Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ИМ. А.В. РЖАНОВА
Сибирского отделения Российской академии наук

Основным направлением деятельности Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН является выполнение фундаментальных научных исследований и прикладных разработок по актуальным проблемам физики конденсированных сред, в том числе физике полупроводников и диэлектриков, физике низкоразмерных систем приоритетным направлениям, элементной базе микроэлектроники, оптоэлектроники, наноэлектроники, квантовых компьютеров, актуальным проблемам оптики, лазерной физики. Современный научно-технический прогресс в значительной степени определяется развитием электроники, основой которой являются успехи фундаментальных наук, в первую очередь физики твердого тела и физики полупроводников. Последние достижения в этих областях связаны с физикой низкоразмерных структур и созданием технологий получения наноструктур с принципиально новыми функциональными возможностями для нано- и оптоэлектроники, средств связи, новых информационных технологий, измерительной техники и пр. Наиболее выдающиеся достижения в этой области отмечены Нобелевскими премиями по физике: 1985 г. - за открытие квантового эффекта Холла, 1986 г. - за создание методов электронной и туннельной микроскопии атомного разрешения, 1998 г. - за открытие дробного квантового эффекта Холла, 2000 г. - за создание полупроводниковых гетероструктур и разработку полупроводниковых интегральных микросхем.

Дальнейшее развитие технологии открыло возможности конструирова­ния средствами зонной инженерии и инженерии волновых функций и после­дующего изготовления с помощью современных высоких технологий наноструктур (сверхрешетки, квантовые ямы, точки и нити, квнтовые контакты, атомные кластеры и т.д.) с электронным спектром и свойствами, необходимы­ми для изучения новых физических явлений или для соответствующих прило­жений. Создание наноструктур базируется на новейших технологических достижениях в области конструирования на атомном уровне твердотельных поверхностных и многослойных структур с заданными электронным спектром и необходимыми электрическими, оптическими, магнитными и другими свойствами. Требуемая зонная структура таких искусственных наноматериалов обеспечивается выбором веществ, из которых изготовляются отдельные слои структуры ("зонная инженерия"), поперечных размеров слоев ("размерное квантование"), изменением степени связи между слоями ("инженерия волновых функций"). Наряду с квантово-размерными планарными структурами (двумерный электронный газ в квантовых ямах, сверхрешетки) активно исследуются одно- и нульмерные квантовые объекты (квантовые нити и точки), интерес к которым связан с надеждами на открытие новых физических явлений и, как следствие, на получение новых возможностей эффективного управления электронными и световыми потоками в таких структурах. Элементная база, основанная на использовании разнообразных низкоразмерных структур, является наиболее перспективной для электронной техники новых поколе­ний, когда при переходе к системам нанометрового масштаба начинает проявляться квантово-механическая природа квазичастиц в твердом теле. В результате возникает принципиально новая ситуация, когда квантовые эффекты (размерное квантование, конфайнмент, туннелирование, интерференция электронных состояний и др.) играют ключевую роль в физических процессах в таких объектах и в функционировании приборов на их основе.

По многим прогнозам именно развитие нанотехнологий определит облик XXI в., подобно тому, как открытие атомной энергии, изобретение транзистора и лазера определили облик XX в. Нанотехнологий призваны решить следующие основные задачи современной полупроводниковой электроники: повышение производительности вычислительных систем и, в перспективе, создание квантового компьютера; увеличение пропускной способности каналов связи; увеличение информационной емкости и качества систем отображения информации с одновременным снижением энергозатрат; расширение возможностей сенсорных и энергосберегающих устройств; увеличение доли использования электронных и оптоэлектронных компонент в биологических, медицинских, химических, машиностроительных и других технологиях.