Экстремальная электроника что это

Экстремальная электроника. Часть 2. Кремний на изоляторе

Обычно КМОП логику располагают на монолитных пластинах из кремния.

В случае КНИ каждый прибор представляет собой островок кремния, находящийся на изолирующей подложке.

В случае использования в качестве подложки объемного кремния электрон достаточно быстро утекает в нее под действием внутренних полей. Нескомпенсированные дырки остаются на границе Si/SiO2 и образуют положительный заряд под затвором. Это, естессна, влияет на работу транзистора не самым лучшим образом.

При использовании изолирующей подложки электронам перетекать некуда, они компенсируют дырки. Под затвором лишних зарядов не возникает, транзистор работает нормально.

Кроме высокой стойкости к излучениям, использование технологии КНИ дает уменьшение рассеяния мощности и повышение скорости работы (максимально возможные частоты переключения транзисторов достигают 200 ГГц.

Посмотрим, за счет чего получается выигрыш:

У КМОП логики на кремнии всегда есть емкости между элементами.

Они ограничивают частотные характеристики приборов и ухудшают их энергоэффективность. При переключении емкость затвора нужно зарядить или разрядить, на это уходит время и энергия.

У КНИ паразитные ёмкости между элементами значительно меньше, что и дает выигрыш в скорости и TDP.

Еще приборы из КНИ могут иметь большую степень интеграции.

В приборах на основе объемного кремния может возникать тиристорный эффект, в результате которого возникает ток через подложку и поверхностный слой кремния между соседними транзисторами. Это может привести к защелкиванию при воздействии переходных процессов и высоких уровнях напряжения.

В приборах на основе КНИ данный эффект отсутствует. Приборы изолированы друг от друга, и между ними нет паразитных токов.

Одной из разновидностей КНИ является технология кремния на сапфире (КНС).

У сапфировой подложки в качестве диэлектрика есть много преимуществ: высокая твердость, отличные изолирующие свойства и высокая теплопроводность, а также прозрачность в ультрафиолетовом диапазоне (что дает возможность использования в оптоэлектронике).

Сейчас более распространены изоляционные подложки из диоксида кремния, потому что они дешевле и проще в производстве.

У КНИ есть очень существенный недостаток, ограничивающий распространение этой технологии:

Сложность технологических процессов изготовления, приводящая к высокой стоимости.

Из-за различий коэффициентов теплового расширения кремния и изолятора, на их границе даже при комнатной температуре присутствует деформация сжатия и проявляются многочисленные дефекты, что еще больше удорожает процесс производства, так как получается больше дефектных пластин.

Напоследок рассмотрим области применения КНИ:

1) Радио- и мобильная связь: благодаря прекрасным частотным характеристикам применяется в современных устройствах связи, работающих на высоких частотах. Именно по этой технологии изготовляются чипы под стандарты 4G и 5G.

2) Космическая электроника: приборы из КНИ отлично переносят радиацию, поэтому именно они чаще всего бороздят просторы Большого театра вселенной.

3) Процессоры и микроконтроллеры:

С 2000 по 2008 с КНИ активно игрались IBM и AMD.

AMD выпускала процессоры Opteron, ориентированные в основном на серверы (кстати, это были первые процы архитектуры x86-64 (AMD64)).

Мучались IBM и AMD, мучались, а процессоры в персональных компутерах, приставках и серверах вернулись на объемный кремний.

Сейчас производители решили делать ставку не на скорость работы процессоров, а низкое энергопотребление. SRAM, построенная по технологии КНИ, опять же выигрывает по соотношению скорости и потребления энергии.

Поэтому КНИ хорошо подходит для устройств, работающих от батарей или аккумуляторов, и находит применение в IoT и встроенных системах.

3) Промышленные датчики: КНИ до лампочки высокие температуры, сильное радиационное и электромагнитное излучение и химическое воздействие. Так что датчики, сделанные по этой технологии, можно совать хоть в котел, хоть в нефтяную скважину на дне моря.

4) Фотоника: КНС используют для передачи данных по волоконно-оптическим кабелям с большими скоростями.

5) Силовая электроника: КНИ имеет хорошую изоляцию (какой каламбур, хаха), что делает эту технологию удобной для изготовления драйверов транзисторов.

О техпроцессах изготовления КНИ могу рассказать в следующий раз, а тем, кто дожил до конца статьи, спасибо за терпение 🙂

Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.

Источник

Чем больше денег, тем экстремальнее электроника

В НГТУ создан центр экстремальной электроники.

Электронные системы, работающие в условиях особо низких или высоких температур, при повышенном уровне радиации или воздействии электрических, магнитных полей и т.п. называют экстремальной электроникой. Технологии, позволяющие создавать данные электронные системы, определяют как критические. Например, нанотехнологии, с помощью которых могут быть созданы биологические или твердотельные объекты размером в несколько десятков атомов.

Современные развитые страны, стремящиеся к мировому приоритету в экономике и политике, уделяют особое внимание этим технологиям будущего. К примеру, осенью 2003 года сенат США принял новую национальную программу по критическим и нанотехнологиям с бюджетом более ста миллиардов долларов, сравнимую по объему финансирования с программой НАСА. Для российского прорыва в этой области науки в Новосибирском государственном техническом университете создан «Центр коллективного пользования материаловедения и нанотехнологий». Он является единственным в России вузовским подразделением, где имеется уникальное технологическое и аналитическое оборудование, позволяющее успешно осваивать все направления развития критических технологий экстремальной электроники.

По мнению директора Центра профессора Александра Величко, надлежащее финансирование Новосибирской программы развития критических технологий позволит вывести Сибирь на ведущие мировые позиции в этой области. Уже сегодня факультет «Радиоэлектроники» НГТУ первым в России начал обучать студентов по новой специальности «Нанотехнологии в электронике».

Источник

Электроника и наноэлектроника

Направление готовит исследователей и разработчиков в нанотехнологии, микро- и наносистемной технике, электронике сверхвысоких частот, оптической и квантовой электронике, электронных приборов и устройств для контроля, управления и диагностики.

Основные данные для поступающих

Из процесса обучения

Направление «Электроника и наноэлектроника» обеспечивает подготовку специалистов исследователей и разработчиков в таких областях как: нанотехнологии, микро- и наносистемная техника; электроника сверхвысоких частот; оптическая и квантовая электроника; электронные приборы и устройства для контроля, управления и диагностики; ионно-плазменные процессы.

В подготовке бакалавров по направлению «Электроника и наноэлектроника» принимают участие все кафедры факультета.

В подготовке бакалавров, обучающихся на этом направлении, принимают участие все кафедры, и после 2 курса студент сам может выбрать профиль дальнейшей подготовки из представленных ниже.

Профили подготовки

Основные дисциплины

Практики

В зависимости от кафедры студенты проходят технологические, производственные и научно-исследовательские практики на предприятиях по производству электронных компонентов и устройств, в НИИ и КБ, в лабораториях факультета или в месте написания своей будущей выпускной квалификационной работы.

Результаты освоения программы

Выпускники данного направления обладают способностью собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования; осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования электронных приборов, схем и устройств различного функционального назначения; выполнять работы по технологической подготовке производства материалов и изделий электронной техники; готовностью внедрять результаты разработок в производство.

Они умеют конструировать электронные приборы; программировать микроконтроллеры; систематизировать и анализировать информацию; проектировать различные структуры с помощью программных пакетов; автоматизировать электронные устройства; создавать модели и алгоритмы для различных физических процессов.

Выпускающая кафедра

Инфраструктура

Будущая карьера

Для обеспечения высокого качества подготовки и конкурентоспособности выпускников факультет уделяет большое внимание интеграции и сотрудничеству с работодателями и стратегическими партнерами, в числе которых:

SIEMENS; SAMSUNG ELECTRONICS; LG ELECTRONICS; Hon Hai Precision Industry (Foxconn); NOKIA; Bosch; HEVEL Solar; ОАО «Газпром»; МЕГАФОН; Физико-технический институт РАН; ФГУП ЦНИИ «Гидроприбор»; ОАО «Светлана»; ЗАО «Оптоган»; ЗАО «ЭлТех СПб»; Институт лазерной физики НПК ГОИ; ГУП НПП «Электрон-оптроник»; ОАО НПП «Буревестник»; ОАО ЦНИОИ «Электрон»; НПО «Радар-ММС»; Ассоциация предприятий радиоэлектроники, приборостроения, средств связи и инфотелекоммуникаций и др.

Ключевые моменты

Международные стажировки и обучение

Студенты ФЭЛ ежегодно ездят на стажировки в Германию, Великобританию, Финляндию, Францию, Швейцарию и др., результатом которых становятся получение сертификатов и дипломов европейского образца. На последних курсах лучшие студенты имеют возможность обучаться по программе «Два диплома». Ниже представлены основные университеты, с которыми сотрудничает ФЭЛ:

Дрезденский технический университет (Германия); Ганноверский технический университет (Германия); Университет г. Кайзерслаутерн (Германия); Университет г. Вупперталь (Германия); Университет г. Мюнхен (Германия); Технический университет г. Берлин (Германия); Научно-исследовательский центр г. Юлих (Германия); Кембриджский университет (Великобритания); Университет г. Сент-Андрюс (Великобритания); Университет г. Бирмингем (Великобритания); Университет г. Глазго (Великобритания); Технический университет Лиссабона (Португалия); Университет штата Южная Каролина (США); Техасский технический университет (США); Университет штата Колорадо (США); Университет г. Труа (Франция); Университет Бен Гуриона (Израиль); Лаппеенрантский технологический университет (Финляндия); Университет г. Оулу (Финляндия); Чалмерский технический университет (Швеция).

Источник

Экстремальная электроника. Часть 3. Методы изготовления приборов по технологии кремний на изоляторе

Теперь схематично и кратко расскажу о том, как делают пластины кремния на изоляторе, из которых «пилят» чипы.

1) Ионное внедрение

Берут монолитную кремниевую пластину, бомбардируют ионами кислорода и затем нагревают.

Из соединения кремния и кислорода внутри пластины при нагреве образуется диоксид кремния, выступающий в качестве изолятора.

На нем остается тонкий поверхностный слой кремния, из которого потом можно будет вытравить транзисторы.

При производстве подложек приходится использовать сложные сильноточные ускорители ионов кислорода, что увеличивает цену подложек.

2) Сращивание пластин

Образование поверхностного слоя производится путём прямого сращивания второй кремниевой пластины со слоем диоксида.

Гладкие, очищенные и активированные за счёт химической или плазменной обработки пластины складывают, подвергают сжатию и отжигу. На границе пластин происходят химические реакции, обеспечивающие их соединение.

Данная технология идеальна для изготовления подложек КНИ с толстым поверхностным слоем, но при его уменьшении начинает нарастать плотность дефектов в рабочем слое, усложняется технологический процесс и растёт стоимость готовых изделий.

3) Управляемый скол

Технология объединяет в себе свойства технологий ионного внедрения и сращивания пластин, используется фирмой Soitech.

В данном технологическом процессе используются две монолитные кремниевые пластины. Первая пластина подвергается термическому окислению, в результате чего на её поверхности образуется слой диоксида, затем ее верхняя лицевая поверхность подвергается насыщению ионами водорода с использованием технологии ионного внедрения.

Так в пластине создаётся область скола, по границе которой пройдёт отделение оставшейся массы кремния.

По завершении процедуры ионного внедрения пластина переворачивается и накладывается лицевой стороной на вторую пластину, после чего происходит их сращивание. На завершающей стадии проводится отделение первой пластины, в результате которого на поверхности второй остаётся слой диоксида и тонкий поверхностный слой кремния.

Отделённые части пластин используются в новом производственном цикле.

Важным преимуществом этой технологии является низкая плотность дефектов и использование стандартного оборудования.

4) Эпитаксия

При эпитаксии поверхностный слой образуется за счёт выращивания кремниевой плёнки на поверхности диэлектрика.

Данный метод позволяет создавать плёнки с меньшим количеством дефектов и демонстрирует отличные рабочие характеристики приборов.

При эпитаксии из парогазовой фазы в качестве газа-носителя используется водород, которым кремний переносится в зону роста пленки и осаждается на поверхности.

При молекулярно-лучевой эпитаксии вещество испаряется с помощью электронного пучка и затем осаждается на кристаллическую подложку.

5) UltraCMOS

Фирменная технология pSemi, использующая эпитаксию кремния на сапфировую подложку.

Из-за разности кристаллических структур кремния и сапфира возле их границы в осажденной пленке возникают дефекты упаковки. Верхний же слой пленки не имеет дефектов.

Пленку обстреливают ионами кремния, из-за чего дефектный кремний приобретает аморфную структуру.

Затем пластину отжигают, и аморфный кремний рекристаллизуется с меньшим числом дефектов (происходит твердофазная эпитаксия).

Верхний слой кремния окисляют до диоксида и убирают.

Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.

Источник

Экстремальная электроника что это

В отличие от других технологических вызовов, российская материаловедческая база обеспечила в настоящее время возможность формирования полностью отечественного инновационного технологического маршрута производства алмазной электроники с ранее недостижимыми энерго-частотными характеристиками, температурными и радиационными условиями эксплуатации. Это стало возможным благодаря постановке в России технологии выращивания крупных синтетических монокристаллов алмаза и разработке процессов получения легированных эпитаксиальных алмазных слоев, в том числе нанослоевых композиций.

УДК 621.382, ВАК 05.27.06; DOI: 10.22184/1993-8578.2018.81.2.156.169

В условиях известных ограничений в поставках на российский рынок критически важных инновационных материалов и технологий, формирование высокоинтеллектуальных отечественных технологических ниш для обеспечения независимости и безопасности государства является безусловным приоритетом.
Целью данной статьи является представление результатов формирования инновационной отечественной технологии электронной компонентной базы на основе уникального по своим электрофизическим, теплофизическим, оптическим и механическим свойствам материала – алмаза, обеспечивающего создание микро- и нанотехники нового поколения с ранее недостижимыми функциональными возможностями, режимами и условиями эксплуатации (рис.1). Формируемый полностью отечественный технологический маршрут от процессов роста алмазов до изготовления компонентов электроники и фотоники может рассматриваться как российский вызов достижения превосходства в высокоинтеллектуальной наукоемкой сфере с длительным горизонтом конкурентоспособной реализации.

СИНТЕТИЧЕСКИЙ АЛМАЗ КАК РУКОТВОРНАЯ «УГЛЕРОДНАЯ ЗВЕЗДА»
Углерод (от лат. carboneum «уголь») является достаточно широко распространенным в природе химическим элементом (содержание углерода в теле человека – 21%, в земной коре – 0,16%), которому присущ атомно-молекулярный энергетический конформизм, определяющий структурно-функциональное и физико-химическое разнообразие углеродосодержащих материалов (рис.2), а также их органо-неорганическую конвергенцию в рамках биотехносферы.
Широко используемый термин «углеродная электроника» интегрирует инновационный научно-технологический базис в области синтеза, структуро- и формообразования объектов микро- и нанотехники на основе углеродосодержащих неорганических и органических материалов и их гибридных конвергентных композиций (рис.3).
Наиболее яркий представитель «углеродного сообщества» – алмаз (от греч. adamas «несокрушимый»), углеродная природа которого была разгадана в конце 18 века, – остается до сих пор уникальным дорогостоящим материалом, востребованным как в ювелирной, так и в инженерной среде. Алмаз известен как драгоценный камень – бриллиант (от франц. brilliant «блестящий») и наиболее твердый абразив.
Синтетический алмаз – рукотворная копия природного минерала – занял устойчивые позиции на алмазном рынке. В настоящее время наряду с ювелирным и абразивным алмазом значительный интерес вызывает применение синтетических крупных (десятки карат) монокристаллов достаточно высокого структурного совершенства и чистоты для решения экстремальных инженерно-технических задач. Представим краткий анализ особенностей данного материала.
Алмаз обладает полиморфизмом, и его наиболее широко распространенная аллотропическая модификация (98%) – кубический алмаз имеет гранецентрированную кубическую элементарную ячейку. Гексагональный алмаз или «лонсдейлит» (назван по имени открывшего его в 1966 году британского кристаллографа Кэтлин Лонсдейл) кристаллизуется в решетку вюрцита. Если источником природного классического кубического алмаза является кимберлитовые трубки, то гексагональный обнаружен в метеоритных кратерах. Следует отметить, что технология получения синтетического алмаза гексагональной модификации чрезвычайно сложна.
Рассмотрим свойства наиболее распространенного как в природе, так и в промышленном производстве кубического алмаза. Молекулярный вес составляет 12 г/моль, плотность алмаза – 3,5 г/см3, рекордная относительная твердость по шкале Мооса – 10 (более 100 ГПа, но изменяется в зависимости от базовой грани алмаза), что в десятки раз превышает твердость корунда. Алмаз довольно хрупок, но имеет высокое значение модуля упругости (модуль Юнга) – 1,2 · 1012 Н/м2. Оптические параметры существенны при характеризации качества алмаза, включая «блеск» и разноцветную «игру» ограненных монокристаллов, и вносят решающий вклад в стоимость ювелирных изделий. Показатель преломления алмаза варьируется от 2,417 до 2,421; угловая дисперсия составляет около 0,06; отражательная способность – 0,172. Цвет алмаза – одна из важнейших ювелирных характеристик – определяется его легированием и структурным совершенством. Известны следующие окраски алмаза: бесцветный, желто-коричневый, коричневый, черный, серый, синий, зеленый, красный, розовый, голубой и очень редко – сиреневый.
Существует классификация, разделяющая алмазы на типы в зависимости от содержания базовых примесей (азота и бора) и их распределения в кристалле, что определяет оптическую прозрачность в широком диапазоне от жесткого ультрафиолета до глубокого инфракрасного диапазона длин волн. Основной примесью в алмазе является азот (тип I – содержание азота до 0,2%, тип II – не более 10–3%). Несмотря на возможность насыщения азотом до уровня 1018 см–3, природный алмаз остается диэлектриком, сопротивление которого может варьироваться в диапазоне от 1013 до 1016 Ом · см. Это связано с тем, что энергетическая глубина залегания донора (азота) очень велика – 1,7 эВ, что ограничивает концентрацию носителей заряда при комнатной температуре.
Перспективы формирования на основе алмаза полупроводниковых приборов и их конкурентоспособность по ряду энергетических и частотных параметров определяются возможностью получения легированного материала n- и p-типов проводимости. Легирование изменяет и цветовую гамму ювелирного алмаза. Традиционные для полупроводниковой технологии процессы диффузии непригодны из-за возможности протекания фазового перехода алмаза в графит, поскольку диффузионное введение примесей требует высоких температур и значительных длительностей процессов. Поэтому применяются легирование в процессе роста кристаллов, эпитаксия, ионная имплантация или терминирование поверхности.
Базовый набор легирующих примесей для алмаза ограничен бором (0,37 эВ) в качестве акцептора, фосфором (0,58 эВ) и азотом (1,7 эВ) в качестве доноров. При комнатной температуре данные глубокие примеси имеют достаточно низкую степень ионизации, что определяет ограничение количества свободных носителей заряда. Единственно возможный технологический способ увеличить их количество – создание сильнолегированного материала, что обеспечивает уменьшение энергетического зазора между зоной залегания примеси и потолком валентной зоны (материал p-типа) или дном зоны проводимости (материал n-типа). Если для типичного уровня легирования бором (менее 1017 см–3) энергия активации составляет 370 мэВ (степень ионизации 0,2%), то при концентрации примеси 1020 см–3 энергия активации имеет фактически нулевое значение, но при этом катастрофически падает подвижность носителей заряда. Резкое снижение подвижности дырок с 3 800 см2/В · с (NA ≈ 1015 см–3) до 100 см2/В · с происходит уже при концентрации примеси более 1019 см–3.
Так называемая технология термирования поверхности алмаза – модификация методом гидрирования, то есть термической или плазменной обработкой в водороде, – позволяет формировать дырочный проводящий канал толщиной до 10 нм с поверхностной плотностью заряда до 1013 см–2 и сверхмалой энергией активации носителей (23 мэВ). Подвижность носителей заряда составляет 50–150 см2/В · с. В отношении применения фосфора в качестве донора следует отметить, что его можно внедрить в алмаз, но, как и акцептор бор, он является глубоким, и при обычных температурах этот источник электронов крайне ограничен.
Для квантовых информационных фотонных систем на основе алмаза важны так называемые центры окраски: азот-вакансия (NV) и кремний-вакансия (SiV). Очевидно, что представляет интерес легирование алмаза и другими примесями из IV группы периодической системы, например германием.
«РЕКОРДНЫЙ» МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЭКСТРЕМАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ
Оценивая свойства алмаза как материала для экстремальных условий и режимов эксплуатации, следует обратиться к общепринятым критериям (табл.1), характеризующим энерго-частотные, коммутационные и тепло-диссипативные возможности материала при создании высокочастотной и силовой электронной компонентной базы.
Перспективы абсолютного лидерства алмаза в экстремальной электронике определяют следующие его рекордные параметры:
• критическая напряженность электрического поля Ес = 10 МВ/см;
• теплопроводность λ = 20 Вт/см · К;
• ширина запрещенной зоны ∆Е = 5,45 эВ;
• температура Дебая TD = 1 860 К;
• скорость распространения звука υs = 10 км/с.
Ряд важнейших электрофизических параметров, определяющих быстродействие прибора, в том числе Vs – скорость насыщения при дрейфе носителей в электрическом поле для электронов (1,6 · 107 см/с) и дырок (1,1 · 107 см/с), а также подвижность носителей заряда в нелегированном материале (µn = 4 500 см2/В · с, µp = 3 800 см2/В · с), находятся на уровне аналогичных параметров полупроводниковых материалов, используемых при создании высокочастотных приборов. Однако, традиционные материалы – арсенид и нитрид галлия значительно проигрывают алмазу по теплопроводности, критической напряженности поля и ширине запрещенной зоны. Последний параметр является одним из определяющих с точки зрения достижения максимально высоких рабочих температур.
Применительно к экстремальному микроприборостроению следует обратить внимание также на рекордно низкий коэффициент расширения алмаза (10–6 К–1) и сравнительно невысокое значение относительной диэлектрической проницаемости ε = 5,5.
ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ АЛМАЗНЫЙ МАРШРУТ
«ОТ КРИСТАЛЛА ДО ПРИБОРА»
Несмотря на разгадку в конце 18 века углеродной природы алмаза, прошло более полутора веков, прежде чем в Швеции, СССР и США в начале 1950-х годов были выращены синтетические алмазы с использованием двух видов технологий: CVD (Chemical Vapor Deposition) – химическим осаждением из газовой фазы; термобарическим методом HРHT (High Pressure, High Temperature) – кристаллизацией алмаза из расплава углерода при высокой температуре и давлении в присутствии металлических катализаторов. Синтетические кристаллы, выращенные по технологии HРHT, часто имеют габитус в форме куба, и для них характерна зональная (секториальная) окраска (рис.4), определяемая анизотропией растворимости примесей.
В основу отечественной разработки полевого транзистора на основе алмаза была положена конструкция, обеспечивающая решение двух задач:
• создание сверхтонкого наноразмерного заглубленного сильнолегированного слоя алмаза, являющегося источником носителей заряда для слаболегированного слоя с приемлемой подвижностью носителей, что было реализовано в рамках эпитаксии «δ-легированного» бором слоя толщиной около 2 нм;
• формирование на поверхности алмазной δ-нанокомпозиции «управляющего» подзатворного диэлектрика, что было реализовано прецизионной низкотемпературной технологией атомно-молекулярной химической сборки совершенного нанотолщинного слоя оксида алюминия.
В качестве материала затвора использована платина, которая локально, с помощью остросфокусированного ионного пучка, нелитографически осаждалась на поверхность Al2O3 ионно-стимулированной химической реакцией в FIB-станции Helios Nanolab с применением металлоорганического соединения платины.
Базовые ключевые технологические операции формирования отечественного алмазного МДП-транзистора представлены в табл.2. Аппаратурно-технологическую реализацию сформированного и реализованного технологического маршрута, базовую структуру и выходные характеристики изготовленного алмазного МДП-транзистора поясняет табл.3. Использование в качестве подзатворного диэлектрика структурно совершенного слоя оксида алюминия, полученного методом ALD, обеспечивает эффективное управление током в канале и уменьшение токов утечки. Однако, необходимо достаточно большое управляющее напряжение, а также не наблюдается участка насыщения выходной характеристики вследствие проявления известного эффекта «глубокого хвоста» у «δ-легированного» слоя.
Совокупность рекордных параметров, которыми обладает алмаз, предопределяет в качестве одной из перспективных ниш для его эффективного применения создание коммутирующих компонентов с ранее недостижимыми энерго-частотными, энерго-импульсными параметрами и стойкостью к тяжелым условиям эксплуатации, включая высокие температуру и радиационные воздействия.
В табл.4 представлен сравнительный анализ трех типов ключей, которые могут быть реализованы на алмазе с использованием его рекордных возможностей при различных конструктивных решениях и функциональном назначении: генерации сверхвысокой плотности мощности, сильноточной и высоковольтной коммутации, защите от внешних электромагнитных воздействий.
Следует отметить, что в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» выполнен комплекс разработок всех представленных видов ключей на основе ближайшего аналога алмаза – карбида кремния (рис.5). В рамках научно-технологической кооперации с ИПФ РАН проводились работы по созданию на основе алмаза микромеханических ключей в интересах НПП «Исток» и автоэмиссионных структур. В частности, реализация композиционной автоэмиссионной структуры «карбид кремния – нанокристаллический алмаз» (рис.6а и 6b), показала резкое повышение стабильности работы и минимизацию деградационных процессов (рис.6c).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приоритеты развития алмазной электроники и фотоники для обеспечения технологической независимости и конкурентоспособности России по критическому направлению развития электронной компонентной базы отражает табл.5, а прогрессивные материаловедческие тенденции в технологии алмаза обобщены на рис.7.
Отечественная научно-технологическая школа сохраняет определенный международный паритет в этой инновационной сфере. Алмаз с учетом декларируемых стратегических направлений развития страны является для России яркой инновационной звездой. Интеграция научно-инженерного и образовательного потенциалов НПП «Исток», ООО «ИНРЕАЛ», ООО «Новые алмазные технологии», Института прикладной физики РАН, ФГУ «Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов», Института ядерной физики СО РАН, СПбГЭТУ «ЛЭТИ» в рамках системных инновационных востребованных государством алмазных проектов может позволить достичь реального превосходства в высокоинтеллектуальной наукоемкой сфере с длительным горизонтом конкурентоспособной реализации.
В заключение автор выражает благодарность отечественным разработчикам алмазной технологии: А.Л.Вихареву; М.П.Духновскому; А.В.Колядину; В.А.Ильину; В.И.Зубкову; А.В.Афанасьеву; А.С.Иванову; М.Ф.Панову; А.Д.Канарейкину; а также профессору Дж.Батлеру (США) за совместный труд, научное и человеческое общение, без которых появление данной статьи было бы невозможно. ■
Работы выполнялись при финансовой поддержке Минобрнауки РФ (проекты № 14.В25.31.0021 и № 03.G25.31.0243) и гранта РНФ № 15-19-30022.

Источник