Ученые ТГУ совместно с индустриальным партнером АО НПФ «Микран» создают технологию промышленного производства тонкопленочных полупроводниковых гетероструктур для изделий гражданского, оборонного и космического назначения. В частности, разрабатываются мощные транзисторы с высокой подвижностью электронов (High Electron Mobility Transistor – HEMT) для осуществления сотовой, спутниковой и радиосвязи на высоких частотах. Проект поддержан технологическими платформами «Национальная информационная спутниковая система» и «Национальная космическая технологическая платформа».
В реализации междисциплинарного проекта на стыке физики, радиофизики и химии задействованы ученые РФФ, ФТФ и ФФ ТГУ.
«Проблема повышения удельной мощности транзисторов и тем самым их дальнодействия будет решаться с помощью нового химического состава полупроводниковых материалов, применяемых для производства гетероструктуры, – говорит научный руководитель проекта, директор НОЦ «Наноэлектроника», профессор кафедры физики полупроводников ФФ ТГУ Валентин Брудный. – Для производства современных НЕМТ используют многослойные тонкопленочные гетероструктуры, функциональные характеристики которых могут быть улучшены за счет нитридных соединений индия-алюминия-галлия в сочетаниях, которые ранее промышленно не использовались».
По словам Валентина Брудного, сейчас для производства НЕМТ применяются, главным образом, такие полупроводники, как GaAs, InAs, GaSb. Они обеспечивают высокие рабочие частоты, но имеют малые выходные мощности из-за особенностей их электронных свойств. Применение полупроводниковых нитридов для производства НЕМТ-транзисторов и, в частности, гетероструктуры InAlN/GaN позволит увеличить их удельную мощность, повысить термическую стабильность и устойчивость к внешним высокоэнергетическим воздействиям.
В процессе изготовления HEMT летучие металл-органические соединения будут послойно наноситься на подложку из карбида кремния. Суммарная толщина всех слоев составит несколько микрометров (1 мкм = 10-6 метра), что в десятки раз меньше диаметра человеческого волоса.
Работы по созданию НЕМТ на основе гетероструктуры InAlN/GaN начаты в ряде фирм во всем мире, но их промышленное производство в настоящее время отсутствует. По окончании проекта ТГУ должен подготовить технологическую документацию для передачи индустриальному партнеру – АО НПФ «Микран», который приступит к промышленному выпуску таких НЕМТ-транзисторов. Компания является одной из наиболее динамично развивающихся высокотехнологичных предприятий в России.
Добавим, что ПНИЭР «Исследование и разработка технологии изготовления сверхвысокочастотных монолитных интегральных схем на основе гетероструктур InAlN/GaN для изделий космического применения» № 14.578.21.0240 от 26.09.2017 г. осуществляется в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» (Уникальный идентификатор проекта RFMEFI57817X240).
Сумма разработки – 300 миллионов рублей, из которых 150 миллионов – субсидия от Минобрнауки РФ, вторая половина – вложение индустриального партнера. Окончание работ намечено на декабрь 2019 года.
