Кафедра физики твердого тела и микроэлектроники

От наших истоков к ключевым проблемам микроэлектроники

 Свое начало кафедра физики твердого тела и микроэлектроники НовГУ, обеспечивающая подготовку специалистов по направлению «Электроника и микроэлектроника» и специальности «Микроэлектро­ника и твердотельная электроника», берет от кафедры «Диэлектрики и полупроводники» ЛЭТИ. На Новгородском общетехническом факультете ЛЭТИ в 1962 г. была образована секция кафедры «Диэлектрики и полупроводники», которой руководил кандидат технических наук, доцент Ю.С. Карпов. На преподавателей секции была возложена обязанность обеспечивать подготовку инжене­ров по специальности «Полупроводниковые приборы». На этапе ста­новления специальности активное участие в учебном процессе прини­мали ведущие ученые ЛЭТИ: лауреат Государственной премии СССР, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, профессор В.В. Пасынков, профессора Ю.М. Волокобинский и А.И. Губанов, доцент А.Э. Никеров.

На разных этапах деятельности секции кафедры диэлектриков и полупроводников в Новгороде активное участие в работе ГЭК прини­мали доценты Г.Н. Виолина, Л.К. Чиркин, Э.Е. Виолин, А.А. Кальнин.

Филиал ЛЭТИ. Выпуск 1965 г., специальность «Полупроводниковые приборы». Среди выпускников - М.И. Федоров, ведущий специалист ОКБ НЗЛК. Государственная экзаменационная комиссия. Слева направо: доцент А.Э. Никеров, профессор Ю.М. Волокобинский, профессор В.В. Пасынков, директор филиала А.М. Киселев, доцент Ю.С. Карпов, доцент Р.А.Казырбаев

Ведущими преподавателями кафедры диэлектриков и полупро­водников были прочитаны основные лекционные курсы, подготовлены учебные пособия, оказана помощь в создании учебных лабо­раторий. Под их непосредственным руководством были выпущены первые специалисты в области электронной техники.

Первыми вы­пускниками были главный инженер ПО «Волна» В.Н. Герасимов, главный конструктор Новгородского завода имени Ленинского комсомо­ла Е.Е. Киселев, ведущие специалисты завода В.С. Галушко, В.В. Бганцев, кандидат технических наук, доцент Л.П. Карба, старший преподаватель кафедры высшей математики НовГУ  М.Ф. Шанталова.

Уже на начальном этапе подготовки специалистов самое серьезное внимание уделялось привитию студентам навыков ведения самостоя­тельной учебной и научной работы. Это достигалось благодаря становлению и развитию в секции кафедры «Диэлектрики и полупроводники» научно-исследовательских работ и созданию на основе результатов исследований различной аппаратуры. Одно из первых научных на­правлений на кафедре физики твердого тела и микроэлектроники Нов­ГУ зародилось в 1963 г., когда кандидат технических наук, доцент Ю.С. Карпов - один из разработчиков низкошумящего транзистора П28 - создал группу по исследованию электрических флуктуаций в полупроводниковых при­борах. Костяк научной группы составили выпускники базовой кафед­ры ЛЭТИ В.И. Фомичев и И.С. Карпова.

Через некоторое время в группу пришли первые новгородские выпускники: В.С. Галушко, Н.Н. Политов, М.И. Федоров, Г.С. Поровский, Е.И. Грошев, Л.П. Карба. Первые свои исследования группа провела по заданию НИИ «Интеграл» «Исследование шумов варикапов» и Новгородского завода имени Ленинского комсомола по раз­работке аппаратуры для измерения шумов транзисторов. На основе результатов проведенных исследований разработаны методики изме­рения шумов двух- и четырехполюсных полупроводниковых приборов, магнитных шумов, фотошумов, методика минимизации шумов и изме­рения порога чувствительности полупроводниковых приборов, мето­дика оценки надежности.

Разработан комплекс аппаратуры для измерения шумов полупро­водниковых приборов для НПО «Океанприбор», НПО «Позитрон», НИИ «Домен» (Санкт-Петербург), ФТИ имени А.Ф. Иоффе, ИП АН УССР, НПО «Сапфир» (Москва), ПО «Орбита» (Нижний Новгород) и др. Результаты научных исследований использовались при раз­работке низкошумящсго резисторного оптрона (ВНИИЭП), низкошу­мящего кремниевого планарного транзистора (ПО «Светлана»), кон­денсаторов и резисторов интегральных схем («Гириконд»), пассивных плат гибридных интегральных схем (ПО «Планета», Новгород), стабилитронов и диодных оптронов (НПО «Сапфир»), низко-шумящих приемников инфракрасного излучения (Ин-ститут экспериментальной метеорологии, г. Обнинск). Непосредственно в лабораториях филиала еще в шестидесятые годы были подготовлены и защищены 3 кандидатские диссертации, а в 1972 г. в ЛЭТИ Ю.С. Карповым была защищена докторская диссертация.

Преподаватели кафедры полупроводниковых и микроэлектронных приборов (в настоящее время ФТТМ) (1984). Верхний ряд: доценты М.Н.Петров, Б.И.Селезнев, Е.И.Грошев, В.А.Таранец; нижний ряд: доценты В.Н.Лобушкин, Г.С.Поровский, Г.М.Емельянова, В.В.Гаврушко

 Выпускниками базовой кафедры «Диэлектрики и полупроводни­ки» ЛЭТИ являются: заведующий кафедрой физики твердого тела и микроэлектро­ники НовГУ, профессор, доктор технических наук Б.И. Селезнев, профессор, доктор технических наук Ю.С. Карпов, доценты кафедры Г.М. Емельянова, О.А. Фаянс, В.В. Гаврушко, В.Н. Лобушкин, доцент кафедры общей и экспериментальной физики В.Е. Удальцов, доцент кафедры педагогики технологий и ремесел кандидат физико-математических наук В.А. Мигунов.
Кафедра физики твердого тела и микроэлектроники НовГУ, начиная с 1964 г., ведет подготовку специалистов в области элек­троники и микроэлектроники для предприятий и научных организаций городов Новгорода, Брянска, Орла, Фрязино, Ульяновска, Александрова. Высокое качество подготовки специалистов неоднократно отмечалось руководителями предприятий электронной промышленности. Выпуск­никами кафедры защищено более 20 кандидатских и 3 докторских дис­сертаций. Среди них - доценты НовГУ В.А. Таранец, Ю.И. Соколов, Э.В. Ливерц, Е.Н. Потапов, заместитель проректора по учебной работе НовГУ, кандидат технических наук Г.С. Поровский, директор института постдипломного и дополнительного образования, доктор технических наук Е.А. Бондаренко, начальник учебно-методического управления, кандидат технических наук Е.И. Грошев, профессор кафедры ФТТМ  М.Н. Петров, заведующий кафедрой начертатель­ной геометрии и компьютерной графики, доктор технических наук С.А. Попов, проректор по научной работе НовГУ, доктор физико-математических наук Д.А. Филиппов, доктор технических наук, профессор кафедры ПТРА В.А. Карачинов, доктор физико-математических наук В.А. Ткаль, генеральный директор ПО «Квант», кандидат технических наук Г.Н. Капралов.

Кафедра «Диэлектрики и полупроводники» ЛЭТИ (ныне кафедра микроэлектроники СПбГЭТУ) со дня созда­ния секции в Новгороде и до настоящего времени оказывает помощь кафедре физики твердого тела и микроэлектроники по широкому кругу вопросов. Сюда входят: повышение квалификации преподавателей, об­учение в аспирантуре, защита диссертаций, подготовка и издание учебно-методической литературы.

Заведующий кафедрой полупроводниковых и микроэлектронных приборов, профессор Владимир Васильевич Сорока вручает диплом лауреата Всероссийской студенческой научной конференции «Химия и физика твердого тела» студентке специальности «Микроэлектроника и полупроводниковые приборы» Г.Васильевой (Новгород, 27 февраля 1985 г.)

Эффективная помощь со стороны кафедры микроэлектроники СПбГЭТУ оказывается кафедре физики твердого тела и микроэлектро­ники НовГУ в рамках научно-методического совета по микроэлектро­нике, возглавляемого профессором Ю.М. Таировым - разработка учебных планов, формирование банка данных по изда­ваемой учебно-методической литературе, разработка квалификацион­ных заданий. В свою очередь, возросший научно-методический потен­циал кафедры физики твердого тела и микроэлектроники НовГУ по­зволяет ее преподавателям выступать в качестве оппонентов при защи­те диссертаций, рецензентов учебно-методической литературы, изда­ваемой СПбГЭТУ, рекомендовать для использования в учебном процес­се собственные научно-методические разработки.

Существенный вклад в развитие кафедры физики твердого тела и микроэлектроники на разных этапах внесли заведующие кафедрой до­центы В.А. Мигунов и Л.П. Карба. Новый этап в развитии начинается с приходом на кафедру в 1982 г. ректора Новгородского политехни­ческого института, доктора физико-математических наук, профессора В.В. Сороки. В.В. Сорока, выпуск­ник физического факультета Ленинградского университета, специалист в области функциональной электроники, тесно сотрудничавший с ве­дущими специалистами и ректоратом ЛЭТИ, внес принципиально но­вые аспекты в деятельность кафедры.

При кафедре был создан учебно-научно-производственный комплекс, включающий отделение факуль­тета повышения квалификации инженерно-технических работников, отдел микроэлектроники ОКТБ «Омега» и филиал кафедры на ПО «Планета».

По инициативе В.В. Сороки филиал кафедры полупроводниковых и микроэлектронных приборов был создан на новгородском производственном объединении «Планета» приказом Минвуза РСФСР № 532 от 27.08.85 по согласованию с Министерством электронной промышленности СССР. Заведующим филиалом был назначен начальник ОКБ НЗЛК В.В. Павлов. Преподавателями филиала, на условиях штатного совместительства, были начальник технологического отдела ОКБ НЗЛК В.Б. Смолкин, начальник сектора ОКБ НЗЛК, кандидат технических наук О.А. Фаянс, заместитель генерального директора ПО «Планета» по экономическим вопросам, кандидат технических наук А.А. Борискин. На базе филиала кафедры проводились ознакомительная, производственная и преддипломная практики, научно-исследовательская работа студентов. За год в филиале проходили обучение до 70 студентов, выполнялось 15 дипломных проектов. К этим формам работы привлекались до 40 заводских специалистов на условиях почасовой оплаты.

Базовое предприятие кафедры полупроводниковых и микроэлектронных приборов - Новгородский завод имени Ленинского комсомола ПО «Планета»

Организация в отделе микроэлектроники производства микросборок частного применения, перенесение части учебного про­цесса, в первую очередь дисциплин, связанных с высокими техноло­гиями, на базу отдела и филиала кафедры на ПО «Планета», привлече­ние к учебному процессу ведущих заводских специалистов, создание в отделе микроэлектроники студенческого конструкторского бюро «Электроника» позволили существенно улучшить практическую под­готовку специалистов для микроэлектроники в условиях, близких к ре­альному производству.

При этом наряду с целевой подготовкой специалистов осуществлялось эффективное научно-техническое сотрудни­чество с предприятиями радиоэлектронного комплекса Новгорода: ПО «Старт», НПО «Волна», ПО «Планета».

На этапе дипломного проектирования: измерение параметров микроструктур

В 80-е гг. на кафедре физики твердого тела и микро­электроники НовГУ сложился ряд научно-технических направлений в области микро- и оптоэлектроники.

Дипломный проект защищает тысячная выпускница кафедры Е. Ткаченко (1984)

 Совместными усилиями кафедры и ОКТБ «Омега» была создана техническая база, позволяющая проводить мелкосерийное изготовле­ние широкого класса микросборок частного применения (доцент Л.Н. Крутяков, доцент В.А. Таранец). Под научным руководством доцента Л.Н. Крутякова за период с 1985 по 1993 г. разработаны и изготовлены опытные образцы более 50 типов микросборок частного применения для телевизионных систем (ОКТБ «Омега»), серии микросборок кон­троля деформации валов турбогенераторов на атомных электростан­циях, серии прецизионных делителей напряжения (ГОИ, Санкт-Петербург).

Доцентом Б.М. Шишлянниковым был продолжен начатый им в 1970 г. на кафедре диэлектриков и полупроводников под руководством профессора Ю.М. Волокобинского цикл исследований по влиянию деформации на электрофизические параметры полупроводников. Разработаны кон­струкции и технология изготовления полупроводниковых преобразо­вателей давления для различных применений. Датчики прошли испы­тания в НИИ «Теплоприбор» (Москва), ВНИИ электроизмеритель­ных приборов (Санкт-Петербург) и показали конкурентноспособ­ность в сравнении с зарубежными аналогами.

Под научным руководством доцента В.В. Гаврушко разработана се­рия оригинальных фотоприемников и фотоприемных устройств для среднего и дальнего инфракрасного диапазона оптического излучения. Разработана серия, не имеющая аналогов, измерительных установок для исследования оптико-электронных свойств фотоприемников и фо­топриемных устройств. Разработана и внедрена в производство серия фотоприемников видимого и ближнего инфракрасного диапазона. Осуществляется сотрудничество с СПбГЭТУ, НИИ ПФ (Москва), АО «Сапфир» (Москва), ГИРЕДМЕТ (Москва), ЛОМО (Санкт-Петербург).

Профессор В.В. Сорока стимулировал развитие научных исследований слоистых диэлектрических систем на основе пленок диоксида кремния. Им был развит метод анализа пространственных структур с тетраэдрической и октаэдрической координацией атомов. Этот метод дал возможность объяснить основные экспериментальные данные по кристаллохимии системы кремнезёма.

Под научным руководством доцента Б.И. Селезнева разработаны способы управления характеристиками тонких диэлектрических пленок и приповерхностных полупроводниковых слоев с применением ионных пучков и импульсных оптических обработок. Исследованы и разработаны современные технологические процессы, используемые при создании ряда СВЧ микроэлектронных приборов на германии и арсениде галлия. Разработан и внедрен в производство комплекс аппаратуры для исследований микроструктур на арсениде галлия. Раз­работана и внедрена в производство усовершенствованная технология изготовления малошумящих СВЧ полевых транзисторов с барьером Шотки на арсениде галлия с ионно-легирован-ными слоями. Изго­товленные приборы по параметрам близки к зарубежным аналогам. Результаты работ использованы в АООТ «Планета», ОКБ-Планета, НИИ космических исследований (Москва), НИИ «Пульсар» (Москва), НИИ молекулярной электроники (Москва).

В лаборатории электронной микроскопии кафедры (середина 80-х гг.)

Разработка микроприборов на арсениде галлия была бы неосуществима без машинного проектирования и расчета электрических параметров. Эту работу поставил в ОКБ-Планета доцент О.А. Фаянс. Его программой «FETcad» пользуются в ОКБ-Планета и НовГУ до настоящего времени.

Финансирование научных исследований из средств отраслевых министерств позволило существенно укрепить материально-техни-ческую базу кафедры. Для учебно-научных лабораторий было приобретено современное оптическое оборудование, электронный микроскоп, лазерные технологические установки, измерительные приборы. Кафедра полупроводниковых и микроэлектронных приборов и ПО «Планета» поддерживала научные контакты с советами Академии наук СССР. Они стали организаторами крупного Всесоюзного семинара «Взаимодействие ионных пучков с атомами и поверхностью твердого тела» (апрель 1986 г.). Семинар был организован по инициативе объединенного научного совета по комплексной проблеме «Физика плазмы» АН СССР и его председателя академика Б.Б. Кадомцева. В семинаре участвовали 49 ведущих научных организаций и предприятий из шестнадцати городов СССР: Москвы, Ленинграда, Киева, Минска, Новосибирска, Горького и др. Хоздоговорные научные исследования, проводимые на кафедре по тематике семинара, были включены в координационный план АН СССР по проблемам «Физика твердого тела» и «Лазерная обработка поверхности микроэлектронных структур. Лазерный отжиг ионно-легированных слоев». На факультете повышения квалификации руководящих и инженерно-техни-ческих работников по согласованию с Министерством электронной промышленности была создана новая специализация - «Электронно-ионные технологические процессы». Таким об разом осуществлялось взаимодействие академического, отраслевого и вузовского секторов науки.

Всесоюзный семинар «Взаимодействие ионных пучков с атомами и поверхностью твердого тела».  С докладом «Ключевые проблемы и перспективы ионной имплантации» выступает доктор физико-математических наук, профессор В.С. Вавилов (ФИАН СССР, Москва)

Тенденции в развитии оптоволоконных систем связи диктовали необходимость открытия новых специализаций. В 70-е и 80-е гг. открытие любой новой специализации жестко регламентировалось Минвузом РСФСР. В результате настойчивости В.В. Сороки в 1983 г. Минвуз РСФСР впервые дал разрешение на открытие в рамках специальности «Микроэлектроника и полупроводниковые приборы» специализации «Волоконно-оптические линии связи».

В 80-х гг. кафедра реализовывала договоры о творческом содружестве с вузами, научно-производственными организациями и Академией наук СССР.

В их числе были:

• Владимирский политехнический институт (1983): разработка методики и применение мембранных датчиков давления для исследования внутреннего напряжения в сферопластиках.

• Новгородское ПО «Планета» (1983-1988).

• Ивано-Франковский завод «Позитрон» (1987-1988).

• Черновицкий завод «Гравитон» (1987-1988): комплексные договора о сотрудничестве, включая подготовку специалистов.

• Ленинградское НПО «Ленинец» (1984): исследование шумов и пороговой чувствительности фотоприемников и фотоприемных устройств волоконно-оптических линий связи.

• Ленинградский политехнический институт имени М.И. Калинина, кафедра физики диэлектриков и полимеров (1983): влияние мощного лазерного излучения на диэлектрические и полупроводниковые слои.

• Специальное конструкторско-технологическое бюро Института химии древесины АН ЛаССР (1985): разработка полупроводниковых датчиков давления для использования в установках нанесения пенополиуретана.

• Северо-Западный политехнический институт: разработка методик измерения шумовых параметров изделий электронной техники и внедрение их в учебный процесс.

• Ленинградский электротехнический институт имени В.И. Ульянова (Ленина) (1983-1986): исследование электрофизических характеристик сурьмянисто-индиевых p-n-переходов; лазерная обработка структур на арсениде галлия.

• Ленинградский физико-технический институт имени А.Ф. Иоффе  АН СССР: шумы в полупроводниковых приборах на основе гетероструктур.

• Ленинградский электротехнический институт связи имени профессора М.А. Бонч-Бруевича (1984-1988): разработка учебно-методического обеспечения и создание лабораторной базы по волоконной оптике.

• Московский институт электронной техники (1986): формообразование полупроводниковых структур на основе узкозонных полупроводников.