Нагреватель будущего: как разработка студента МФТИ изменит наноэлектронику

Студент магистратуры Московского физико-технического института Никита Жидков изобрел новый нагреватель для вакуумной установки. Этот прибор может нагревать кремниевые образцы до 600 градусов Цельсия.

Установка нужна для создания полупроводниковых устройств в процессе производства наноэлектронных приборов.

Сотруднику центра коллективного пользования МФТИ, где есть уникальное оборудование для научных исследований в области наноэлектроники, понадобился новый нагреватель. Он работает над дипломным проектом.

Часть работы по созданию образцов проводится в специальной вакуумной установке. В ней используется импульсное лазерное осаждение для создания полупроводниковых структур. Старый нагреватель мог работать только в условиях чистого вакуума, а в кислородной среде из-за своих особенностей мог сломаться. Но чтобы создать структуры с нужными свойствами (например, определенной степенью кристалличности или стехиометрическим составом), нужно нагревать образцы до более высоких температур именно в кислородной среде.

За разработку нового нагревателя взялся студент второго курса магистратуры МФТИ Никита Жидков.

Нужно было создать новый нагреватель, который отвечал бы строгим требованиям. Он будет работать в вакуумной установке.

Нагреватель должен выдерживать высокие температуры и не загрязнять рабочую среду. При создании нового нагревателя я использовал форму и некоторые детали старого, чтобы оставить привычные способы использования. У обоих устройств есть четыре контакта: два для тока и два для термопары.

В новом нагревателе проволока помещается между двумя керамическими пластинами. Когда на нее подают напряжение, она нагревается и передает тепло образцу.

При создании нового нагревателя использовались керамические пластины из специального материала — оксида алюминия. Они тонкие, всего 1 миллиметр толщиной. Также в конструкции есть проволока из особого сплава под названием «фехраль».

После проверки оказалось, что нагреватель работает хорошо и может создавать новые структуры из оксидов циркония и рутения.

Новый нагреватель способен нагреваться до 600 градусов Цельсия. Он также более экономичен и долговечен, чем предыдущие модели. И стоит он гораздо меньше, чем его предшественники.

В будущем устройство будут использовать в микроэлектронике, например, для создания мемристорных структур для нейроморфных чипов. Эти чипы помогают ускорить работу алгоритмов и уменьшить энергопотребление в машинном обучении.

17.11.2024