Наука в Сибири
N 1 (2287)
5 января 2001 г.

КЛЮЧЕВЫЕ МОМЕНТЫ РОСТА

Наш рассказ - о лаборатории физико-химических методов исследования газовых сред Института неорганической химии. Ее возраст - 27 лет, что это зрелый, высокопрофессиональный коллектив.

Экскурс в историю лаборатории:

Год основания - 1973. Первый заведующий лабораторией - кандидат химических наук Моралев Вадим Михайлович, отчаянный жизнелюб, прирожденный организатор, романтик в науке, Научное направление - разработка новых принципов и методов детектирования сверхнизких концентраций примесных молекул в газах; исследование химических реакций в газовых средах. За годы существования лаборатории защищено 10 кандидатских и 4 докторских диссертации. Награды: в 1981 году - премия Ленинского комсомола в области науки и техники, в 1998 году - Премия Правительства РФ в области науки и техники.

Заведующий лабораторией последних лет - доктор физико-математических наук лауреат Премии Ленинского комсомола и Премии Правительства РФ В.НАДОЛИННЫЙ. Мы попросили Владимира Акимовича рассказать о работе коллектива и его проблемах.

- В сложные для науки дни заведующие лабораториями - это та когорта научных сотрудников, на которых легла вся тяжесть проблем Академии наук и от которых в определенной мере зависит ее будущее. Судите сами. Правительство выделяет нищенский бюджет на науку, и прежде всего завлабы ищут источники финансирования исследований, возможности их материального обеспечения и решения кадровых вопросов.

Да, одна из самых больных проблем сегодня - это проблема кадров. Стареют наши институты!

Но начиная с такой грустной ноты, хочется отметить те ростки будущего, которые вселяют надежду. Как это ни странно, но наиболее важные результаты лаборатории получены в последние годы. Защищены две докторские и три кандидатских диссертации. Расширены научные контакты с зарубежными ведущими научными школами, промышленными группами, а также медленно возрождающейся российской промышленностью.

Из наиболее значимых результатов хочется отметить разработку технологии получения моносилана, исходного материала для аморфного кремния солнечных элементов, из отходов производства кремния - тетрахлорсилана, накопившегося в гигантских количествах со времен СССР. Технология сейчас реализуется на Новосибирском заводе химконцентратов. Проблему решали сообща сотрудники разных лабораторий ИНХа и других институтов. У нас в коллективе это направление возглавляет ведущий научный сотрудник, доктор химических наук В.Лаврентьев.

В лаборатории разработан первый в России масс-спектрометр с ионизацией при атмосферном давлении. Он имеет преимущество на 3-5 порядков по чувствительности по сравнению с традиционной масс-спектрометрией. Это позволяет определять в режиме реального времени сверхнизкие концентрации паров различных веществ в воздухе.

Имеет прибор целый ряд преимуществ и по сравнению с зарубежными аналогами. На уровне макета он прошел испытания на предприятиях Новосибирска. Разработкой заинтересовалось Министерство энергетики США, и ведущий специалист, разработчик прибора кандидат химических наук В.Первухин был приглашен на работу по контракту на два года в Америку.

Конечно, возможности лабораторий данного министерства США существенно превосходят наши. Но именно данное обстоятельство позволило нашим специалистам существенно продвинуться в понимании процессов, протекающих при ионизации анализируемого газа на входе масс-спектрометра и разработать новые способы ионизации. Думаю, что результаты, полученные В.Первухиным за рубежом, позволят ему завершить свою докторскую диссертацию.

Одно из интенсивно развивающихся в лаборатории направлений - разработка технологий нанесения функциональных покрытий на сплавы алюминия, титана, циркония методом микроплазменного оксидирования (МПО). Основоположник способа нанесения покрытий на металлы - сотрудник института Г.Марков. А в нашей лаборатории этой проблемой занимаются его бывшие ученики И.Киреенко, О.Цвиклинский и В.Кириллов. Именно с этим направлением лаборатория связывает большие надежды на финансирование со стороны промышленных предприятий, поскольку методом МПО можно получать износостойкие, антикоррозионные и диэлектрические покрытия на металлах.

Совместно с Заводом химконцентратов лаборатория разработала волоки из сплавов алюминия с покрытием, являющимся по составу электрокорундом, для волочения алюминиевых труб. К данным способам нанесения защитных покрытий последнее время стали проявлять интерес промышленные предприятия России и промышленные группы Китая и Индии. Большая золотая медаль, полученная лабораторией на Сибирской ярмарке в нынешнем году - показатель возрастающего интереса российской промышленности к наукоемким технологиям. Предмет особого внимания и гордости лаборатории - группа электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). И хотя в ее составе сейчас только два научных сотрудника - старший научный сотрудник, кандидат химических наук Е.Богуславский и автор этих строк, и два студента НГУ, полученные результаты входят в число достижений института и представляют самый передовой уровень развития науки в мире. Именно благодаря разработкам Е.Богуславского осуществлена автоматизация старых ЭПР-спектрометров Varian и Bruker, создан пакет оригинального программного обеспечения для обработки спектров ЭПР.

При переходе современной микроэлектроники от кристаллов к пленочным структурам возникли проблемы диагностики реальной структуры пленок. Проведенные исследования пленочных структур, полученных осаждением из газовой фазы, лэндмюровских пленок, показали их упорядоченность по направлению, перпендикулярному плоскости пленок. В нашей лаборатории впервые в мире разработана методология расчета спектров ЭПР для частично упорядоченных структур и создан пакет оригинальных программ для расчета параметров спектров ЭПР таких структур и пространственного расположения молекул на подложке. Получаемые данные позволяют существенно продвинуться в понимании влияния подложки и активных центров на ее поверхности на формирование структуры получаемых пленок.

Как показывает история развития физики полупроводников и микроэлектроники, именно благодаря развитию ЭПР-спектроскопии появилась информация о природе, структуре и электронном состоянии большинства примесных и собственных дефектов в диэлектриках и полупроводниках, отвечающих на многообразие физических свойств данных структур.

И не удивительно, что один из наиболее значимых за последнее время результатов лаборатории основан на данных, полученных методом ЭПР спектроскопии при сопровождении новой технологии синтеза алмаза, разработанной в Институте минералогии и петрографии СО РАН. В результате проведенных исследований доказана возможность введения в структуру алмаза перспективных ионов-активаторов, имеющих большие атомарные размеры. Причем, примесные атомы, имеющие большой атомарный радиус, при вхождении в решетку алмаза образуют необычную структуру, так называемую структуру двойной полувакансии.

Эти данные в корне изменили устоявшиеся к этому времени взгляды о бесперспективности использования алмазной структуры для создания элементов современной микроэлектроники. И именно результаты исследований привели ведущих специалистов известной компании "Де Бирс" в Сибирь (причем зимой, в самые суровые морозы).

Последовавшие после этого приглашения в ведущие лаборатории Оксфордского и Лондонского университетов, проведение исследований на обогащенных изотопом С(13) алмазах, а также тесные контакты с ведущей группой теоретиков Роберта Джонса из университета города Exeter доказали энергетическую выгодность таких структур не только в алмазе, но и в кремнии.

Япония, практичная страна, после опубликования этих результатов организовала фонд промышленных предприятий по созданию алмазных пленочных структур, обладающих n- и p-проводимостью.

За последние годы фактически на базе группы ЭПР организован центр коллективного пользования. К нам обращаются с проблемами из институтов: Физики полупроводников, Теплофизики, Монокристаллов и других институтов СО РАН. С расширением деятельности в рамках интеграционных программ видится дальнейшее развитие как метода ЭПР, так и научных направлений, в рамках которых работают сотрудники лаборатории.

Большие надежды в развитии ЭПР спектроскопии мы связываем с талантливыми студентами, которые сейчас работают в лаборатории. Могу сказать, что студент физфака Николай Черней при выполнении курсовой работы по "Изучению особенностей вхождения ионов железа в решетку KNbO₃" разработал программное обеспечение для расчета спектров ЭПР монокристаллов, не уступающее по своим возможностям лицензионным зарубежным программам. И это позволило перейти на качественно новый уровень в расчетах спектров ЭПР других монокристаллов.

Лаборатория активно участвует в проектах РФФИ, Минпромнауки и различных зарубежных фондов, активно ищет возможности внедрения своих разработок на различных предприятиях России, имеет тесные научные контакты со многими ведущими лабораториями США, Японии, Англии и Португалии, и это обеспечивает достаточно стабильный уровень финансирования,

Все эти моменты являются ключевыми для привлечения молодежи в науку.

стр.