Прямая литография магнитных наноструктур

НАНОТЕХНОЛОГИИ В РОССИИ

Наноматериалы

Институт электрофизики УрО РАН (Екатеринбург) - технология получения оксидных нанопорошков.
Институт физики прочности и материаловедения СО РАН (Томск) - технология плазменного нанесения наноструктурированных покрытий.
Институт химии твердого тела и механохимиии СО РАН (Новосибирск):
· механохимический синтез наноматериалов;
· нанокомпозиты на основе твердых материалов с высокой ионной проводимостью для компактных источников электропитания, миниатюрных батареек (см. рис.);
· самоочищающиеся строительные материалы, включая оконные стекла (см. рис.);
· эффективные материалы для аккумулирования водорода (см. рис.);
· эффективные фильтры для очистки воды и воздуха от бактериофагов на основе нановолокнистых материалов (см. рис.)
· эффективные лечебные препараты, такие как наноструктурированный аспирин, наноструктурированное серебро (см. рис.).
Институт физики твердого тела РАН (Черноголовка) - получены результаты, важные для разработки накопителей водорода на базе углеродных наноструктур. Обработкой в атмосфере молекулярного водорода под давлением 3-9 ГПа при температуре 450-500°C графитовые нановолокна и углеродные нанотрубки насыщенны водородом в количестве 6-6.9 вес.% водорода. Материалы с подобными характеристиками получены впервые в мире.

Отраслевая лаборатория (при МИФИ, Москва) - разработана технология синтеза нанодисперсных порошков (углеродных, металлических, оксидных), имеющих высокий коммерческий потенциал (эффективны для снижение температуры спекания топливных таблеток двуокиси урана, в качестве фильтров для сверхтонкой очистки, водородных аккумуляторов, антикоррозионных покрытий, магнитных красок для защиты ценных бумаг).

Институт физической химии РАН (Москва) - разработана технология тонких наноструктурированных алмазных пленок.

Наноструктуры в электронике
Ведущие организации - ФТИ им. Иоффе (С.-Петербург), ФИАН (Москва), ИРЭ РАН (Москва), ФТИАН (Москва), ИОФ РАН (Москва), Институт СВЧ полупроводниковой электроники (Москва), ИФМ РАН (Н.Новгород), ИФТТ РАН (Черноголовка), ИФП СО РАН (Новосибирск), МГУ, СПбГТУ.
В этой области исследований российские достижения мирового уровня:
· полупроводниковые лазеры на квантовых ямах, каскадные лазеры (λ = 3-17 мкм, ТГц); инжекционные лазеры (мощностью до 17Вт при мм размере); эффективные солнечные элементы, сверхяркие светодиоды, наногетероструктурные ИС (ФТИ им. Иоффе РАН);
· оборудование для нанолитографии в области экстремального ультрафиолета, λ = 13.5нм (ИФМ РАН, Н.Новгород);
· оборудование и МЛЭ технология для выращивания слоев HgCdTe, стратегически важного материал для ИК техники (ИФП СО РАН; · диагностическая аппаратура для исследования наноструктур - СТМ, АСМ (ф. НТ-МДТ, Зеленоград).

Методом МЛЭ в ИФП СО РАН изготовлены экспериментальные образцы матричных фотоприемных модулей форматом 320х256 элементов на основе гетероструктур GaAlAs/GaAs с квантовыми ямами - λ = 7-9мкм, разрешение по температуре 40-70мК (см.рис.).

На основе эпитаксиальных гетероструктур Ge/Si на подложке "кремний-на-изоляторе" в ИФП СО РАН созданы фотодетекторы на диапазон длин волн 1.3-1.55мкм с активной областью, включающей 36 слоев нанокластеров (квантовых точек) Ge. За счет многократного внутреннего отражения достигнуты значения квантовой эффективности 21% и 16% для длин волн 1.3 и 1.55мкм, соответственно. Фотодетекторы на квантовых точках перспективны в качестве фотонных компонентов волоконно-оптических линий связи с повышенной пропускной способностью (см. рис.).

Нанотехнологии позволяют интегрировать на одном кристалле функции восприятия и обработки изображения с использованием квантоворазмерных фоточувствительных наноструктур, что приведет к созданию систем "искусственного" (технического) зрения с расширенным (в УФ и ИК области) спектральным диапазоном по сравнению с биологическим зрением. Системы технического зрения и фотонные компоненты на наноструктурах, способные принимать и обрабатывать огромные массивы информации, создадут основы принципиально новых телекоммуникационных устройств, систем экологического и космического мониторинга, тепловидения, робототехники, высокоточного оружия, средств борьбы с терроризмом.

Технология формирования нанотрубок из полупроводниковых, диэлектрических и металлических материалов (ИФП СО РАН) послужит основой для создания оригинальных наноэлектромеханических систем (см. рис.).

В ИФМ РАН (Н.Новгород) освоена технология прямой лазерной литографии для формирования магнитных наноструктур для сверхплотной записи информации.

ПРЯМАЯ ЛИТОГРАФИЯ МАГНИТНЫХ НАНОСТРУКТУР

Наноразмерные ферромагнитные области формируются непосредственно (без применения резистов) на поверхности ферромагнитной пленки в интерференционных максимумах.
Изображение полученных магнитных элементов

Изображение решеток магнитных элементов (битов двоичной информации) получено методом магнитно-силовой микроскопии.

Другой подход к созданию сверхплотной магнитной памяти на наночастицах реализуется в ИФТТ РАН - заполнение нанопор в опаловых кристаллах наночастицами никеля.