Kukushkin, Sergey Arsenievich

Kukushkin Sergey Arsenievich
Fødselsdato 9. marts 1954 (68 år)( 1954-03-09 )
Fødselssted Leningrad
Land USSR Rusland
Videnskabelig sfære faseovergange , tynde film , heterostrukturer
Arbejdsplads IPMash RAS , SPbAU RAS
Alma Mater teknologisk Institut
Akademisk grad Doktor i fysiske og matematiske videnskaber  (1992)
Akademisk titel professor  (1996)
Priser og præmier
Det Russiske Videnskabsakademis pris. P.A. Rebinder (2010)
Pris af regeringen i St. Petersborg. A.F. Ioffe (2014)
Hædret videnskabsarbejder i Den Russiske Føderation (2016)
Ærede videnskabsarbejdere i Den Russiske Føderation

Sergey Arsenievich Kukushkin (født 9. marts 1954 , Leningrad , USSR [1] ) er en russisk fysiker og kemiker , specialist i den kinetiske teori om førsteordens faseovergange, væksten af ​​tynde film og nanostrukturer, vinder af statspriser til opdagelse, forklaring og implementering af produktion af en topokemisk reaktion af carbonmonoxid (carbonmonoxid) med en siliciumoverflade ifølge princippet om endotaksial ( kemoepitaxial ) selvsamling af substituerende atomer med dannelse af en siliciumcarbid nanofilm [2 ] [3] , som kan blive grundlaget for integrerede kredsløb , der supplerer eller erstatter silicium [4] [5] [6] .

Biografi

Forældre

Far - Arseniy Ivanovich Kukushkin (1924-2012) - kandidat for geologiske og mineralogiske videnskaber [7] , arbejdet ved VSEGEI siden 1957, veteran fra Anden Verdenskrig  - tjente i skærgården i Kronstadt MOR KBF , medalje " For forsvaret af Leningrad " [8] .

Tilstedeværelsen i faderens hjemsamling af et træfossil fra triasperioden [3] , hvor organiske stoffer blev fuldstændig erstattet af uorganiske mineraler uden at forstyrre den oprindelige vævsstruktur , førte efterfølgende Kukushkin til ideen om at bruge et lignende princip om substitution af atomer i faststofkemi [4] .

Mor - Margarita Kukushkina (1925-2007) - Doktor i historiske videnskaber [9] , berømt arkeograf - kildeforsker [10] , leder. Institut for Manuskripter og Sjældne Bøger ved Akademiet for Videnskaber i USSR i 1970-1986, ansvarlig. udg. faksimile gengivelse af Radzivilov Chronicle .

Uddannelse, videnskabelig og pædagogisk aktivitet

I 1977 dimitterede han fra Leningrad Red Banner Institute of Chemical Technology [1] .

I 1982 forsvarede han sin ph.d.-afhandling inden for faststoffysik [11] ved Kharkov Polytekniske Institut ved Institut for Fysik af Metaller og Halvledere (indtil 1982, Institut for Metalfysik).

I 1991 forsvarede han sin doktorafhandling [12] ved A.F. Ioffe Physical-Technical Institute .

Derefter stod han i spidsen for laboratoriet "Strukturelle og fasetransformationer i kondenseret stof" af det nyoprettede institut for problemer med maskinteknik ved det russiske videnskabsakademi [1] .

I 2005 udviklede og patenterede han en metode til fremstilling af en siliciumcarbidfilm ved at udgløde porøst kulstof på en siliciumoverflade [13] .

I 2008 udgav og patenterede han en ny metode til fremstilling af en siliciumcarbidfilm i reaktionen mellem silicium og kulilte [14] .

I 2012 udgav han et værk, hvor en galliumnitrid- LED først blev produceret på silicium med et bufferlag af siliciumcarbid [15] .

Udover IPMash RAS arbejder han hos SPbAU RAS , hvor han siden 2010 har udviklet og undervist i forelæsningsforløbet "Faseovergange" [16] , og desuden har tilknytning til SPbPU , ITMO .

Medstifter af New Silicon Technologies LLC , som modtog et Skolkovo - stipendium [17] , samt en overvågningsfond [18] .

Organiserede internationale konferencer om kernedannelse : NPT98, NPT2002, MGCTF'19 - hvoraf den sidste var dedikeret til minde om V. V. Slezov [19] [20]  - lærer og medforfatter [21] .

Fra 2020 er han forfatter til omkring 500 videnskabelige artikler med et H -indeks på 22 [22] [23] , samt mere end 20 patenter [24] .

Betydningen af ​​at opnå film af siliciumcarbid

Siliciumcarbid har styrke, termisk ledningsevne, driftstemperaturer og et båndgab , der er mindst 2 gange højere end siliciums [25] , hvilket gør det til den foretrukne halvlederbase til mikroelektronik . Det udviser også strålingsmodstand, hvilket tillader anvendelser i rum- og nuklearindustrien [26] . I optoelektronik er siliciumcarbid bedre end safir til dyrkning af højkvalitets aluminiumnitrid- og galliumnitridkrystaller [25] , som japanerne blev tildelt Nobelprisen i fysik for i 2014 .

Ikke desto mindre har der ikke været en analog af Silicon Valley baseret på siliciumcarbid, fordi det for det første sjældent findes i naturen i sin rene form, og for det andet kan det ikke opnås i krystallinsk form ved den sædvanlige Czochralski-metode fra en smelte, da siliciumcarbid ved høje temperaturer ikke smelter, men sublimerer fra en fast aggregeringstilstand . Monopolet på markedet for siliciumcarbid og lysdioder baseret på det forbliver det amerikanske firma Cree , som implementerer teknologien til produktion af bulkkrystaller, udviklet tilbage i USSR ved LETI af Yu. M. Tairov [27] .

Der er dog ikke behov for dyre bulkkrystaller, hvis det er muligt at opnå en film af siliciumcarbid på silicium, som omkostningsmæssigt ikke vil overstige prisen på selve siliciumwaferen. Typisk opnås krystallinske film ved forskellige epitaksimetoder , det vil sige lag-for-lag aflejring på substratoverfladen . Uoverensstemmelsen mellem filmens og substratets krystalstrukturer fører imidlertid til dannelsen af ​​revner og dislokationer i filmen. Dislokationer er kritiske for halvlederegenskaber på grund af lækstrømme .

Dette problem kan løses ved andre metoder til filmproduktion, såsom endotaksi / kemoepitaxi (en film dannes fra overfladen af ​​substratet på grund af det aflejrede stofs reaktion med det) og mere arbejdskrævende pendeoepitaxi (opbygningen af film med en bro over nanopæle eller ikke- fugtige masker påført på underlaget).

Om nødvendigt kan siliciumsubstratet fjernes fra filmen ved ætsning .

At opnå en SiC-film i reaktionen mellem Si og CO

Ifølge S. A. Kukushkin [4] blev opdagelsen af ​​reaktionen givet næsten ved et uheld. Den obsessive idé om behovet for at kombinere silicium Si med kulstof C ved hjælp af deres fælles udglødning i en vakuumovn opstod på trods af den klare forståelse, at der ved temperaturer i størrelsesordenen 1000-1250 °C hverken er en kemisk reaktion eller diffusion mellem disse stoffer. skulle forekomme. Men på trods af alt blev der dannet et SiC-lag på Si-overfladen som et resultat af eksperimentel udglødning. Som det viste sig, var der et dårligt vakuum i ovnen, og luft med oxygen O oxiderede kulstof til kulilte CO, som reagerer godt med silicium [2] [14] :

(Temperatur 1100-1300°C, CO-gastryk 70-700Pa)

Denne reaktion opstår på grund af det faktum, at O-atomer bærer halvdelen af ​​de overfladenære Si-atomer med sig og danner ledige pladser i krystalgitteret , hvor C-atomer derefter indlejres og danner en enkelt-krystal SiC-film med en tykkelse på ~150 nm. Denne proces er ikke-triviel og bestemmes af interaktionen af ​​indlejrede punktdefekter i krystallen , som er i en metastabil tilstand før dens krystallisering til en film. Når der dannes en film fra den oprindelige substratstruktur , på grund af det faktum, at den interatomiske afstand i SiC er 20% mindre end i Si, begynder den at krympe, og da SiC-laget er meget stærkere end Si, vil denne kompression ikke føre til defekter i filmen (som i tilfælde af gradvis vækst af monomolekylære lag ved standard heteroepitaxy ), men til brud af silicium under filmen med dannelse af porer under det. En frithængende film over hulrum, som en bro på pæle , frigøres for deformationer, der opstår som følge af misforholdet mellem filmens krystalgitter og substratet, og halvt dæmper de deformationer, der opstår, når kompositpladen afkøles på grund af forskellen i koefficienterne for termisk udvidelse af materialer. Det kvalitative resultat opnået kunstigt ved pendeoepitaxy forekommer således naturligt med denne kemoepitaxi - film- substratsystemet forsøger selv at undgå grænsebinding under dannelsen.

Priser og præmier

Monografier og anmeldelser

Noter

  1. ↑ 1 2 3 4 Biografi om S. A. Kukushkin på webstedet for IPME RAS
  2. ↑ 1 2 3 S.A. Kukushkin, A.V. Osipov, N.A. Feoktistov. Syntese af epitaksiale film af siliciumcarbid ved metoden til substitution af atomer i krystalgitteret af silicium  // FTT : journal. - 2014. - T. 56 (8) . - S. 1457 .
  3. ↑ 1 2 3 S.A. Kukushkin, A. V. Osipov. Teori og praksis for SiC-vækst på Si og dets anvendelser på halvlederfilm med brede mellemrum  // J. Phys  . D: Appl. Phys. : journal. - 2014. - Bd. 47 . — S. 313001 .
  4. ↑ 1 2 3 S. A. Kukushkin i det populærvidenskabelige program "Matrix of Science" fra kanalen "St. Petersburg"
  5. ↑ Interview med prof. S.A. Kukushkin. Fra selvsamling af nanostrukturer til nanomotor  (neopr.)  // Russian Nanotechnologies. - 2008. - V. 11-12 . - S. 46 . Arkiveret fra originalen den 18. august 2016.
  6. ↑ A. Polishchuk. Halvlederenheder baseret på siliciumcarbid — nutiden og fremtiden for kraftelektronik  // Komponenter og teknologier: tidsskrift. - 2004. - T. 8 . - S. 40 .
  7. ↑ Kukushkin A.I. Gnejs-kompleks i Upper Pulong Lake-regionen i Nordkarelen: geologi, petrologi, udviklingshistorie, studiemetodik: afhandling ... kandidat for geologiske og mineralogiske videnskaber  : [ rus. ] . - Leningrad, 1973. - 243 s.
  8. ↑ A. I. Kukushkin på hjemmesiden for Museum Complex "Road of Memory"
  9. ↑ Kukushkina M.V. Monastiske biblioteker i det russiske nord i XVI-XVII århundreder. : essays om bogkulturens historie: afhandling ... Doctor of Historical Sciences  : [ rus. ] . - Leningrad, 1975. - 472 s.
  10. ↑ Videnskabelige læsninger dedikeret til 95-årsdagen for M.V. Kukushkina "Et halvt århundrede blandt manuskripter og for manuskripter: M.V. Kukushkin i Videnskabsakademiets bibliotek" . Hentet: 10. marts 2021.
  11. ↑ Kukushkin S. A. Diffusionsmasseoverførsel i ø-film: om eksemplet med forbindelser A⁴B⁶, A²B⁶, oxidation af A²B⁶: afhandling ... kandidat for fysiske og matematiske videnskaber  : [ rus. ] . - Leningrad, 1982. - 152 s.
  12. ↑ Kukushkin S. A. Evolutionære processer i ensembler af spredte partikler på overfladen af ​​faste stoffer: Sen fase: afhandling ... doktor i fysiske og matematiske videnskaber  : [ rus. ] . - Leningrad, 1991. - 407 s.
  13. ↑ S.A. Kukushkin, A.V. Osipov, S.K. Gordeev, S.B. Korchagin. Metoden til ikke-ligevægts heteroepitaxi af siliciumcarbid på silicium  // Letters to ZhTF : journal. - 2005. - T. 31 (20) . - S. 6 .
  14. ↑ 1 2 S.A. Kukushkin, A.V. Osipov. En ny metode til fastfase-epitaksi af siliciumcarbid på silicium: model og eksperiment  // Letters to ZhTF : journal. - 2008. - T. 50 (7) . - S. 1188 .
  15. ↑ S.A. Kukushkin, A.V. Osipov, S.G. Zhukov, E.E. Zavarin, V.V. Lundin, M.A. Sinitsyn, M.M. Rozhavskaya, A.F. Tsatsulnikov, S.I. Troshkov, N.A. Feoktistov. LED baseret på III-nitrider på et siliciumsubstrat med et epitaksialt nanolag af siliciumcarbid  // Letters to ZhTF : journal. - 2012. - T. 38 (6) . - S. 90 .
  16. ↑ 1 2 Kukushkin S.A. på hjemmesiden for SPbAU RAS im. Zh.I. Alferov . Hentet: 10. marts 2021.
  17. ↑ Virksomheden er medlem af Composite Cluster of St. Petersburg (utilgængeligt link) . Hentet 16. juli 2016. Arkiveret fra originalen 17. september 2016. 
  18. ↑ Fonden til støtte for videnskab og uddannelse i St. Petersborg (utilgængeligt link) . Hentet 16. juli 2016. Arkiveret fra originalen 29. maj 2017. 
  19. ↑ L.N. Davydov, S.A. Kukushkin. International konference "Mekanismer og ikke-lineære problemer med kernedannelse, vækst af krystaller og tynde film", dedikeret til minde om den fremragende teoretiske fysiker professor V.V. Slyozova  (engelsk)  // Faststoffysik. - 2019. - Bd. 61 , udg. 12 . — S. 2269 . — ISSN 0367-3294 . doi : 10.21883 /ftt.2019.12.48531.01ks .
  20. ↑ MGCTF'19 konferenceside . Hentet: 10. marts 2021.
  21. ↑ 1 2 S.A. Kukushkin, V.V. Tårer. Dispergerede systemer på overfladen af ​​faste stoffer (evolutionær tilgang): mekanismer til dannelse af tynde film . - St. Petersborg: Nauka, 1996. - 304 s.
  22. ↑ Kukushkin S.A. på Corps of Natural Science Experts hjemmeside . Hentet: 10. marts 2021.
  23. ↑ Udgivelser af S.A. Kukushkin, inkluderet i RSCI, på elibrary.ru . Hentet: 10. marts 2021.
  24. ↑ Liste over patenter fra S. A. Kukushkin i Yandex.Patents søgetjeneste .
  25. ↑ 12 S.A. _ Kukushkin, AV Osipov, VN Bessolov, BK Medvedev, VK Nevolin, KA Tcarik. Substrater for epitaksi af galliumnitrid: nye materialer og teknikker  //  Anmeldelser om avanceret materialevidenskab: tidsskrift. - 2008. - Bd. 17 . — S. 1 .
  26. ↑ Sellin PJ, Vaitkus J. Nye materialer til strålingshårde halvlederdetektorer   // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A : journal. - 2006. - Bd. 557 . — S. 479 .
  27. ↑ O. Ruban. Amerika har bevist, at vi kan. De enestående succeser for Cree, hvis nøgleteknologi har sovjetiske rødder, beviser, at vores innovationer kan bruges til at vokse verdens højteknologiske ledere  // Expert: magazine. - 2006. - T. 45 . - S. 56 .
  28. ↑ Vindere af Rebinder Prize på RAS' hjemmeside
  29. ↑ Vindere af St. Petersburg 2014-priser på webstedet for Administration of St. Petersburg
  30. ↑ Dekret fra præsidenten for Den Russiske Føderation af 4. juli 2016 nr. 320 på Ruslands præsidents hjemmeside