Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України
Національна академія наук України

Пошук

Відділ фізики і технології напівпровідникових структур та сенсорних систем

01 - Венгер Євген Федорович 

 

Керівник відділу

д. фіз.-мат. наук, професор, чл.-кор. НАН України

 

Венгер Євген Федорович

тел./факс. 525-25-93, вн. тел. 4-00

ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. , Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Склад відділу

Sidnev

 

Сіднєв Олександр Борисович

заст. зав. від., ст. н. сп.

тел.: 525-61-79, вн. тел. 5-50 (к.103, корп.5)

ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

12 - Шеховцов Леонід Валентинович

 

Шеховцов Леонід Валентинович

ст. н. сп., к. фіз.-мат. наук

вн. тел. 3-28 (к.264, корп.1)

ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

K.Shportko

 

Шпортько Костянтин Валентинович

с.н.с., к. фіз.- мат. наук

вн. тел. 5-91 (к.112, корп.5)

14 - Гончаренко Анатолій Володимирович

 

Гончаренко Анатолій Володимирович

с.н.с., к. фіз.-мат. наук

ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

15 - Двойненко Михайло Михайлович

 

Двойненко Михайло Михайлович

с.н.с., к. фіз.-мат. наук

вн. тел. 5-91 (к.112, корп.5)

ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

16 - Галушко Тетяна Олегівна

 

Галушко Тетяна Олегівна

пров. інж.

вн. тел. 5-50 (к.103, корп.5)

Venger Ir

 

Венгер Ірина Всеволодівна

н. с.;

вн. тел. 5-51 (к.115, корп.5)

17 - Коллюх Валентина Борисівна

 

Коллюх Валентина Борисівна

пров. інж.

тел. 525-63-61, вн. тел. 3-37 (к.117, корп.5)

 18 - Колядіна Олена Юріївна  

Колядіна Олена Юріївна

н.с.

тел. 525-83-17, вн. тел. 2-45 (к.342, корп.1)

ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
 19 - Марічева Ірина Леонідівна  

Марічева Ірина Леонідівна

м.н.с.

вн. тел. 5-26 (к.118 корп.5)

ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
02 - Матвеєва Людмила Олександрівна

Матвеєва Людмила Олександрівна

гол. н. сп., д. фіз.-мат. наук, професор

тел. 525-83-17, вн. тел. 2-45 (к.342, корп.1)

ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
 21 - Нелюба Павло Леонідович  

Нелюба Павло Леонідович

н.с.

тел. 525-83-17, вн. тел. 4-66 (к.347, корп.1)

ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
Shmidko

Шмидко Ігор Миколайович

н.с.

тел. 525-25-20, вн. тел. 5-07

 

Лабораторія № 11-1 Лабораторія фізики і техніки модуляційної поляриметрії (МПС)

Керівник Сердега Борис Кирилович

Лабораторія № 11-2 Лабораторія багатофункціональних композитних матеріалів

Керівник Борковська Людмила Володимирівна 

Лабораторія № 11-3 Лабораторія напівпровідникових сенсорів УФ та ІЧ випромінювання

Керівник Ліптуга Анатолій Іванович

Лабораторія № 11-4 Лабораторія фізики і техніки сенсорної електроніки

Керівник Мітін Вадим Федорович

Дослідження

Дослідження:

Відділ створений в 1982р. на базі існуючої лабораторії напівпровідникових гетеропереходів. Очолив його доктор фіз.-мат. наук, професор Юрій Олександрович Тхорик (1928-1996 рр.). З 1991р. відділ очолює чл.-к. НАН України, доктор фіз.-мат. наук Венгер Євген Федорович.

Основні напрямки наукової і науково-технічної діяльності:

  • фізика та технології створення засобів поляризаційної модуляції електромагнітного випромінювання у розширеному спектральному діапазоні;
  • фізика та технології створення багатофункціональних композитних матеріалів і структур сенсорної техніки, опто- і фотоелектроніки та спінтроніки;
  • фізика та техніка створення джерел когерентного теплового випромінювання з керованими спектральними та просторовими характеристиками;
  • фізика і технології виготовлення багатошарових тонкоплівкових гетероструктур на основі напівпровідників та їх твердих розчинів для високочутливих сенсорів УФ фото електроніки;
  • розробка технологій створення та дослідження багатофункціональних сенсорів фізичних величин на основі кремнію та гетероструктур з плівками германію для електронної та кріогенної техніки;
  • фізика і технології напівпровідникових гетеросистем з фулеренами С60 і металофулеренами, тонкими германієвими плівками для електронної сенсорики та біомедицини;
  • методи і засоби радіаційного контролю та радіаційне приладобудування для використання в галузях дозиметрії іонізуючих випромінювань, радіаційної безпеки і радіологічного захисту;
  • оптичні властивості розупорядкованих середовищ;
  • надшвидка спектроскопія Романівського розсіювання і флюоресценція твердих тіл;
  • створення широкосмугових оптичних мета матеріалів з ультра низькою діелектричною проникністю та їх застосування в приладах інфрачервоної техніки.

У відділі проводяться різноманітні фундаментальні та прикладні дослідження. Основні зусилля спрямовані на наукові і прикладні дослідження фізичних властивостей та створення нових напівпровідникових матеріалів, нанокомпозитів і гетероструктур, визначення впливу технології виготовлення і зовнішніх чинників для подальшого створення на їх основі новітніх елементів, пристроїв і систем сенсорної техніки. Галузі нанотехнологій, мікро- і наноелектроніки, біомедицини та нові речовини і матеріали є одними із пріоритетних напрямків розвитку науки і техніки та відповідають науковим і науково-технічним напрямкам відділу і його структурних лабораторій. Отримані у відділі результати досліджень важливі для вирішення фізико-технологічних проблем матеріалів сенсорної, електронної та інфрачервоної і ультрафіолетової техніки.

        Найбільш важливі практичні результати очікуються при завершенні проєктів Цільової програми наукових досліджень НАН України «Напівпровідникові матеріали, технології і датчики для технічних систем діагностики, контролю та управління» на 2018-2020 роки. Будуть створені та впроваджені перспективні міждисциплінарні продукти, які характеризуються всіма властивостями інноваційної продукції – конкурентоспроможністю, новизною, наукоємністю, високою якістю та економічністю. Їх застосування дасть можливість ефективно впливати на подальший розвиток сфер оборони та безпеки, традиційної і відновлюваної енергетики, машинобудування, точного приладобудування, перспективних біотехнологій, медицини, ветеринарії, надання сучасних високотехнологічних послуг населенню тощо.

 

Досягнення

Досягнення:

У відділ   виконувалися 17 проєктів Державної цільової науково-технічної програми розроблення і створення сенсорних наукоємних продуктів на 2008-2017 роки (керівник Програми, чл.-к. НАН України Є.Ф. Венгер). Виконання Програми дозволило одержати ряд важливих наукових та науково-технічних результатів, які сприяли реалізації пріоритетних напрямів розвитку науки і техніки на період до 2020 року (Постанова Президії НАН України від 22.11.2017 № 297).

Зокрема, створено та впроваджено технологію виробництва мікросенсорів температури, магнітного поля та багатофункціональних мікросенсорів, призначених для роботи в екстремальних умовах, у серійному виробництві яких зацікавлене Державне підприємство ДНДІ «Оріон» (м. Київ). Керівник проекту В.Ф. Мітін.

Розроблено інтегральну кремнієву технологію виготовлення мініатюрних прецизійних перетворювачів електромеханічних параметрів (тиску, витрат, прискорення) для використання у контрольно-вимірювальних приладах для моніторингу виробничих процесів в енергетиці, нафтогазовому комплексі, хімічній і харчовій галузях, автомобілебудуванні, авіаційній і ракетно-космічній техніці. Зокрема, експериментальні зразки передано Державному підприємству завод «Арсенал» (м. Київ), НВФ «Рост» (м. Київ), ДП «ТЕЛЕКОМ-ПНЕВМАТИК» (м. Київ). Керівник проекту О.І. Козловський.

Створено оптичну та електронну діагностичну апаратуру у складі лазерного гетеродинного вимірювача нанопереміщень та пристроїв контролю імпульсів збудження, що проходять по нервах. Апаратура використовується при розробленні новітньої нейрохірургічної методики реставрації уражених нервів у людей і тварин на кафедрі гістології Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця МОЗ України. Керівник проекту Ю.Г. Серьожкін.

Створено інтегрований прилад - багатофункціональний широкодіапазонний дозиметр-радіометр, який дозволяє значно підвищити достовірність та швидкодію вимірювання джерел іонізуючого випромінювання відносно малої інтенсивності. Прилад пройшов комплексні метрологічні випробування на провідному підприємстві в галузі радіаційного приладобудування - НВП «АТОМКОМПЛЕКСПРИЛАД» (м. Київ) та впроваджений у НВК КРАС (м. Вишневе, Київської обл.) - провідному підприємстві України в галузі розроблення та виробництва медичного рентгенівського обладнання. Керівник проекту О.Б. Сіднєв.

Створено сучасну спектрометричну систему моніторингу атмосфери для експресного визначення шкідливих домішок та аналізу наявності озону О3 та основних парникових газів – N2O, NO2, SO2, HC, HO з метою контролю їх розподілу та розповсюдження. Система призначена для моніторингу екологічного стану навколишнього середовища, в тому числі, об’єктів промислової теплоенергетики та дистанційного газового аналізу.Система постійно використовується на регіональній станції Всесвітньої Метеорологічної Організації (ВМО) №498 KGV Kyiv-Goloseyev, яка розміщена на території Головної Астрономічної Обсерваторії НАН України для проведення вимірювання вмісту озону над Києвом та дозволяє отримувати дані щодо детального розподілу озону за висотою. Дані про вміст озону над Києвом надсилаються раз на 3 місяці до Світового Центру Озонових Даних (WMO-WO3DC) в Торонто Канада, Всесвітньої Метеорологічної Організації. Керівник проекту В.П. Кислий.

Подальше впровадження результатів Програми на вітчизняних підприємствах, в академічних установах та закладах охорони здоров’я має важливе значення для інноваційного розвитку економіки України. Продовження досліджень та використання створених в рамках Програми розробок дозволяє перейти від дослідних технологій та дослідних зразків до створення вітчизняної науково-технічної бази відновлення та розширення виробництва в рамках Цільової програми наукових досліджень НАН України «Напівпровідникові матеріали, технології і датчики для технічних систем діагностики, контролю та управління» на 2018 – 2020 рр., керівник Програми чл.-к. НАН України Є.Ф. Венгер. На цей час у відділі виконується 11 проектів за цією Програмою.

Найвизначніші результати досліджень та розробок:

Розроблено та впроваджено інтегральну кремнієву технологію виготовлення мініатюрних прецизійних перетворювачів електромеханічних параметрів (тиску, витрат, прискорення, сили), що використовуються у контрольно-вимірювальних приладах для моніторингу виробничих процесів у енергетиці, промисловості та авіа і ракетно-космічній техніці. Зокрема, експериментальні зразки інтегральних швидкодіючих перетворювачів динамічного тиску використовуються в газодинамічних модельних випробуваннях агрегатів ракетно-космічних та бойових ракетних комплексів в ДП «КБ Південне», м. Дніпро. Основними перевагами перетворювачів є можливість реєстрації змін тиску з амплітудою від 0.1 до 1 МПа у потоці газу з температурою до 1100 ºС.

Розроблено та впроваджено в ДП НДІ «Оріон» м. Київ технологію виробництва над високо точних напівпровідникових мікросенсорів температури, магнітного поля та багатофункціональних сенсорів, які призначені для роботи в екстремальних умовах, в тому числі при масштабних ядерних та радіаційних аваріях (іонізуюче випромінювання різних видів, потужні магнітні та електромагнітні поля). Розроблено вакуумну технологію осадження плівок Ge на напівізолюючі підкладки GaAs та плівок нанокристалічного SiC на Al203. Плівки мають необхідні властивості для багатофункціональних мікросенсорів температури в діапазоні температур 0,3 – 450 К. Для сенсорів температури також застосовані Si діоди, які забезпечують вимірювання температури в діапазоні 4,2 – 400 К. Виготовлено високо точні мікросенсори магнітного поля на основі плівок Ge на InSb в діапазоні температур 1,5 – 450 К та магнітних полів до 14 Т. Розроблено конструкторську документацію на кремнієві діодні та германієві резистивні сенсори температури для організації серійного виробництва на підприємстві ДП НДІ «Оріон».

Розроблено інноваційний метод та створено високочастотний надчутливий лазерний тензометр для оптичної неруйнівної діагностики напруженого стану в прозорих та непрозорих матеріалах, зокрема для експресної оцінки залишкового ресурсу різних видів металевих і композитних конструкцій на громадських та промисловихоб’єктах. Прилад є альтернативним рентгенівському устаткуванню для визначення просторового розподілу механічних дефектів та внутрішніх напружень. Порівняно з промисловими рентгенівськими установками він значно дешевший, перевершує на порядок у швидкодії, безпечний для обслуговуючого персоналу і довкілля, споживає значно менше енергії та працює в реальному часі.

Створенооригінальний флуоресцентний метод реєстрації біокомплексів із застосуванням колоїдних квантових точок CdSe/ZnS зі зміною кольору їх люмінесценції. Метод призначений для контролю протікання реакції біокон’югації і формування біокомплексів для флуоресцентного маркування біомолекул з квантовими точками сполук А2В6 для застосування в медичних установах та при біологічних дослідженнях.

Створено оптичну та електронну діагностичну апаратуру у складі лазерного гетеродинного вимірювача нанопереміщень. Зокрема, апаратура використовується для контролю імпульсів збудження, що проходять по нервах, при розробці новітньої нейрохірургічної методики реставрації уражених нервів у людей і тварин шляхом їх швидкого і якісного зрощування в клінічних умовах при за допомогою нанокристалів кремнію.

Створено компактний низьковартісний оптоелектронний прилад для визначення концентрацій частинок забруднюючих аерозолів в навколишньому середовищі, розмір яких визнано ВООЗ найбільш загрозливим для здоров’я людини. Прилад забезпечує одночасні виміри температури, вологості, атмосферного тиску, висоти над рівнем моря та координат в реальному часі. При проведенні вимірювань на рухомій платформі визначається також швидкість переміщення. Отримані результати записуються в пам’ять пристрою та передаються on-line через мобільний Інтернет на віддалений сервер. Створено базу даних щоденних вимірювань за адресою ІФН НАНУ пр. Науки, 41, де прилад стаціонарно розташовано. В м. Києві із використанням створеної системи у співпраці з фахівцями ГАО НАНУ, вперше розпочато вимірювання висотного розподілу аерозолю в вертикальних стовпах атмосфери за допомогою дрона DJIMAVICPRO. Дані є основою майбутньої програми прогнозування реального аерозольного забруднення навколишнього середовища.

Підготовлена до захисту (вересень 2020 р.) докторська дисертація Шпортько К.В. на тему «ФАЗОЗМІННІ ХАЛЬКОГЕНІДНІ СПОЛУКИ ТА ДИФОСФІДИ. ВПЛИВ СТРУКТУРИ ТА СКЛАДУ НА ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ В ІЧ ДІАПАЗОНІ» (науковий консультант Є.Ф. Венгер).

 

Розробки

 

Розробки:

Розроблено інноваційний метод та створено високочастотний тензометричний комплекс – надчутливий лазерний тензометр.

1 - laz

Призначення - оптична діагностика напруженого стану в прозорих та непрозорих матеріалах, зокрема для експресної оцінки залишкового ресурсу різних видів металевих і композитних конструкцій на громадських та промислових об’єктах. Прилад є альтернативним рентгенівському устаткуванню для визначення просторового розподілу механічних дефектів та внутрішніх напружень. Порівняно з рентгенівськими установками він значно дешевший, перевершує на порядок у швидкодії, безпечний для обслуговуючого персоналу і довкілля, споживає значно менше енергії та працює в реальному часі.

2 - biosen 

3 - metod

4 - sensor

5 - monitor

6 - opt

7 - texnol

8 - for KB

Обладнання

Установка для вимірювання спектрів електровідбивання (ЕВ)

 Установка для вимірювання спектрів ЕВ

Розміри зразків, мм2 2×5... 20×35
Величина енергії критичної точки зони Брілюена, еВ 0,5... 5,5 еВ
                                                                  точність, еВ   0,003

Величина внутрішніх механічних напруг, Н/м2

5×107… 109

Точність визначення внутрішніх механічних напруг, %  10
Концентрація вільних носіїв, см-3 1014… 5×1018
Точність контролю концентрації вільних носіїв, %  10
Точність контролю рухомості носіїв заряду, см2/(В·с) ä300
Величина порушеного приповерхневого шару, мкм 0,1... 100

Точність вимірюваня складу напівпровідникових сплавів

на основі сполук А3В в межах  0... 100%, %

0,5... 2

 Спектрометри ЕПР X- та Q-діапазону довжин хвиль

   

Комп’ютерно-керований спектрометр ЕПР РЭ13-07 Х-діапазону довжин хвиль (9.2ГГц), обладнаний кріостатом для вимірювання стаціонарного ЕПР у температурному інтервалі від 4.2К до 300К.

 Fig.2   Q Kalabukhova Комп’ютерно-керований спектрометр ЕПР РЭ13-08 Q-діапазону довжин хвиль (37ГГц), обладнаний кріостатом для вимірювання стаціонарного ЕПР, фото ЕПР та імпульсних спектрів ЕПР у температурному інтервалі від 4.2К до 300К.

 Спектрометр ЕПР D-діапазону на твердотільній електроніці

Fig.1 Спектрометри ЕПР- D Lukin

 

Робоча частота

140 ГГц

Тип мікрохвильового генератора

ЛПД

Потужність на фланці резонатора

4 мВт

Робочий резонатор

Напівкофокальний з модою TEM00n (n = 4 - 6)

АПЧ

По робочому резонатору

Тип приймача

супергетеродин

IF = 1,5 ГГц

Постійне магнітне поле надпровідного соленоїда

0 – 65 кГс

Неоднорідність магнітного поля на місці зразка

Не гірше ніж 0,5 Гс/см

Діапазон сканування магнітного поля допоміжною котушкою

5 – 1000 Гс

Діапазон робочих температур

4,2 – 50 К

Частота модуляції магнітного поля

100 кГц

Амплітуда модуляції магнітного поля

до 10 Гс

Роздільна здатність по g-фактору

Не гірше 10-5

Мінімальна кількість парамагнітних спінів на ширину лінії ЕПР при постійній часу 1 сек та співвідношенні сигнал/шум 1:1

5·109спін·Гс-1

Мінімальна концентрація парамагнітних спінів

1012спін·Гс-1см-3

Управління струмом допоміжної котушки та запис сигналу ЕПР

Комп’ютером з можливістю накопичення сигналу

 Установка для дослідження спектральних характеристик та просторового розподілу фотоерс різної природи в умовах одночасного збудження модульованим та немодульованим випромінюванням напівпровідникових структур

2 фотоЕРС Шеховцов

Основні технічні характеристики

діапазон інтенсивності модульованого випромінювання

1012-1014 квант/см2·с

діапазон інтенсивності немодульованого випромінювання

1012-1015 квант/см2·с

довжина хвилі модульованого випромінювання

0,2 - 4 мкм

довжина хвилі немодульованого випромінювання

0,4 - 2 мкм

дисперсія монохроматора модульованого випромінювання

2,4 нм/мм (0,2 - 1 мкм)

4,8 нм/мм (0,7 - 2 мкм)

9,6 нм/мм (1,4 - 4 мкм)

дисперсія монохроматора немодульованого випромінювання

8 нм/мм (0,49 мкм)

чутливість вимірювального підсилювача (при вхідному опорі 100 МОм)

10 – 8 В

REF 2

Проекти

Проєкти:

У відділі виконуються різноманітні фундаментальні та прикладні дослідження. Основні зусилля спрямовані на наукові і прикладні дослідження фізичних властивостей та створення нових напівпровідникових матеріалів, нанокомпозитів і гетероструктур, визначення впливу технології виготовлення і зовнішніх чинників для подальшого створення на їх основі новітніх елементів і пристроїв сенсорної техніки. Отримані результати важливі для вирішення фізико-технологічних проблем створення матеріалів для сенсорної, електронної та інфрачервоної техніки.

Перелік дослідницьких програм за останній час:

- відомча тематика фундаментальних досліджень тема ІІІ-8 (2012-2016 рр.), теми ІІІ-4-16 та ІІІ-8-16 (2018 р.);

- відомча тематика прикладних досліджень тема ІІІ-10 (2012-2016 рр.), тема ІІІ-10-18 (2018 р.);

- Державна цільова науково-технічна програма розроблення і створення сенсорних наукоємних продуктів на 2008-2017 роки - 17 проєктів.

- Державна цільова програма «Нанотехнології і наноматеріали» - 3 проєкти;

- Цільова комплексна програма фундаментальних досліджень НАН України. Комплексний проеєт ІІ-52/7/18;

- тема № 18 ЦКП ФД НАН України «Приладобудування»;

- тема 2.2.6.15/18-ДЦДЦ НТП «Нанотехнології і наноматеріали». ;

- Державна цільова програма «Світлодіоди» - 2 проєкти.

- Цільова програма наукових досліджень НАН України «Напівпровідникові матеріали, технології і датчики для технічних систем діагностики, контролю та управління» на 2018 – 2020 рр.11 проєктів.

Також у відділі виконуються окремі важливі проєкти:

- спільний українсько-польський дослідницький проєкт «Магнітооптичні, магнітотранспортні дослідження квантових структур на основі (Ga,Mn)As», що реалізуються в рамках Протоколу до Угоди про наукове співробітництво між Національною академію наук України і Польською академією наук на 2018-2020 рр. (О.Б. Яструбчак).

- проєкт NATO Emerging Security Challenges Division, SPS Programme. Проект G5500 «Standoff Coherent Detection of Warfare Chemicals Via Photoacoustic Spectroscopy» («Стохастичне когерентне виявлення бойових хімічних речовин за допомогою фотоакустичної спектроскопії») (вересень 2018 - серпень 2020). (Ю.Г. Серьожкін).

- проєкт 28/1. «Афінна сенсорна система на основі «розумних» гібридних нанокомплексів для визначення специфічних послідовностей нуклеїнових кислот». Розділ 1. Розробка та оптимізація сенсорної системи» за Цільовою програмою наукових досліджень НАН України «Розумні» сенсорні прилади нового покоління на основі сучасних матеріалів та технологій» на 2018-2022 pp. (Л.В. Борковська, Н.О. Корсунська).

- проєкт «Створення інтегральних перетворювачів тиску кріогенних рідин та газів для застосування в інформаційно-вимірювальних системах ракетно-космічної техніки» (шифр ІФН-2020/1) Цільової науково-технічної програми оборонних досліджень НАН України (Є.Ф. Венгер, С.І. Козловський).

- проєкт 20/1П: «Структуровані напівпровідникові системи детектування ІЧ та міліметрового діапазону хвиль та їх позиціювання» (А.І. Ліптуга, Ю.Г. Серьожкін).

 

Публікації

2019