Что такое наноэлектроника и как она работает

Электроника и наноэлектроника

Наиболее распространенные экзамены при поступлении:

Русский язык
Математика (базовый уровень)
Иностранный язык — по выбору вуза
Физика — по выбору вуза
Химия — по выбору вуза
Информатика и информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) — по выбору вуза

Условия поступления

Для того чтобы поступить в высшее учебное заведение, абитуриенту следует узнать, какие предметы сдавать. Выпускнику школы нужно сдать:

математику,
физику,
русский язык.

Также по усмотрению вуза могут проводиться экзамены по иностранным языкам, химии или информатике.

Сфера деятельности выпускника

Обучение на данной специальности включает детальное изучение методов и средств деятельности человека, направленной на все виды исследований, а также на моделирование (математическое либо компьютерное).

Бакалавр научится разбираться в способах конструирования, проектирования и в технологиях производства. Учащийся сможет в полной мере эксплуатировать электронные устройства, их компоненты и материалы, из которых они изготовлены.

В процессе обучения студент овладеет навыками использования вакуумной, плазменной, оптической и иной нанотехники различного функционального назначения.

Где обучаться

Ниже перечислены некоторые вузы Москвы, в которых осуществляется подготовка по данной специальности:

Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана;
Московский государственный университет информационных технологий, радиотехники и электроники;
Московский государственный университет приборостроения и информатики;
Московский институт электронной техники;
Гуманитарно-экономический институт им. В.С. Черномырдина;
Московский институт стали и сплавов;
Московский энергетический институт.

На сегодняшний день в Российской Федерации существует порядка 70 учебных заведений, в которых можно изучать дисциплины направления специальности «Электроника и наноэлектроника».

Срок обучения

Сроки зависят от формы обучения студента. На очной срок составляет 4 года, а на заочной, вечерней или смешанной форме время получения образования будет равно 5 годам.

Какие дисциплины будут изучаться

Обучение на специальности требует от студента прохождения курса следующих учебных предметов:

информационные технологии,
начертательная геометрия и инженерная графика,
материалы и элементы электронной техники,
экономика и организация производства,
метрология, стандартизация и технические измерения,
микроэлектроника,
магнитные элементы электронных устройств,
схемотехника,
основы проектирования электронной компонентной базы и другие.

Чему научат в вузе

Студенты в процессе получения образования овладеют большим количеством знаний и умений. Выпускник вуза сможет:

корректно проектировать электронные приборы и выполнять расчеты, составлять схемы устройств в соответствии с условиями в техническом задании;
создавать техническую и проектную документацию для разработки высокотехнологичных устройств;
оформлять завершенные проектно-конструкторские работы;
создавать инструкции по эксплуатации технических устройств;
модернизировать производство путем внедрения в него новейших разработок;
проверять создаваемые проекты на соответствие существующим стандартам и иной документации;
организовать производство электронных устройств;
участвовать в процессе испытания устройств и анализировать причины брака при их наличии.

Знания и умения, которые будут приобретены студентом в вузе, позволят ему стать специалистом в своей отрасли и успешно реализовать себя в любой сфере деятельности.

Кем работать после окончания вуза

По окончании обучения выпускник сможет посвятить себя науке или выбрать любую профессию по специальности. Он сможет заниматься различными исследованиями в области электроники и наноэлектроники.

Есть возможность сотрудничества с научными и исследовательскими центрами, участия в разработках и в производстве.

Оно организовано, в частности, на заводах, которые занимаются выпуском различных электронных устройств.

Любая техническая профессия на сегодняшний день в России является дефицитной, поэтому трудоустройство выпускников будет успешным.

Постоянно открываются новые заводы крупных мировых представителей, а также набирает популярность собственное производство. В начале карьеры электронщик сможет зарабатывать, в среднем, до 20 тысяч рублей.

За несколько лет работы оклад можно увеличить в 2-3 раза. Специалисты востребованы не только в РФ, но и заграницей.

Почему стоит поступить на магистратуру

Есть несколько причин, почему стоит продолжить обучение в магистратуре, к ним относятся:
повышенный спрос среди работодателей – уровень знаний, полученный на магистратуре, высоко ценится на современном рынке труда; большое количество бюджетных мест; возможность стажировки заграницей, программы обмена студентами;
есть подготовительные программы для поступающих.

Магистратура предоставляет широкие возможности и позволит студенту в разы увеличить объем своих знаний и умений. Это, в свою очередь, даст возможность успешно реализовать себя в науке или построить успешную карьеру. В дальнейшем студент получает возможность поступить в аспирантуру.

Наноэлектроника

Возможно, эта статья содержит оригинальное исследование.Добавьте ссылки на источники, в противном случае она может быть выставлена на удаление.Дополнительные сведения могут быть на странице обсуждения.

В этой статье не хватает ссылок на источники информации.Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.Эта отметка установлена 4 июня 2015 года.

Наноэлектроника — область электроники, занимающаяся разработкой физических и технологических основ создания интегральных электронных схем с характерными топологическими размерами элементов менее 100 нанометров.

Термин «наноэлектроника» логически связан с термином «микроэлектроника» и отражает переход современной полупроводниковой электроники от элементов с характерным размером в микронной и субмикронной области к элементам с размером в нанометровой области. Этот процесс развития технологии отражает эмпирический закон Мура, который гласит, что количество транзисторов на кристалле удваивается каждые полтора-два года.

Однако принципиально новая особенность наноэлектроники связана с тем, что для элементов таких размеров начинают преобладать квантовые эффекты. Появляется новая номенклатура свойств, открываются новые заманчивые перспективы их использования.

Если при переходе от микро- к наноэлектронике квантовые эффекты во многом являются паразитными, (например, работе классического транзистора при уменьшении размеров начинает мешать туннелирование носителей заряда), то электроника, использующая квантовые эффекты, — это уже основа новой, так называемой наногетероструктурной электроники.

Наноэлектроника в России

В России ситуация с развитием наноэлектроники является неоднозначной. Микроэлектроника по сравнению с передним мировым фронтом в России развита достаточно слабо. В наноэлектронике Россия сохранила преимущества, которые были у Советского Союза.

Это касается таких областей, как СВЧ-техника, инфракрасная техника, излучательные приборы на основе полупроводников.

Россия является родиной одного из наиболее значимых электронных приборов — полупроводникового лазера, за который получил Нобелевскую премию академик Жорес Алфёров.

Во многих областях наноэлектроники стартовые позиции у России достаточно неплохие. На полупроводниковых наногетероструктурах с двумерным электронным газом основывается, например, сотовая связь. Здесь Россия не в лидерах, но сделанные ранее разработки в областях СВЧ, фотоприёмников, излучательных структур, солнечных батарей, силовой электроники и сейчас на очень хорошем уровне.

Государственные компании и программы

Ведущими разработками в области наноэлектроники в России занимаются:

Национальный исследовательский университет «МИЭТ»
ФГУП «НИИ физических проблем им. Ф. В. Лукина»
ФГУП Российский научный центр «Курчатовский институт»

Данные организации назначены головными в отрасли нанотехнологий по таким направлениям, как наноинженерия, наноэлектроника, нанобиотехнология.

Частные предприятия

АНО «Институт нанотехнологий МФК»(ИНАТ МФК) [11] — российская некоммерческая научно-производственная организация, работающая в сфере разработки и производства нанотехнологического оборудования, а также создания и практического внедрения технологий производства наноструктур и наноматериалов на их основе. Официальный сайт ИНАТ МФК http://www.nanotech.ru

ООО «Нано Скан Технология» — компания, основанная в Долгопрудном в 2007 году. Специализируется на разработке и производстве сканирующих зондовых микроскопов и комплексов на их основе для научных исследований и образования.

NT-MDT — российская компания, созданная в Зеленограде в 1989 году. Занимается производством сканирующих зондовых микроскопов для образования, научных исследований и мелкосерийного производства.

ООО НПП «Центр перспективных технологий» — российское предприятие, работающее в области нанотехнологий. Создано в 1990 г. Специализируется на производстве сканирующих зондовых микроскопов «ФемтоСкан», атомных весов и аксессуаров, а также на разработке программного обеспечения.

Концерн «Наноиндустрия» — интегрирующая научно-производственная компания, основанная в 2001 году. Деятельность Концерна сосредоточена на разработке конкурентоспособной нанотехнологической продукции, организации её производства и рынков потребления.

ООО «Крокус Наноэлектроника»[1][2][3] — совместное предприятие Роснано и компании с французскими корнями Crocus Technology. Основанна в 2011 году. Производство стартовало в 2016 году.

Первая и пока единственная российская фабрика по обработке кремниевых пластин большого диаметра 300 мм и имеющая оборудование с технологическими нормами 90 нм и 55 нм.

Один из крупнейших в мире производителей микросхем компьютерной памяти MRAM и встраиваемых магнитных логических ячеек для интегральных микросхем СнК.

Основные задачи наноэлектроники

разработка физических основ работы активных приборов с нанометровыми размерами, в первую очередь квантовых;
разработка физических основ технологических процессов;
разработка самих приборов и технологий их изготовления;
разработка интегральных схем с нанометровыми технологическими размерами и изделий электроники на основе наноэлектронной элементной базы.

↑ http://crocusnano.com
↑ https://www.mram-info.com/crocus-nanoelectronics
↑ https://www.rbc.ru/economics/31/10/2013/5704120b9a794761c0ce339b

Наноэлектроника – достижения и перспективы

Наноэлектроника – достижения и перспективы
Термин «наноэлектроника» относительно новый и пришел на смену более привычному для старшего поколения термину «микроэлектроника», под которым понимали передовые для 60-х годов технологии полупроводниковой электроники с размером элементов порядка одного микрона
Однако наноэлектроника связана с разработкой архитектур и технологий производства функциональных устройств электроники с топологическими размерами элементов на порядки меньше, не превышающими 100 нм, а иногда и 10 нм.

Главной особенностью наноэлектроники является в первую очередь не простое механическое уменьшение размеров, а то, что для элементов таких размеров начинают преобладать квантовые эффекты, использование которых может стать очень перспективным. При переходе от микро- к наноэлектронике появляющиеся квантовые элементы зачастую мешают, например, работа обычного транзистора затрудняется из-за появления туннелироания носителей заряда, однако в новой электронике квантовые эффекты становятся основой.

Уже в 70–80 годы в полупроводниковую технику вошли такие наноразмерные структуры как гетеропереходы, сверхрешетки, квантовые ямы и квантовые точки, синтезируемые на основе многокомпонентных соединений изменяющегося состава. Для их создания были разработаны соответствующие технологические процессы, представляющие собой логическое развитие и совершенствование полупроводниковой классики: эпитаксии, диффузии, имплантации, напыления, окисления и литографии. В производство электронных компонентов стали внедряться такие технологии, как молекулярно-лучевая эпитаксия, ионно-плазменная обработка, ионно-лучевая имплантация, фотонный отжиг и многие другие.

Одной из важных вех на пути развития наноэлектроники стало создание сканирующий туннельный микроскоп и атомно-силовой микроскоп.

Метод сканирующей туннельной микроскопии,изобретенный в начале 80-х, основан на квантовом туннелировании.

Иглы-зонды из металлической проволоки подвергаются предварительной обработке (такой, как механическая полировка, скол или электрохимическое травление) и последующей обработке в сверхвысоковакуумной камере.

Если приложить напряжение между иглой и образцом, то через промежуток потечет туннельный ток.

Приложив несколько большее, чем при сканировании, напряжение между поверхностью объекта и зондом, можно добиться того, что к зонду притянутся один или несколько атомов, которые можно поднять и перенести на другое место. Прикладывая к зонду определенное напряжение, можно заставить атомы двигаться вдоль поверхности или отделить несколько атомов от молекулы. Именно так была в 1990 году сделана знаменитая надпись IBM из 35 атомов ксенона.

Что касается атомно-силового микроскопа, то он представляет собой сканирующий зондовый микроскоп высокого разрешения и используется для определения рельефа поверхности с разрешением от десятков ангстрем вплоть до атомарного.

В отличие от сканирующего туннельного микроскопа, с помощью атомно-силового микроскопа можно исследовать как проводящие, так и непроводящие поверхности.

Кроме того, с помощью атомно-силового микроскопа можно изучать взаимодействие двух объектов: измерять силы трения, упругости, адгезии, и, так же, как и с помощью туннельного, перемещать отдельные атомы, осаждать и удалять их с какой-либо поверхности.

Следующим открытием, по мнению многих ученых, определившим облик электронных схем будущего, стало появление нанотрубок и графена.

Нанотрубка представляет собой цилиндрическую структуру толщиной в несколько атомов, которая в зависимости от размера и формы может обладать проводящими либо полупроводниковыми свойствами. Например, если трубка прямая, она является проводником, а если скручена или изогнута — полупроводником. Нанотрубки могут придать электронным схемам революционные механические и оптические свойства, или, говоря простым языком, сделать электронику гибкой и прозрачной. Нанотрубки более подвижны и не задерживают свет в тонком слое, так что опытные матрицы с интегральными схемами можно изгибать без потери электронных свойств. Оптимисты предсказывают, что не за горами день, когда ноутбук можно будет носить в заднем кармане джинсов, потом, сев на скамейку, развернуть до размера газеты, причем вся его поверхность станет экраном высокого разрешения, а после этого снова свернуть и, скажем, превратить в браслет на запястье.
Графен – один из самых известных видов материалов, при создании которых использовались нанотехнологии. Графен – двумерный кристаллический углеродный наноматериал, который можно представить себе как пластину, состоящую из атомов углерода. Данный материал обладает уникальными токопроводящими свойствами, которые позволяют ему служить как очень хорошим проводником, так и полупроводником. Кроме того, графен чрезвычайно прочен и выдерживает огромные нагрузки, как на разрыв, так и на прогиб. В настоящее время графен получают путем отшелушивания чешуек от частиц графита, однако существуют разработки, позволяющие получать данный материал в промышленных масштабах. Данный материал впервые получен и открыт группой российских ученых из Манчестерского университета.

Графен рассматривается как первый кандидат для применения в компьютерах, мониторах, солнечных батареях и гибкой электронике.

В новом докладе «Углеродные нанотрубки и графен в прикладной электронике в 2011–2021 годах» IDTechEx прогнозирует, что УНТ и графеновые транзисторы станут доступными на рынке, начиная с 2015 года.

По словам IDTechEx широкого применения оба материала найдут в печатной и потенциально печатной электронике, где стоимость этих устройств, которые частично будут включать эти материалы, будет достигать более $ 44 млрд в 2021 году.

Изобретение транзистора в 1947 привело к бурному развитию транзисторных полупроводниковых технологий, которые легли в основу современной электроники. За полвека транзистор уменьшился примерно в сто тысяч раз по линейному размеру и в 1010 раз — по массе и сегодня мы наблюдаем появление нанотранзисторов, то есть транзисторов, размеры которых исчисляются нанометрами.

Уже сейчас микроэлектронной промышленностью в опытном порядке создаются транзисторы с размером рабочих элементов 20–30 нм. Они еще способны работать с обычными электрическими сигналами.

Однако, при таком радикальном уменьшении линейных размеров происходит реальное изменение качества работы, так как свойства самих электрических сигналов в наномире оказываются существенно иными, нежели в микромире. Электрический ток теперь нельзя представлять в виде некоего подобия «электрической жидкости» или «электронного газа», протекающих через управляемый вентиль, поскольку в наномире на первый план выходит квантованность электрического заряда.

Первые работающие прототипы нанотранзисторов созданы еще 10 лет назад. В 2001 г. IBM представила первый одноэлектронный транзистор на базе нанотрубок. По мнению специалистов из IBM Research, в идеале нанотрубкой в таком транзисторе будет заменяться только элемент доступа.

При этом исток, сток и сама архитектура транзистора остаются без изменений.

Одна из особенностей нанотранзистора заключается в улучшенной емкостной связи между нанотрубкой и затвором, которая усиливает донорство как электронов, так и дырок, а также распространение заряда вдоль нанотрубки на большие расстояния.

В то время, как одни исследователи видят будущее наноэлектроники за углеродными материалами, другие работают с традиционным кремнием. Ученые Кембриджского университета и Японской научно-технической корпорации (Токио) разработали одноэлектронный транзистор. Материалом для острова транзистора служит отдельный кластер аморфного кремния.

Проводящий канал транзистора (остров) отделён от стока истока туннельными барьерами из тонких слоёв изолятора, при этом размеры острова – 10 нм.

Важной особенностью этого транзистора является то, что он функционирует при комнатной температуре, а, как известно, быстродействие и размеры компьютерных микросхем ограничены тем, сколько теплоты они выделяют. Это явление носит название резистивного нагрева.

Совсем недавно, в 2011 году, физики из Техасского университета в Далласе (UT Dallas) собрали полевой транзистор из нанопроводов. Диаметр нанопроводов, изготовленных методом литографии, составляет всего 3–5 нм. В устройстве нет легированных полупроводниковых переходов и тем не менее его работа показывает высокую подвижность дырок, хорошую плотность тока, низкий ток утечки и целый ряд других привлекательных свойств.

Еще одной областью, в которой старые методы уступают место нанотехнологиям, является создание накопителей информации.

Возможности современных накопителей информации приближаются к своему пределу и в этой связи чрезвычайно актуальной является проблема создания накопителей, работающих на новых принципах. Идеи из области нанотехнологий обращаются к различным физическим принципам.

Одним из подходов является создание схем одноэлектронной памяти, где два-три электрона хранят один бит информации (в современной микроэлектронной памяти для хранения одного бита информации задействовано около 10.000 электронов).

Эффект хранения информации в ячейке памяти создается за счет нескольких туннельных переходов, которые определенным образом коммутированы с конденсатором хранения информации. Активными элементами выступают органические молекулы, расположенные в перекрестиях двойной ортогональной сетки перекрещивающихся печатных проводников.

Другая идея нанопамяти подсказана принципом считывания обычного патефона, в котором игла считывает аналоговую информацию. В цифровом варианте единице и нулю соответствуют ямки, выдавленные в полимерном носителе. Ширина каждой ямки – около 40 нм, а глубина – не более 25 нм.

Запись осуществляется с помощью щупа высоко допированного кремниевого кантилевера путем локального разогрева – щуп выдавливает ямки в полимере. Считывание осуществляется с помощью того же щупа. Нагрев меняет электрическое сопротивление, что фиксируется и преобразуется в цифровой сигнал.

Таким образом, в один квадратный сантиметр можно вместить порядка 500 гигабит информации.

Совсем недавно ученые из Тайваня и университета Калифорнии сообщили о разработке памяти на базе наноточек, которые располагаются на слое изолятора и покрыты металлическим слоем, играющем роль затвора. Запись и считывание ведутся с помощью свехркоротких вспышек зеленого лазера, который выборочно активирует определенные участки металлического слоя, создавая затвор над определенной наноточкой. Скорость записи и стирания информации у такого запоминающего элемента в 50–100 раз выше, чем у современных устройств.

Мы видим, что переход к наноэлектронике в определенной степени базируется на достижениях микроэлектроники – использование уменьшающихся до атомарных размеров транзисторов и диодов и собранных из них схем. В то же время будущее сулит новые достижения на основе новых принципов работы на уровне отдельных атомов – использование квантовых эффектов, волновых свойств электрона и других явлений наномира.

http://nanodigest.ru/…-perspektivy

О микро- и наноэлектронике

Наноэлектроника – область микроэлектроники, охватывающая проблемы создания интегральных микросхем с топологической нормой менее 100 нм.

Наноэлектронике предшествовала микроэлектроника, которая ведет свою историю с 1958 года, когда Джеком Килби (фирма Texas Instruments) и Робертом Нойсом (фирма Fairchild) были созданы первые интегральные микросхемы, содержавшие 4 транзистора и 2 резистора.

Последующее развитие микроэлектроники, а затем и наноэлектроники шло по пути увеличения числа транзисторов, которое в современных микропроцессорах достигает полутора миллиардов. Одним из способов увеличения плотности транзисторов было и остается уменьшение их размеров.

Для разработки соответствующих технологий в 1984 году был образован Ярославский научный центр АН СССР по проблемам микроэлектроники.

Развитие специальности «Электроника и наноэлектроника» (до 2010 г. она называлась «Микроэлектроника и полупроводниковые приборы») в ЯрГУ тесно связано с историей Ярославского научного центра РАН. Подготовка кадров для Центра была возложена на Ярославский госуниверситет, в котором в 1987 году была создана кафедра микроэлектроники.

Ее первым заведующим стал директор Ярославского научного центра академик К.А.Валиев. В том же году была открыта специальность «Микроэлектроника и полупроводниковые приборы» и состоялся первый набор на специальность, подготовка по которой ведется и по сей день.

В настоящее время за образовательную программу «Электроника и наноэлектроника» отвечают две кафедры – микроэлектроники и нанотехнологий в электронике.

За свою двадцатилетнюю историю образовательная программа «Электроника и наноэлектроника» претерпела существенные изменения. В частности, Программа эволюционировала в сторону модульного принципа формирования компетенций специалиста. Сейчас образовательная программа дает возможность более узкой подготовки специалиста в рамках профиля подготовки «Интегральная электроника и наноэлектроника».

Необходимо подчеркнуть, что хотя направление подготовки «Электроника и наноэлектроника» относится к группе специальностей «Электроника, радиотехника, связь» учебный план направления полностью соответствует стандартам классического университетского образования.

Для потенциального абитуриента это обстоятельство должно иметь принципиальное значение, так как он не просто осваивает выбранную специальность, а получает фундаментальную подготовку в области физики и физических основ микро- и наноэлектроники.

В первую очередь это классическая и квантовая теории твердого тела, физика полупроводников и низкоразмерных систем.

Отдельным блоком в учебный план специальности входят дисциплины по квантовой информатике и квантовым компьютерам, физическая реализация которых относится к числу приоритетных задач наноэлектроники.

Практическое изучение наноэлектроники является насущной и, в то же время, трудновыполнимой задачей для любого вуза, реализующего образовательную программу «Электроника и наноэлектроника».

Поэтому Ярославским университетом совместно с Физико-технологическим институтом РАН на базе его Ярославского филиала создан научно-образовательный центр «Центр нанотехнологий и инноваций» под руководством академика РАН А.А.Орликовского.

Создание Центра открыло студентам университета доступ к самому современному технологическому и аналитическому оборудованию Ярославского филиала ФТИАН.

Доступ к научному оборудованию осуществляется в режиме коллективного пользования и регулируется структурным подразделением университета — Центром коллективного пользования научным оборудованием «Диагностика микро- и наноструктур».

Обеспечение учебного процесса научным оборудованием является одной из первоочередных, но не единственной задачей Центра коллективного пользования. В их число входит научно-методическое и приборное обеспечение научно- исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ, проводимых организациями Российской Федерации.

Центр специализируется в области анализа структуры и химического состава функциональных элементов интегральных микросхем методами вторичной ионной масс-спектрометрии, электронной и зондовой микроскопии.

Именно эти виды анализа входят в образовательную программу «Электроника и наноэлектроника», в рамках которой, в свою очередь, ведется подготовка специалистов для ЦКП.

С июля 2008 года ЦКП «Диагностика микро- и наноструктур» участвует в федеральных целевых программах «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» и «Научные и научно-педагогические кадры инновационной Росси». В рамках этих программ в 2008–2010 г.г. ЦКП выполнил научно-исследовательские работы на сумму более 130 миллионов рублей. За тот же период Центром приобретено новое аналитическое оборудование стоимостью более 200 миллионов рублей.

Образовательная программа «Электроника и наноэлектроника» была бы невозможна без высококвалифицированных преподавателей. В трудные 90-е Ярославский университет сумел сохранить, а в последствии и развить свой кадровый потенциал в области микро- и наноэлектроники.

В настоящее время на кафедрах микроэлектроники и нанотехнологий в электронике работают 18 преподавателей, из которых 9 человек имеют степень доктора и 8 кандидата наук.

В действительности же количество специалистов, занятых в образовательной программе, еще выше, поскольку в обеспечении учебного процесса участвуют сотрудники Научно- образовательного центра – штатные сотрудники Ярославского филиала ФТИАН.

До недавнего времени основной проблемой реализации образовательной программы был разрыв между высоким уровнем теоретической подготовки, которое дает классическое университетское образование, и экспериментальными навыками, которые могла обеспечить приборная база университета.

Интеграция ЯрГУ и ФТИАН, объединение их производственного и кадрового потенциала для решения образовательных задач позволило существенно повысить качество подготовки специалистов. Теперь уровень экспериментальной и практической подготовки наших выпускников сопоставим с уровнем европейского университета.

Подтверждением могут служить многочисленные примеры трудоустройства выпускников ЯрГУ в университетах и научных центрах Европы.

Фотоника и наноэлектроника: на пике интересов Евросоюза

Темы совместных проектов в области фотоники и технологий для наноэлектроники были обсуждены в рамках международного семинара по вопросам сотрудничества ЕС со странами Восточной Европы и Центральной Азии, состоявшегося в Минске в мае текущего года.

Мероприятие продолжило серию встреч экспертов по реализации приоритетного направления «Информационные и коммуникационные технологии» 7-й Рамочной программы научно-технологического развития ЕС (7-й РП).

Результат семинара –согласованные предложения для включения в программу будущих конкурсов 7-й РП по ИКТ с обязательным или рекомендованным участием научных коллективов из Восточной Европы и Центральной Азии.

Фотоника и технологии для наноэлектроники не случайно оказались в фокусе интересов. Альтернативные подходы к разработке компонентов и систем, включая наноэлектронику, использование новых материалов (органических, биоэлектронных и др.

) станут, по мнению специалистов, движущей силой для большинства технологических разработок на ближайшее десятилетие.

Они открывают двери для создания широкого спектра ИКТ продуктов и сервисов (системы для освещения и генерации энергии, искусственные органы, дружественные для потребителя мобильные и беспроводные устройства, др.).

Исследования по этим направлениям интенсивно развиваются сегодня во многих странах мира, включая ЕС и СНГ, в том числе и в Беларуси. Так, мировой рынок фотоники в 2008 году составил 270 млрд. евро.

Пятая его часть приходится на ЕС, конкурентные преимущества которого сконцентрированы в сфере коммуникаций, измерений и безопасности, производстве лазеров, медицине и освещении.

По этим направлениям доля ЕС оценивается в 45%.

Общие расходы на НИОКР в сфере ИКТ составляют в Европе ок. 37,5 млрд. евро в год. Из них 33 млрд. евро приходится на частный сектор.

Однако высоко рисковые и средне— и долгосрочные научные исследования крупными компаниями ведутся в весьма ограниченном масштабе: их доля в общих расходах на ИКТ НИОКР составляет менее 15% или 3,5–4 млрд. евро в год.

Задача 7РП — восполнить этот пробел и сконцентрировать свои бюджетные возможности, главным образом, на высоко рисковых областях, куда сильно зависящие от рынка компании инвестируют неохотно.

В состоянии ли она сделать это? Есть основания пролагать, что да. В корпоративных научных центрах крупнейших компаний ЕС, работающих в сфере компонентов, встроенных систем, сетей и сервиса и распоряжающихся суммарным бюджетом на НИОКР ок. 22 млрд. евро в год, работает 6 000 исследователей. Эти центры обеспечивают 50% патентов, регистрируемых их компаниями.

Для сравнения, 7РП имеет возможность профинансировать более 15 000 исследователей в год. Имея четкую ориентацию на тесное взаимодействие и партнерство с компаниями, она играет важную и все возрастающую роль в упрочении инновационных возможностей ЕС и помогает промышленности делать рискованные шаги, имеющие потенциал для получения высоких дивидендов в будущем.

Раздел 3 программы ИКТ — «Альтернативные подходы к компонентам и системам» — включает исследования в области электронных и фотонных компонентов, интегрированных микро— и наносистем, встроенных систем, технологий мониторинга и контроля.

Его содержание отражает разнообразные технологические задачи, такие как дальнейшая миниатюризация и увеличение производительности, повышение функциональности и альтернативные подходы к новым компонентам и системам, в том числе новые наноэлектронные устройства, фотоника и органическая электроника.

На реализацию проектов по этому разделу в 2011-2012 годах в 7РП выделяется 605 млн. евро, что на 8% больше, чем в 2009-2010 годы. При этом рост финансирования НИОКР по фотонике составляет ок. 30%.

Несмотря на тот факт, что наиболее важные отрасли промышленности ЕС в значительной степени пострадали от кризиса, в частности производство ИК оборудования и полупроводников снизилось в прошлом году более чем на 30%, инвестиции в научные исследования и разработки в 2009 году остались относительно стабильными. Продолжающийся кризис не снизил конкурентное давление на Европейскую ИКТ промышленность со стороны продолжающих развиваться быстрыми темпами Азии и БРИК. Не перестают расти потребности населения Европы и спрос с политиков, которые обязаны предложить новый баланс между устойчивостью, благосостоянием и экономическим ростом. В этих условиях международное сотрудничество в сфере науки и технологий из возможного становится для ЕС необходимым инструментом для решения глобальных проблем и создания взаимовыгодных альянсов для целей технологического и социально-экономического развития.

В каких же направлениях сегодня эксперты видят потенциал для усиления кооперации ЕС и Восточной Европы/Центральной Азии?

По мнению специалистов, современные кремниевые технологии достигли своих пределов с точки зрения возможности передачи данных, степени их обработки, энергопотребления и др.

Ученые видят выход в интеграции фотонных и наноэлектронных компонентов в платформы, основанные на кремнии. Эта тематика – на пике интереса, как в ЕС, так и в СНГ, достижения есть у обеих сторон, однако научные подходы различаются.

Пожалуй, это один из тех примеров, когда ученые ЕС и СНГ, работая совместно, могут реально продвинуться вперед за счет использования комплементарных подходов и современных технологий.

Комбинация значительного опыта в моделировании и симуляции, уникальные подходы в области наносинтеза полупроводников и последние достижения в сфере фотоники обеспечат консорциумам ЕС и СНГ лидирующие позиции в создании платформ на основе кремния.

Второе перспективное направление – это квантовые информационные технологии (КИТ).

КИТ являются одним из приоритетов ЕС в сфере ИКТ, в исследования по этой тематике вовлечены более 50 университетов и 20 промышленных компаний.

Часть их них поддерживаются Европейской комиссией через Рамочные программы. В одном из проектов – EQUIND – участвует Институт физики им. Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси.

За последние 20 лет белорусские физики совместно с европейскими коллегами провели совместно серию крупных международных конференций по квантовой информации и квантовой оптике, а также несколько семинаров по линии НАТО.

Исследования по КИТ интенсивно развиваются в России и ряде других стран СНГ, в том числе в рамках трехсторонних соглашений Франция-Россия-Беларусь и Россия-Германия-Франция.

Невероятная широта возможностей, предоставляемых КИТ, естественным образом предполагает необходимость использования мультидисциплинарных подходов с применением достижений теоретической и практической физики, информатики, математики, материаловедения и инженерии, а также интеграции усилий ученых и подходов, разрабатываемых в разных странах.

Следующая тема, включенная в число приоритетных, — разработка фотонных биосенсорных технологий для использования в медицинской диагностике и мониторинге окружающей среды.

Диагностика и профилактика заболеваний, мониторинг процесса лечения, биодетекция – вот далеко не полный список приложений биосенсеров в медицине, которые способствуют уменьшению рисков для здоровья человека и снижают расходы на лечение.

Усилия двух регионов, по мнению экспертов, целесообразно объединить на разработке мультипараметрических сенсорных платформ, обеспечивающих мониторинг биовзаимодействий в режиме реального времени и с минимально низкими пределами детекции для применения в ситуациях, когда время анализа и его чувствительность являются определяющими факторами.

Углеродные наноструктуры (нанотрубки, графен, фуллерены, волокна и др) и их композиты обладают уникальными свойствами, которые могут быть использованы для разработки новых ИКТ компонентов с весьма широким спектром применения.

Ученые СНГ и ЕС готовы объединить усилия для взаимовыгодной кооперации, в том числе для обмена результатами в комплементарных областях – и это четвертая, предложенная на семинаре тема для совместной реализации через 7-ю РП.

Наконец, последнее, на что пал выбор экспертов, — это моделирование и симуляция в микро— и наноустройствах и системах.

Перечисленные темы проектов представлены в Еврокомиссию и, хочется верить, появятся в программе будущих конкурсов. В прошлом году подобные семинары прошли по направлениям «Здоровье», «Транспорт» и «Окружающая среда».

Часть рекомендаций, данных на них учеными, уже нашли свое отражение в программе конкурсов 2011 г.

по первому разделу и гарантировали включение в международные консорциумы коллективов из СНГ по теме «Популяционные генетические исследования кардио-метаболических нарушений среди населения ЕС и Восточной Европы и Центральной Азии» с объемом финансирования со стороны Еврокомиссии в 6 млн. евро.

О.А.Мееровская

Национальный координатор 7РП
ГУ «БелИСА»
Источник: НАУКА И ИННОВАЦИИ №8(90) 2010 г.

Перспективы развития наноэлектроники в России: открытый семинар ФИОП и eNANO

25 февраля 2016, 11:00Портал edunano.ru

Открытый онлайн-семинар «Актуальные направления и перспективы развития отечественной вакуумной наноэлектроники»Участие бесплатное. Необходима регистрация на сайте

Компания eNANO и Фонд инфраструктурных и образовательных программ (ФИОП) приглашают всех желающих на открытый онлайн-семинар «Актуальные направления и перспективы развития отечественной вакуумной наноэлектроники».

Вебинар состоится 25 февраля 2016 года в 11:00 в рамках проекта «Открытый лекторий» на портале edunano.ru.

К участию в нем приглашаются инженеры, научные работники, студенты и специалисты по развитию высокотехнологичных научных и промышленных проектов.

Ведущие мировые производители микроэлектроники сегодня работают на пределе возможностей литографических технологий производства — размеры элементов микросхем уже достигли сотен и даже десятков нанометров.

Дальнейшая миниатюризация может оказаться невозможной, поскольку на меньших масштабах из-за квантовых эффектов нельзя «организовать» дрейф носителей заряда в полупроводниках.

Поэтому для дальнейшего развития микроэлектроники необходимо использовать новые физические принципы, потребуется создавать «квантовую» электронику.

В мире и в России интенсивно развивается новое направление, возникшее на стыке микроэлектроники и вакуумной техники — вакуумная микро- и наноэлектроника.

Она основана на идее создания миниатюрных автоэмиссионных устройств с микронными, субмикронными и даже нанометровыми размерами элементов.

Появилась реальная возможность создавать сверхминиатюрные аналоги электровакуумных приборов, перенести богатый задел технологических идей традиционной микроэлектроники на вакуумную микро- и наноэлектронику.

О перспективах развития этих технологий слушателям «Открытого Лектория» расскажет доктор технических наук Павел Приходько, руководитель Центра оптимизации производственных систем холдинговой компании АО «Российская электроника», эксперт ФИОП.
Слушатели узнают о ключевых направлениях развития и прорывах отечественной и мировой вакуумной микро- и наноэлектроники, смогут сориентироваться в современных микро- и нанотехнологиях для создания высокоэффективных автоэмиссионных приборов.
Полученные знания участники вебинара смогут применить в инновационных проектах по созданию перспективной автоэмиссионной электронной компонентной базы для развития критически важных для России технологий.

Спикер «Открытого Лектория»: Приходько Павел Сергеевич, доктор технических наук, руководитель центра оптимизации производственных систем ОАО «Российская электроника». Более 40 лет работал в электронной промышленности, был Главным конструктором и научным руководителем ряда приборных НИОКР.

Работал заместителем руководителя по науке ведущих научно-исследовательских институтов (ОАО НИИМЭ и завод «Микрон», ОАО ФГУП «НИИФП» им. Ф. В.

Лукина»), руководителем высокотехнологичных микро- и наноэлектронных производственных линеек, включая «Центр микроэлектроники» в Национальном исследовательском центре «Курчатовский институт», ЗАО «Корона Семикондактор», ОАО «Александровский завод полупроводниковых приборов».

Имеет 20 российских и международных патентов, более 90 научных трудов. Является одним из разработчиков Федеральной целевой программы «Национальная технологическая база». Им подготовлены и прочитаны курсы лекций «Методы проектирования специализированных ИС» для магистров МГИЭТ (ТУ) (г.

Зеленоград) и «Математические модели физических элементов микросхем» в МФТИ (ГУ) (г. Долгопрудный).

Является председателем Государственной аттестационной комиссии в МГИЭТ (ТУ) по специальностям «Программная инженерия» и «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем».

* * *

Проект «Открытый лекторий»: дискуссионно-экспертная информационная площадка, созданная для обмена открытиями в наукоемких отраслях, обсуждения текущих этапов развития инноваций в высокотехнологичной сфере в отечественной и зарубежной практике.

Открытый образовательный проект, аккумулирующий на одной онлайн площадке уникальный отраслевой лекционный материал в формате видео.

Проект формирует открытое профессиональное сообщество ученых, инноваторов и технопредпринимателей, создающих картину будущего в сфере высоких технологий и задающих стандарты качества жизни.

Коллекция видео вебинаров и лекций — edunano.ru

* * *

Фонд инфраструктурных и образовательных программ создан в 2010 году в соответствии с Федеральным законом №211-ФЗ «О реорганизации Российской корпорации нанотехнологий». Целью деятельности Фонда является развитие инновационной инфраструктуры в сфере нанотехнологий, включая реализацию уже начатых РОСНАНО образовательных и инфраструктурных программ.

Председателем высшего коллегиального органа управления Фонда — наблюдательного совета — является Министр образования и науки РФ Дмитрий Ливанов.

Согласно уставу Фонда, к компетенции совета, в частности, относятся вопросы определения приоритетных направлений деятельности Фонда, его стратегии и бюджета.

Председателем Правления Фонда, являющегося коллегиальным органом управления, является Председатель Правления ООО «УК «РОСНАНО» Анатолий Чубайс, генеральным директором Фонда — Андрей Свинаренко.

(PDF) НАНОЭЛЕКТРОНИКА «СНИЗУ – ВВЕРХ»: ТЕРМОДИНАМИКА ПРОВОДНИКА С ТОКОМ, ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЕМЫЙ АККУМУЛЯТОР И КВАНТОВАЯ ЭНТРОПИЯ

Фізико-математичні науки Scientific Journal «ScienceRise» №11/2(16)2015

Research and Development. – 1961. – Vol. 5, Issue 3. – P. 183–

191. doi: 10.1147/rd.53.0183

19. Bennett, C. H. Notes on Landauer's principle.

Reversible Computation and Maxwell's Demon [Text] /

C. H. Bennett // Studies in History and Philosophy of Science

Part B: Studies in History and Philosophy of Modern Physics. –

2003. – Vol. 34, Issue 3. – P. 501–510. doi: 10.1016/s1355-

2198(03)00039-x

20. Bérut, A. Experimental verification of Landauer’s

principle linking information and thermodynamics [Text] /

A. Bérut, A. Arakelyan, A. Petrosyan, S. Ciliberto, R. Dil-

lenschneider, E. Lutz // Nature. – 2012. – Vol. 483, Issue 7388. –

P. 187–189. doi: 10.1038/nature10872

21. Maxwell's Demon 2 Entropy, Classical and Quan-

tum Information, Computing [Text] / H. S. Leff, A. F. Rex

(Eds.). – Bristol: Institute of Physics Publishing, 2002. – 502 p.

doi: 10.1201/9781420033991

22. Datta, S. Nanodevices and Maxwell's Demon [Text] /

S. Datta. – Purdue Universtiy, West Lafayette, USA, 2007. –

18 p. – Available at: http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/ 0704/

0704.1623.pdf

23. Кругляк, Ю. А. Наноэлектроника «снизу –

вверх»: Метод неравновесных функций Грина, модельные

транспортные задачи и квантовая интерференция [Текст] /

Ю. А. Кругляк // ScienceRise. – 2015. – Т. 9, № 2 (14). –

С. 41–72. doi: 10.15587/2313-8416.2015.48827

24. Кругляк, Ю. О. Уроки наноелектроніки: Квантова

інтерференція і дефазіровка в методі нерівноважних функцій

Гріна [Текст] / Ю. О. Кругляк, М. В. Стріха // Sensor

Electronics Microsys. Tech. – 2014. – Т. 11, № 3. – С. 5.

25. Кругляк, Ю. А. Наноэлектроника «снизу –

вверх»: Эффекты Холла, измерение электрохимических

потенциалов и транспорт спинов в модели НРФГ [Текст] /

Ю. А. Кругляк // ScienceRise. – 2015. – Т. 10, № 2(15). –

С. 35–67. doi: 10.15587/2313-8416.2015.51353

26. Horodecki, R. Quantum entanglement [Text] /

R. Horodecki, P. Horodecki, M. Horodecki, K. Horodecki //

Reviews of Modern Physics. – 2009. – Vol. 81, Issue 2. –

P. 865–942. doi: 10.1103/revmodphys.81.865

27. Friedman J. R. Single-Molecule Nanomagnets

[Text] / J. R. Friedman, M. P. Sarachik // Annual Review of

Condensed Matter Physics. – 2010. – Vol. 1, Issue 1. – P. 109–