Ústav fyziky mikrostruktur RAS

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 3. dubna 2022; kontroly vyžadují 2 úpravy .

Ústav fyziky mikrostruktur RAS ( ÚPM RAS )

mezinárodní titul	Ústav fyziky mikrostruktur RAS (IPM RAS)
Založený	1993
Ředitel	A. V. Novikov
Zaměstnanci	~250
PhD	~20
Umístění	Rusko ,Nižnij Novgorod
Legální adresa	GSP-105, Nižnij Novgorod, 603950, Rusko
webová stránka	ipmras.ru

Ústav fyziky mikrostruktur Ruské akademie věd (IPM RAS) vznikl v roce 1993 (usnesení prezidia Ruské akademie věd č. 173 ze dne 28. září 1993) na základě oddělení fyziky pevných látek. Ústavu aplikované fyziky Ruské akademie věd . Prvním ředitelem ústavu se stal S. V. Gaponov (od roku 1994 člen korespondent Ruské akademie věd, od roku 2008 akademik, od roku 2009 poradce Ruské akademie věd) . V roce 2009 vedl IPM RAS profesor Z. F. Krasilnik , v roce 2015 profesor V. I. Gavrilenko , v roce 2016 opět Z. F. Krasililnik. V roce 2020 se opět stal úřadujícím ředitelem V. I. Gavrilenko a v roce 2021 se stal vedoucím ústavu A. V. Novikov .

Od roku 2016 je ústav pobočkou Federálního výzkumného centra IAP RAS .

IPM RAS je součástí katedry fyzikálních věd Ruské akademie věd , od roku 2009 je součástí Nižního Novgorodského vědeckého centra Ruské akademie věd (NSC RAS).

Ústav provádí základní vědecký výzkum v oblasti fyziky povrchů, nanostruktur pevných látek , supravodivosti a vícevrstvé rentgenové optiky , jakož i technologie a aplikace tenkých vrstev, povrchových a vícevrstvých struktur.

IPM RAS zaměstnává 275 zaměstnanců, z toho více než 140 výzkumných pracovníků (21 lékařů a 73 kandidátů věd, 8 držitelů státní ceny, 1 státní cena Ruské federace pro mladé vědce).

Struktura

Ústav se skládá ze 6 vědeckých oddělení a 8 inženýrských, finančních a ekonomických oddělení. Součástí ústavu je vědecké a vzdělávací centrum (REC), Centrum pro kolektivní užívání (CKP) a maketová dílna.

Katedra fyziky polovodičů

Hlavní činností katedry je vývoj křemíkové optoelektroniky v blízké IR oblasti a vývoj terahertzové oblasti s využitím polovodičových nanostruktur. Vyvíjejí se metody molekulární paprskové epitaxe struktur emitujících světlo na bázi SiGe/Si a Si:Er/Si, mechanismy emise a absorpce světla těmito strukturami v blízké infračervené oblasti a fyzikální principy fotodetektorů. světlo emitující diody a lasery na nich založené jsou studovány. Probíhají práce na detekci a studiu stimulovaného záření v milimetrovém a submilimetrovém rozsahu vlnových délek v germanii dírek.

Křemíkové terahertzové lasery

Při nízkých teplotách (T ~ 4 K) bylo v ústavu poprvé pozorováno stimulované terahertzové záření z monokrystalů křemíku typu n, a to díky inverzní populaci excitovaných stavů dárců při optickém čerpání. Tato studia jsou pokračováním studií oceněných Státní cenou SSSR v oblasti vědy a techniky.

Lasery s inverzí

Byl získán účinek stimulovaného THz záření v n-Si při optické rezonanční excitaci a fotoionizaci. Laserové záření se vyvíjí na přechodech 2p-1s (T2) (Si:P, Si:Sb) nebo 2p-1s (T2) (Si:As, Si:Bi).

Ramanovy lasery

Byl získán účinek stimulovaného Ramanova (elektronového) rozptylu v n-Si. Ramanův posun je určen rozdílem energie mezi stavy 1s(A1) a 1s(E).

Katedra fyziky supravodičů

Výzkum katedry je zaměřen na studium fyziky supravodivosti a magnetických jevů v masivních a mezoskopických supravodičech , magnetech a jejich hybridech (supravodič-normální kov, supravodič-izolátor a supravodič-feromagnetické struktury). Jsou zkoumány problémy související s fyzikou vírového stavu v supravodičech a supratekutých kapalinách , Josephsonových systémech a generátorech na nich založených. Studovány jsou také otázky související s chirálními jevy v optice , fyzikální základy a technologické aplikace systémů vláknové optiky .

Divize vícevrstvé rentgenové optiky

Technologické a experimentální práce v oblasti rentgenové optiky vícevrstvých tenkovrstvých struktur jsou zaměřeny jak na studium základních vlastností tenkovrstvých struktur v oblasti rentgenového záření , tak na vytvoření základny pro rentgenové paprsková litografie . Ústav je jedním ze světových lídrů v oblasti rentgenové optiky, jeho úspěchy v této oblasti jsou široce uznávány předními vědeckými centry.

Ústav technologie nanostruktur a zařízení

Katedra studuje nové fyzikální jevy v polovodičových heterostrukturách a vysokoteplotních supravodičech pro další aplikace v mikro- a optoelektronice. Hlavní činností katedry je vývoj metod epitaxe pro polovodičové heterostruktury na bázi In, Ga, Al-As, N a supravodivých systémů na bázi YBaCuO. Katedra také provádí podrobnou komplexní studii vlastností takových systémů a výrobu zkušebních struktur.

Ústav magnetických nanostruktur

Hlavními směry katedry je tvorba jednovrstvých a vícevrstvých laterálně omezených magnetických nanostruktur různých tvarů, teorie transportních jevů v magnetických strukturách a experimentální studium transportních vlastností magnetických nanostruktur. Teoretické studie jsou zaměřeny na systémy s nekoplanárním rozložením magnetizace. Vyvíjejí se techniky pro studium magnetických stavů jednovrstvých a vícevrstvých magnetických nanočástic pomocí mikroskopu magnetické síly (MFM). Nekolineární stavy v třívrstvých magnetických částicích jsou studovány metodou MFM. Vyvíjejí se metody pro změnu magnetického stavu nanostruktur pomocí sondy mikroskopu magnetické síly . Probíhají experimentální studie účinků tunelové magnetorezistence , topologického Hallova jevu a dalších transportních jevů v magnetických nanostrukturách.

Poprvé byly v ústavu získány umělé vícevrstvé magnetické částice s nekolineárním rozložením magnetizace a byly vytvořeny částice ve tvaru kříže s antivírovým rozložením magnetizace. Je demonstrována možnost přepnutí částic ve tvaru kříže do antivírového stavu.
V systémech s nekoplanárním rozložením magnetizace byla předpovězena řada nových efektů, jako je usměrnění elektrického proudu a fenomén přirozené optické aktivity.

Ústav terahertzové spektrometrie

Hlavním směrem katedry je vývoj metod pro nestacionární spektroskopii frekvenčního rozsahu THz: vývoj syntezátorů, harmonických generátorů na bázi CPSR (quantum semiconductor superlattices), spektrometrů pro sub-THz a THz frekvenční rozsahy. Probíhají analytické studie ke stanovení nečistot ve vysoce čistých látkách, sledování chemických procesů in situ v hi-tech. Jsou studována rotační spektra toxických látek, což umožňuje zejména detekovat škodlivé látky v atmosféře. Vyvíjí se neinvazivní lékařská diagnostika založená na analýze vydechovaného vzduchu a probíhá vývoj pro stanovení životaschopnosti transplantací pomocí analýzy promývací tekutiny.

Vědecké školy

Existují dvě vědecké školy na IPM RAS:

"Vytvoření fyzikálních základů pro depozici metastabilních vícevrstvých a nanoklastrových filmových struktur, studium jejich vlastností"

Vedoucí: akademik S. V. Gaponov , člen korespondent. RAS, N. N. Salaščenko

„Základní vědecké problémy vývoje křemíkové optoelektroniky a vývoje terahertzové řady pomocí polovodičových nanostruktur“

Vedoucí: prof. Z. F. Krásilník

Komunitní centrum

Institut má Centrum pro kolektivní použití (CCU) „Fyzika a technologie mikro- a nanostruktur“, založené v roce 2003. Široká škála studia mikro- a nanostruktur pomocí rentgenové difrakce, analytické elektronové mikroskopie, skenovací sondové mikroskopie, optické, mikrovlnné a rentgenové spektroskopie, sekundární iontové hmotnostní spektroskopie, elektrofyzikální studium polovodičových mikrostruktur, studium magnetických a supravodivých vlastností filmů a nanostruktur, měření optické přesnosti.

Školení vědeckého personálu

Na základě IPM RAS a Nižnij Novgorodské státní univerzity (NNSU) existuje mezifakultní základní katedra "Fyzika nanostruktur a nanoelektronika". V UNN vyučuje více než 20 zaměstnanců a vede 3 oddělení UNN. Ústav má postgraduální studium v těchto specializacích:

Přístroje a metody experimentální fyziky
Radiofyzika
Fyzika kondenzovaných látek
Fyzika polovodičů
Elektronika v pevné fázi, radioelektronické součástky, mikro- a nanoelektronická zařízení založená na kvantových efektech
kvantová elektronika

Inovační činnost

Byl vyvinut a implementován plynový spektrometr v rozsahu terahertzů , pracující na základě efektu volně se rozpadající polarizace . Zdrojem záření je harmonický generátor získaný pomocí frekvenčního násobiče na bázi kvantových polovodičových supermřížek a frekvenčního syntezátoru na bázi Gunnova generátoru pracujícího ve frekvenčním rozsahu 87-117,5 GHz.

Provozní frekvenční rozsah je 1–2,5 THz.
Přesnost nastavení frekvence $10^{{-9}}$
Přístrojová šířka vedení < 10 kHz.
Citlivost (l = 1 m, = 1 s) $T_{{\text{measurements}}}/N_{{\text{points}}}$ $5\krát 10^{{-10}}{\text{cm}}^{{-1}}$
Minimální doba měření $1\krát 10^{{-6}}{\text{s}}$

Společnost LLC Research and Production Enterprise Technological Electronic Optical Systems LLC (NPP TEOS) byla založena v roce 2005 skupinou zaměstnanců IPM RAS za účelem prodeje vyvinutého automatizovaného systému pro technologickou kontrolu tloušťky skleněné pásky na bázi nízkokoherentní interferometrie. . Vznikla řada zařízení pro kontrolu kvality procesu výroby skla a sledování technologických procesů, které se přímo používají ve výrobě. Na principech nízkokoherentní tandemové interferometrie bylo vyvinuto zařízení pro vysoce přesné bezkontaktní měření optické tloušťky transparentních objektů.

První typ zařízení je určen ke sledování tloušťky pásu plaveného skla v horké zóně jeho vzniku (výrobce LLC NPP TEOS). Díky použití inovativních principů chráněných patenty Ruské federace předčí zařízení světové analogy ve většině klíčových technických a ekonomických charakteristik. K dnešnímu dni je provozováno 13 komplexů ve sklárnách v Rusku, Kyrgyzstánu a Bělorusku.

Druhý typ zařízení je určen pro vysoce přesné monitorování teploty, řízení tloušťky a ohybu transparentních substrátů v technologických procesech tvorby filmových nanostruktur.

CJSC "X-Ray" byla založena skupinou zaměstnanců IPM RAS v roce 1998 s cílem propagovat vícevrstvá rentgenová zrcadla a na nich založené rentgenové optické systémy, určené pro kolimaci a fokusaci rentgenového záření. světovém a domácím trhu. Diagnostika rentgenového plazmatu, rentgenová fluorescenční elementární analýza, rentgenová astronomie, mikroskopie a nanolitografie.

Takové systémy se používají v:

Byla vyvinuta technologie pro výrobu široké škály prvků vícevrstvé rentgenové optiky pro rozsah vlnových délek 0,05–100 nm: zrcadla, kolimátory, volně visící struktury pro filtraci, polarizaci a fázový posun rentgenového záření.
Byl vyvinut interferometr s difrakční referenční vlnou a byly vyvinuty metody pro studium a korekci tvaru povrchů optických prvků a vlnových aberací optických systémů s ultravysokým rozlišením se subnanometrovou přesností.

Pravidelně pořádané vědecké konference

Symposium "Nanophysics and Nanoelectronics" Archivováno 3. března 2011 na Wayback Machine

Významní spolupracovníci

Ředitelé

Gaponov, Sergej Viktorovič - akademik Ruské akademie věd , zakladatel institutu a jeho ředitel v letech 1993-2009
Krasililnik, Zakhary Fishelevich - člen korespondent Ruské akademie věd , ředitel v letech 2009-2015 a v letech 2016-2020
Gavrilenko, Vladimir Izyaslavovich - režisér v letech 2015-2016, herectví. o. ředitelů v letech 2020-2021
Novikov, Alexey Vitalievich — ředitel od roku 2021

Členové Akademie věd SSSR a Ruské akademie věd

Vítězové cen

Chkhalo, Nikolaj Ivanovič - Laureát ceny A. G. Stoletova

Viz také

Odkazy

Oficiální stránky IPM RAS

Nižnij Novgorod vědecké centrum RAS
IAP RAS IPM RAS IHVV RAS IMC RAS IPM RAS

Ústav fyzikálních věd RAS
Vědecké organizace	GAO RAS INASAN IZMIRAN IKI RAS IK RAS IOF RAS IAA RAS IAP RAS IRE RAS JE ITF IHPP RAS IPM RAS ISSP RAS IPP RAS INR RAS KIPT KazSC RAS NTsVO RAS PNPI NKÚ RAS FTI je. Ioffe RAS FIAN
Sekce obecné fyziky a astronomie Sekce jaderné fyziky