенівської дифракції, аналітичної електронної мікроскопії, скануючої зондової мікроскопії, оптичної, мікрохвильової і рентгенівської спектроскопії, вторинно-іонної мас-спектроскопії, електрофізичні дослідження напівпровідникових мікроструктур, дослідження магнітних і надпровідних властивостей плівок і наноструктур, оптичні прецизійні вимірювання.


4. Підготовка наукових кадрів

На базі ІФМ РАН і Нижегородського державного університету (ННДУ) працює Міжфакультетська базова кафедра "Фізика наноструктур та наноелектроніка". Більше 20 співробітників викладають у ННГУ і завідують 3 кафедрами ННГУ. В інституті працює аспірантура за спеціальностями:

  • Прилади та методи експериментальної фізики
  • Радіофізика
  • Фізика конденсованого стану
  • Фізика напівпровідників
  • Твердотільна електроніка, радіоелектронні компоненти, мікро-та нано-електроніка прилади на квантових ефектах
  • Квантова електроніка

5. Інноваційна діяльність

Розроблено і реалізовано газовий спектрометр терагерцового діапазону, що працює на ефекті вільно затухаючої поляризації. Джерелом випромінювання є генератор гармонік, одержуваних з використанням помножувача частоти на квантових напівпровідникових сверхрешетках і синтезатора частоти на генераторі Ганна, що працює в діапазоні частот 87-117,5 ГГц.

  • Робочий діапазон частот 1-2,5 ТГц.
  • Точність установки частоти 10 ^ {-9}
  • Інструментальна ширина лінії <10 кГц.
  • Чутливість (l = 1 м, T_ \ text {измер} / N_ \ text {точок} = 1 с) 5 \ times10 ^ {-10} \ text {см} ^ {-1}
  • Мінімальний час вимірювання 1 \ times10 ^ {-6} \ text {з}

Компанія ТОВ Науково-виробниче підприємство "Технологічні електронні оптичні системи" (НВП "ТЕОС") створена в 2005 р. групою співробітників ІФМ РАН для просування на ринок розробленої автоматизованої системи технологічного контролю товщини стрічки скла на основі нізкокогерентной інтерферометрії. Створена серія приладів для контролю якості процесу виготовлення скла та моніторингу технологічних процесів, безпосередньо використовуються на виробництві. На основі принципів нізкокогерентной тандемної інтерферометрії розроблена апаратура для високоточного безконтактного вимірювання оптичної товщини прозорих об'єктів.

Перший тип приладів призначений для моніторингу товщини стрічки флоат-скла в гарячій зоні його формування (випускається ТОВ НВП "ТЕОС"). Завдяки використанню інноваційних принципів, захищених патентами РФ, обладнання перевершує світові аналоги по більшості ключових техніко-економічних характеристик. До теперішнього часу експлуатується 13 комплексів на скляних заводах Росії, Киргизії і Білорусії.

Другий тип приладів призначений для високоточного моніторингу температури, контролю товщини і вигину прозорих підкладок в технологічних процесах формування плівкових наноструктур.

Компанія ЗАТ "X-Ray" заснована групою співробітників ІФМ РАН в 1998 р. з метою просування на світовий та вітчизняний ринки багатошарових рентгенівських дзеркал і рентгенооптіческіх систем на їх основі, призначених для колімації і фокусування рентгенівського випромінювання. Рентгенівської діагностики плазми, Рентгенофлуоресцентні елементному аналізі, рентгенівської астрономії, мікроскопії та нанолітографії.

Такі системи застосовуються в:

  • Розроблено технологію виготовлення широкої номенклатури елементів багатошарової рентгенівської оптики для діапазону довжин хвиль 0,05-100 нм: дзеркала, коліматори, свободновісящая структури для фільтрації, поляризації та фазового зсуву рентгенівського випромінювання.
  • Розроблено інтерферометр з дифракційної хвилею порівняння і развітиметоди для вивчення і корекції форми поверхонь оптичних елементів і хвильових аберацій оптичних систем надвисокої роздільної здатності з субнанометровой точністю.

6. Регулярно організовуються наукові конференції

7. Відомі співробітники

Академік РАН :

Члени-кореспонденти РАН :