10 декабря в Москве, в здании Президиума РАН председатель научного совета Научного Демидовского фонда академик Геннадий Андреевич Месяц объявил лауреатов самой престижной негосударственной научной награды России — Демидовской премии. Лауреатом в номинации «Физика» стал академик РАН директор Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН Александр Васильевич Латышев за выдающийся вклад в физику полупроводников.
Лауреатом в номинации «Химия» за выдающийся вклад в создание высокоэнергетических веществ специального назначения стал академик Юрий Михайлович Милёхин. В номинации «Медицина» за выдающиеся научные исследования в области детской онкологии, гематологии и иммунологии лауреатом стал академик Александр Григорьевич Румянцев.
Академик Александр Латышев — известный российский ученый, специалист в области физики и технологии элементной базы наноэлектроники и нанофотоники, синтеза низкоразмерных систем, структурной диагностики атомного разрешения.
Исследования Александра Васильевича касаются механизмов атомных процессов на поверхности и границах раздела при формировании полупроводниковых систем пониженной размерности для нового поколения элементной базы фото- и наноэлектроники. Результаты его работ создают основу современных полупроводниковых технологий.
«После окончания Новосибирского государственного университета Александр Васильевич пришел как стажер-исследователь в Институт физики полупроводников. Именно здесь проявился в полной мере его талант. Он получил научную задачу, которую никто до него не решал. Но А. В. Латышеву удалось ее решить. Задача связана с актуальной проблемой физики твердого тела — исследованием процессов на поверхности и в поверхностных слоях, на пограничных слоях, так называемых интерфейсах, между разными элементами гетероструктур. Сначала были небольшие результаты, но постепенно будущий лауреат стал создателем целого метода высокоразрешающей (сверхвысоковакуумной отражательной) электронной микроскопии, которая позволила рассмотреть очень тонкие процессы на поверхности полупроводниковых пленок и гетероструктур. Метод и сейчас используется в России и за рубежом. Почему это удалось? Во-первых, конечно, благодаря собственному таланту, во-вторых, благодаря учителям: Александр Васильевич попал в группу к замечательному ученому, основоположнику метода молекулярно-лучевой эпитаксии в Институте физики полупроводников профессору, доктору наук Сергею Ивановичу Стенину, а научным руководителем Александра Васильевича стал известный ученый академик Александр Леонидович Асеев. Александр Васильевич — автор и соавтор более 380 научных статей, большая часть из них опубликованы в ведущих мировых журналах самого высокого уровня, среди которых Nature, Physical Review Letters, Physical Review B и прочие — десятки изданий. Сейчас Александр Васильевич — директор Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова, крупного научного учреждения. Во всем чувствуется его влияние, он находит возможности приложить свои силы, опыт, талант, и это прекрасно получается», — представил лауреата заместитель академика-секретаря Отделения нанотехнологий и информационных технологий РАН, президент Российского технологического университета МИРЭА академик Александр Сергеевич Сигов.
Самая цитируемая научная работа Александра Латышева «Transformations on clean Si (111) stepped surface during sublimation / Трансформации на чистой ступенчатой поверхности кремния Si (111) во время сублимации» опубликована в журнале Surface Science (https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0039602889902562?…) в 1989 году и посвящена фундаментальному явлению — открытию эффекта эшелонирования атомных ступеней на поверхности кремния под действием постоянного электрического тока. В наномасштабе поверхность любого кристалла (и кремния в том числе) не идеально ровная, она состоит из атомно-гладких участков, разделенных ступенями толщиной как минимум в один атом.
Именно свойства поверхности определяют область применения полупроводникового кристалла, а значит, и электронных устройств, в том числе современных гаджетов. Поэтому понимание процессов, происходящих на поверхности кристалла, управление ее свойствами позволяет решать и прикладные задачи.
Действуя на кристалл кремния постоянным током, можно разогнать (рассредоточить) ступени и увеличить площадь гладкой поверхности или собрать нужное количество ступеней в более плотную «лестницу» — эшелон ступеней. В результате открытия эффекта эшелонирования атомных ступеней научной группе Александра Латышева удалось создать атомно-гладкие зеркала и комплекс мер высоты, где диапазон измерений может быть менее одного нанометра.
Для проведения таких исследований Александру Латышеву потребовалось разработать специализированное научное оборудование: модернизировать просвечивающий отражательный электронный микроскоп. В пространство между линзами электронного микроскопа размещалась небольшая вакуумная камера размером со спичечный коробок. В камере находился образец, который можно было нагревать, пропуская электрический ток, проводить напыление вещества на поверхность образца. При этом в камере поддерживался сверхвысокий вакуум, были предусмотрены вводы и выводы для электронного пучка. Сегодня подобное оборудование и методика исследования поверхности кристалла методом сверхвысоковакуумной электронной отражательной микроскопии развивается только в ИФП СО РАН, ранее работы в этой области проводились в Японии и во Франции.
Ключевые научные результаты Александра Латышева включают:
— цикл пионерских работ по изучению атомных процессов на поверхностях кремния. Работы внесли принципиально новое понимание в физику формирования субмонослойных покрытий и получили широкое международное признание;
— создание уникальной системы сверхвысоковакуумной отражательной электронной микроскопии, не имеющей мировых аналогов, для in situ характеризации атомных процессов на поверхности кристалла при эпитаксии, твердофазных реакциях, поверхностных фазовых переходах при сверхструктурной реконструкции и взаимодействии газов с поверхностью полупроводника;
— теоретическое и экспериментальное обоснование нового эффекта электромиграции адсорбированных атомов кремния, связанного с обнаруженным эффективным зарядом адатома. Открытие эффективного заряда адатомов способствовало формированию новой физики электромиграционных процессов на поверхности полупроводников.
— решение задачи о кинетической нестабильности рельефа поверхности кристалла, что позволило управлять шероховатостью поверхности растущей пленки, выявлены закономерности формирования структурных дефектов в границе раздела, определены критические размеры зародышей новой фазы;
— установление атомных механизмов формирования эпитаксиальных гетероструктур в системах пониженной размерности для изучения квантовых эффектов, электронной интерференции и одноэлектронных и однофотонных эффектов, составляющих основу элементной базы наноэлектроники;
— развитие эффективных электронно-оптических методов характеризации полупроводниковых структур для диагностического сопровождения разработок покрытий атомной толщины, новых изделий СВЧ-электроники, компонентов радиационно стойкой электроники, матричных фотоприемников ИК-диапазона для устройств тепловидения;
— создание на основе разработки методов нанолитографии одноэлектронных транзисторов и однофотонных излучателей, нано- и биосенсоров с рекордной чувствительностью, квантово-размерных систем для нового поколения нанофотоники и наноэлектроники;
— разработка комплекта высокоточных мер вертикальных размеров (он внесен в государственный реестр средств измерений как тип средства измерений).
— разработка зеркал с атомно-гладкой поверхностью, позволяющих достичь рекордного пикометрового разрешения при исследовании высоты нанорельефа в оптической микроскопии.
Пресс-служба ИФП СО РАН
Фото пресс-службы РАН и ИФП СО РАН
