Ваш браузер не поддерживает элементы с видео.
Речь о полупроводниках. Они – суть всего, что сложнее мясорубки или вентилятора. Остановка их поставок после введения санкций – одна из самых чувствительных потерь для российской экономики. Наши умы из Института проблем машиноведения Российской академии наук сумели «вырастить» материал, который заменит кремний в полупроводниках. Как часто бывает в точных науках, это открытие ученые сделали, наблюдая за процессами в природе. А когда решили повторить, то стали еще бильярдистами и немного пекарями.
Раскалив пластины кремния до тысячи градусов, газом ученые выбивают из них ненужные атомы. В пустоты тут же залетают мельчайшие частицы углерода.
«На кремнии происходит рост тоненькой пленочки карбида кремния. С помощью кварцевой трубы длинной, которая обеспечивает поток газов нужный, в нужном направлении, нужной скорости», – рассказал старший научный сотрудник лаборатории ИПМаш РАН Олег Тальков.
Теория, на основе которой выпекаются эти пластинки, уверены ученые, изменит мировую науку. Перевернет экономику высоких технологий.
На открытие своего карбида кремния Сергея Кукушкина вдохновили окаменевшие деревья. Скульптуры созданные природой замерли между миром живого и неживого. Процесс окаменения дерева под землей занимает миллионы лет – вместе с водой минералы попадают в растение и постепенно замещают собой органику, при этом структура клетки остается неизменной. Если природа так умеет, решил Сергей Кукушкин, ее надо просто подтолкнуть.
Это, как если бы, влетая в бильярдную пирамиду, биток не разрушал ее, а выбивая только один шар, вставал на его позицию. Не часто, говорят ученые, пустое место играет настолько важную роль.
«Вокруг пустого места электроны группируются по-другому. Если вынуть один атом кремния из карбида кремния, то разрушается электронная структура, и они группируются по-другому, формируя магнитные свойства, которых никогда раньше не было. Умели раньше это делать в единичном экземпляре, на образце размером микрон на микрон, а наши образцы имеют очень большую площадь», – рассказал главный научный сотрудник ИПМаш РАН.
Карбид кремния – толерантен к высоким температурам, равнодушен к радиации, не боится долгой работы и напряжения. Будет полезен под водой на земле, покорит космос.
«Это может быть фонарик, светодиод, планшет, в планшете чип, процессор, квадрокоптеры умные, холодильники, стиральные машины», – сказал директор НТЦ «Новые технологии» Геннадий Святец.
Выращенный материал испытывают в лаборатории на Васильевском острове. Пленка в сотни раз тоньше волоса должна быть идеально гладкой.
«Светодиоды, которые мы используем везде, – в лампах, в экранах телефонов, в телевизорах, для того, чтоб они светили с нужной длинной волны, толщины полупроводниковых слоев в этих светодиодах должны быть порядка 2-3-5 нанометров. И в зависимости от этой толщины, цвет достаточно сильно различается», – кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории ИПМаш РАН Алексей Редьков.
Холодный, тесный подвал с низкими потолками – именно здесь Сергей Кукушкин разрабатывал теорию своего карбида. Установки для его производства на другой площадке коллеги мастерили своими руками.
«Мы все это делаем чуть ли не из воздуха, нам на оборудование никто денег не дает, ну мы просто любим это дело и поэтому мы можем жить здесь, создайте нам условия, и мы будем здесь жить», – рассказал ведущий инженер лаборатории ИПМаш РАН Сергей Разумов.
Жить под суровыми взглядами жен. Уходя на работу утром, домой одержимые работой инженеры приходят ближе к полуночи.
«Это даже не любовь – это естество наше, которое просто зовет нас. Самое главное – искать причинно-следственные связи у природы. Сейчас у нас вот здесь нестыковка, мы уже голову сломали, как это, почему происходит по-разному, но мы это решим», – отметил ведущий инженер лаборатории ИПМаш РАН.
В исполнении этого обещания, кажется, можно не сомневаться. Сергей Кукушкин, объясняет – он уже не раз доказал коллегам физикам, соседям химикам, что его теория – не случайность.
«Мы начали с конца 2004 года, сделано более 10 тысяч экспериментов. По сути дела мы здесь довели до производства, то есть теперь это можно внедрять в производство», – добавил заведующий лабораторией структурных и фазовых превращений в конденсированных средах ИПМаш РАН Сергей Кукушкин.
Для серийного производства карбида кремния одной самодельной установки мало. Частный инвестор такие траты, говорят в лаборатории, не потянет. Именно поэтому, накопив результаты экспериментов, ученые надеются на диффузию с государством.