Kukushkin, Szergej Arszenjevics

Kukushkin Sergey Arsenievich
Születési dátum	1954. március 9. (68 évesen)( 1954-03-09 )
Születési hely	Leningrád
Ország	Szovjetunió Oroszország
Tudományos szféra	fázisátalakulások , vékonyrétegek , heterostruktúrák
Munkavégzés helye	IPMash RAS , SPbAU RAS
alma Mater	technológiai Intézet
Akadémiai fokozat	A fizikai és matematikai tudományok doktora  (1992)
Akadémiai cím	professzor  (1996)
Díjak és díjak	Az Orosz Tudományos Akadémia díja. P.A. Rebinder (2010) Szentpétervár kormányának díja. A.F. Ioff (2014) Az Orosz Föderáció tudományos tiszteletbeli munkatársa (2016)

Sergey Arsenievich Kukushkin (született : 1954. március 9., Leningrád , Szovjetunió [ 1] ) orosz fizikus és kémikus , az elsőrendű fázisátalakulások, vékonyrétegek és nanostruktúrák növekedésének kinetikai elméletének szakértője, állami díjak kitüntetettje. szén-monoxid (szén-monoxid) szilícium felülettel történő topokémiai reakciójának felfedezésére, magyarázatára és megvalósítására a helyettesítő atomok endotaxiális ( kemoepitaxiális ) önszerveződésének elve szerint, szilícium-karbid nanofilm kialakításával [2 ] [3] , amely integrált áramkörök alapjává válhat , kiegészítve vagy helyettesítve a szilíciumot [4] [5] [6] .

Életrajz

Szülők

Atya - Arszenyij Ivanovics Kukushkin (1924-2012) - a geológiai és ásványtani tudományok kandidátusa [7] , 1957 óta a VSEGEI -nél dolgozott, a második világháború veteránja  - a kronstadti MOR KBF siklókülönítményénél szolgált , " A védelemért " kitüntetés Leningrád " [8] .

Az apai otthoni gyűjteményben a triász időszakból származó fakövület [3] jelenléte , amelyben a szerves anyagokat teljesen szervetlen ásványi anyagokkal helyettesítették anélkül, hogy megzavarták volna az eredeti szövetszerkezetet , később Kukushkint arra az ötletre vezette, hogy hasonló elvet alkalmazzon. atomok helyettesítése a szilárdtest-kémiában [4] .

Anya - Margarita Kukushkina (1925-2007) - a történelemtudományok doktora [9] , híres régész - forráskutató [10] , fej. A Szovjetunió Tudományos Akadémia Kéziratok és Ritka Könyvek Osztálya 1970-1986-ban, felelős. szerk. a Radzivilov-krónika fakszimile reprodukciója .

Oktatási, tudományos és pedagógiai tevékenység

1977-ben végzett a Leningrádi Vörös Zászló Kémiai Technológiai Intézetben [1] .

1982-ben védte meg Ph.D. disszertációját a szilárdtestfizika [11] témakörében a Harkovi Politechnikai Intézet Fémek és Félvezetők Fizikai Tanszékén (1982-ig Fémfizikai Tanszék).

1991-ben védte meg doktori disszertációját [12] az A.F. Ioffe Physical-Technical Institute- ban .

Ezt követően az Orosz Tudományos Akadémia újonnan létrehozott Gépészmérnöki Probléma Intézetének "Strukturális és fázisátalakítások kondenzált anyagban" laboratóriumát vezette [1] .

2005-ben kifejlesztett és szabadalmaztatott egy eljárást szilícium-karbid film előállítására porózus szén szilícium felületen történő lágyításával [13] .

2008-ban publikált és szabadalmaztatott egy új módszert szilícium-karbid film előállítására a szilícium és a szén-monoxid reakciójában [14] .

2012-ben publikált egy munkát, amelyben először készítettek gallium-nitrid LED -et szilíciumra szilícium-karbid pufferréteggel [ 15] .

Az IPMash RAS mellett az SPbAU RAS-nál dolgozik , ahol 2010 óta a "Fázisátmenetek" [16] előadásokat fejleszti és oktatja, valamint az SPbPU , ITMO - hoz is kapcsolódik .

Társalapítója a New Silicon Technologies LLC -nek, amely Skolkovo támogatást [17] , valamint egy felügyeleti alapot [18] kapott .

Nemzetközi konferenciákat szervezett a magképzésről : NPT98, NPT2002, MGCTF'19 - az utolsót V. V. Slezov [19] [20]  - tanár és társszerző [21] emlékének szentelték .

2020-ig mintegy 500 tudományos közlemény szerzője 22-es H- indexszel [ 22 ] [23] , valamint több mint 20 szabadalom [24] .

A szilícium-karbid filmek előállításának jelentősége

A szilícium -karbid szilárdsága, hővezető képessége, üzemi hőmérséklete és sávszélessége legalább kétszer nagyobb, mint a szilíciumé [25] , ami a mikroelektronika előnyben részesített félvezető alapjává teszi . Sugárzásállóságot is mutat, ami lehetővé teszi az űr- és nukleáris iparban való alkalmazást [26] . Az optoelektronikában a szilícium-karbid jobb, mint a zafír kiváló minőségű alumínium -nitrid és gallium-nitrid kristályok termesztéséhez [25] , amiért a japánok 2014 -ben fizikai Nobel-díjat kaptak .

Ennek ellenére a Szilícium-völgynek nem volt szilícium-karbid alapú analógja , mert egyrészt a természetben ritkán fordul elő tiszta formájában, másrészt a szokásos Czochralski-módszerrel nem nyerhető kristályos formában olvadékból. mivel a szilícium-karbid magas hőmérsékleten nem olvad meg, hanem szilárd halmazállapotú aggregációból szublimál . A szilícium-karbid és az arra épülő LED -ek piacán továbbra is az amerikai Cree cég a monopólium , amely az ömlesztett kristályok előállításának technológiáját valósítja meg, amelyet még a Szovjetunióban a LETI -ben Yu. M. Tairov [27] fejlesztett ki .

Mindazonáltal nincs szükség drága ömlesztett kristályokra, ha szilíciumra szilícium-karbid filmet lehet előállítani, amely a költségek szempontjából nem haladja meg nagymértékben magának a szilícium ostyának az árát. A kristályos filmeket jellemzően különféle epitaxiás módszerekkel állítják elő , vagyis rétegenkénti lerakással a hordozó felületére . A film és a hordozó kristályszerkezete közötti eltérés azonban repedések és elmozdulások kialakulásához vezet a filmben. A szivárgó áramok miatti diszlokációk kritikusak a félvezető tulajdonságok szempontjából .

Ezt a problémát más filmgyártási módszerekkel is meg lehet oldani, mint például az endotaxiával / kemoepitaxiával (a szubsztrát felületéről film képződik a lerakódott anyag reakciója miatt) és a munkaigényesebb pendeoepitaxiával (a felhalmozódás nanocölöpökön áthidalt fóliák vagy az aljzatra felvitt nem nedvesíthető maszkok).

Ha szükséges, a szilícium szubsztrát maratással eltávolítható a filmről .

SiC film előállítása Si és CO reakciójában

S. A. Kukushkin [4] szerint a reakció felfedezése szinte véletlenül adódott. Az a megszállott gondolat, hogy a szilícium Si-t szén-C-vel kell kombinálni vákuumkemencében történő együttes izzítással, annak ellenére merült fel, hogy világosan megértették, hogy 1000–1250 °C-os hőmérsékleten sem kémiai reakció, sem diffúzió nem következik be ezen anyagok között. előfordulnia kell. A Si felületen azonban mindennek ellenére a kísérleti izzítás eredményeként SiC réteg keletkezett. Mint kiderült, rossz vákuum volt a kemencében, és a levegő oxigénnel O oxidálta a szenet szén-monoxid CO-vá, ami jól reagál a szilíciummal [2] [14] :

Ez a reakció annak a ténynek köszönhető, hogy az O atomok magukkal viszik a felszínhez közeli Si atomok felét, üres helyeket képezve a kristályrácsban , ahol a C atomok beágyazódnak, és így egykristályos SiC filmet képeznek, amelynek vastagsága ~150 nm. Ez a folyamat nem triviális, és a kristály beágyazott ponthibáinak kölcsönhatása határozza meg , amely kristály metastabil állapotban van, mielőtt filmmé kristályosodik . Ha az eredeti szubsztrát szerkezetből filmet képeznek , mivel az atomok közötti távolság SiC-ben 20%-kal kisebb, mint SiC-ben, akkor zsugorodni kezd, és mivel a SiC réteg sokkal erősebb, mint a Si, ez a tömörítés nem a film hibáihoz vezethet (mint a monomolekuláris rétegek standard heteroepitaxiával történő fokozatos növekedése esetén ), de a szilícium felszakad a film alatt, és pórusok képződnek alatta. Az üregeken szabadon lelógó fólia, mint a cölöpökön lévő híd , megszabadítja a fólia és a hordozó kristályrácsai közötti eltérésből adódó deformációkat, és félig csillapítja azokat a deformációkat, amelyek a kompozit lemez lehűlésekor fellépnek az eltérő összetétel miatt. az anyagok hőtágulási együtthatói . Így a pendeoepitaxiával mesterségesen kapott kvalitatív eredmény természetesen ezzel a kemoepitaxiával is létrejön – maga a film- szubsztrát rendszer igyekszik elkerülni a határkötést a képződés során.

Díjak és díjak

• Soros professzor (1997) [1]
• Az Orosz Tudományos Akadémia díja. P. A. Rebinder (2010) a „Kristályos felület kémiai önszerveződése: új módszer epitaxiális filmek irányított magozására” című munkaciklusához [28]
• Szentpétervár kormányának díja . A.F. Ioffe (2014) a tudomány és technológia területén elért kiemelkedő tudományos eredményekért (fizika és csillagászat jelölése) [29]
• Az Orosz Föderáció tudományos tiszteletbeli munkása Az Orosz Föderáció elnökének 2016. július 4-i 320. számú „Az Orosz Föderáció állami kitüntetéseinek odaítéléséről” [30] rendelete alapján.
• Számos, különböző években elnyert pályázat vezetője az RFBR , az RSF , az Orosz Tudományos Akadémia Elnökségének alapkutatási programjaiban stb. [16]

Monográfiák és recenziók

• S. A. Kukushkin, V. V. Szlezov. Diszpergált rendszerek szilárd testek felületén (evolúciós megközelítés): vékonyrétegek kialakulásának mechanizmusai. Szentpétervár: Tudomány. 1996. - 304 p. [21]
• SA Kukushkin, AV Osipov. Új fázisképződés szilárd felületeken és vékonyréteg-kondenzáció // Progress in Surface Science 51(1), 1-107 (1996)
• S. A. Kukushkin, A. V. Oszipov. Az első típusú fázisátalakulások termodinamikája és kinetikája szilárd testek felületén // Chemical Physics 15(9), 5-104 (1996)
• S. A. Kukushkin, A. V. Oszipov. Vékony filmek kondenzációs folyamatai // Uspekhi fizicheskikh nauk 168(10), 1083-1116 (1998)
• SA Kukushkin, AV Osipov. Nanofilmek nukleációs kinetikája. In "Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology", szerkesztette HS Nalwa, USA, V. 8, pp. 113-136, ISBN 1-58883-001 (2004)
• SA Kukushkin, AV Osipov. Nanofilmek magképződési és növekedési kinetikája. A JWP Schmelzer, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. által szerkesztett "Nucleation theory and applications" című kiadványban. KGaA, Weinheim, pp. 215-253 (2005)
• SA Kukushkin, AV Osipov, VN Bessolov, BK Medvegyev, VK Nevolin, KA Tcarik. Szubsztrátok a gallium-nitrid epitaxiájához: új anyagok és technikák // Review of Advanced Materials Science 16(1), 1-32 (2008)
• S. A. Kukushkin, A. V. Oszipov. Katalitikus nanostruktúrák fázisátalakulása és nukleációja kémiai, fizikai és mechanikai tényezők hatására // Kinetics and Catalysis 49(1), 85-98 (2008)
• SA Kukushkin, AV Osipov. A fázistranszformációk elmélete a szilárd testek mechanikájában és alkalmazásai a törés leírására, a nanoszerkezetek kialakulására és a vékony félvezető filmek növekedésére // Key Engineering Materials 528, 145-164 (2012)
• S. A. Kukushkin, A. V. Osipov, N. A. Feoktistov. Egykristály film kémiai önösszeszerelése: az irányított nukleáció új módszere: az elmélettől a gyakorlatig // Russian Chemical Journal 57(6), 32-64 (2013)
• VN Bessolov, EV Konenkova, SA Kukushkin, AV Osipov és SN Rodin. Szemipoláris gallium-nitrid szilíciumon: technológia és tulajdonságok // Reviews on Advanced Materials Science 38, 75-93 (2014).
• S. A. Kukushkin, A. V. Osipov, N. A. Feoktistov. Szilícium-karbid epitaxiális filmek szintézise a szilícium kristályrácsában lévő atomok helyettesítésének módszerével // FTT 56 (8), 1457 (2014) [2]
• SA Kukushkin, AV Osipov. A SiC növekedésének elmélete és gyakorlata Si-n és alkalmazásai széles résű félvezető fóliákon // J. Phys. D: Appl. Phys. 47, 313001 (2014) [3]

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 3 4 S. A. Kukushkin életrajza az IPME RAS honlapján
2. ↑ 1 2 3 S.A. Kukushkin, A.V. Osipov, N.A. Feoktistov. Szilícium-karbid epitaxiális filmjeinek szintézise a szilícium kristályrácsában lévő atomok helyettesítésének módszerével  // FTT : folyóirat. - 2014. - T. 56 (8) . - S. 1457 . (Orosz)
3. ↑ 1 2 3 S.A. Kukushkin, A. V. Oszipov. A SiC-növekedés elmélete és gyakorlata Si-n és alkalmazásai széles résű félvezető filmeknél  // J. Phys  . D: Appl. Phys. : folyóirat. - 2014. - Kt. 47 . — P. 313001 .
4. ↑ 1 2 3 S. A. Kukushkin a "Szentpétervári" csatorna "Tudomány mátrixa" című népszerű tudományos műsorában
5. ↑ Interjú prof. S.A. Kukushkin. A nanoszerkezetek önszerelődésétől a  nanomotorig (neopr.)  // Russian Nanotechnologies. - 2008. - V. 11-12 . - S. 46 . Archiválva az eredetiből 2016. augusztus 18-án.
6. ↑ A. Polishchuk. Szilícium-karbid alapú félvezető eszközök – a teljesítményelektronika jelene és jövője  // Komponensek és technológiák: folyóirat. - 2004. - T. 8 . - S. 40 . (Orosz)
7. ↑ Kukushkin A.I. Az észak-karéliai Felső-Pulong-tó régió gneiszkomplexuma: geológia, kőzettan, fejlődéstörténet, vizsgálati módszertan: értekezés ... a geológiai és ásványtani tudományok kandidátusa  : [ rus. ] . - Leningrád, 1973. - 243 p.
8. ↑ A. I. Kukushkin az „Emlékezet útja” Múzeumkomplexum honlapján
9. ↑ Kukushkina M.V. Az orosz északi szerzetesi könyvtárak a XVI-XVII. században. : könyvkultúra-történeti esszék: disszertáció ... A történettudományok doktora  : [ rus. ] . - Leningrád, 1975. - 472 p.
10. ↑ Tudományos olvasmányok M.V. 95. évfordulója alkalmából. Kukushkina „Fél évszázad a kéziratok között és a kéziratok számára: M.V. Kukushkin a Tudományos Akadémia Könyvtárában" . Letöltve: 2021. március 10. (határozatlan)
11. ↑ Kukushkin S. A. Diffúziós tömegtranszfer szigetfilmekben: A⁴B⁶, A²B⁶ vegyületek példáján, A²B⁶ oxidációja: értekezés ... a fizikai és matematikai tudományok kandidátusa  : [ rus. ] . - Leningrád, 1982. - 152 p.
12. ↑ Kukushkin S. A. Evolúciós folyamatok a szilárd testek felszínén lévő diszpergált részecskék együtteseiben: Késői szakasz: disszertáció ... a fizikai és matematikai tudományok doktora  : [ rus. ] . - Leningrád, 1991. - 407 p.
13. ↑ S.A. Kukushkin, A.V. Osipov, S.K. Gordeev, S.B. Korcsagin. A szilícium-karbid szilícium nem egyensúlyi heteroepitaxiájának módszere  // Letters to ZhTF : Journal. - 2005. - T. 31 (20) . - S. 6 . (Orosz)
14. ↑ 1 2 S.A. Kukushkin, A.V. Oszipov. Új módszer szilícium-karbid szilícium szilárd fázisú epitaxiájára: modell és kísérlet  // Letters to ZhTF : Journal. - 2008. - T. 50 (7) . - S. 1188 . (Orosz)
15. ↑ S.A. Kukushkin, A.V. Osipov, S.G. Zsukov, E.E. Zavarin, V.V. Lundin, M.A. Sinitsyn, M.M. Rozsavszkaja, A.F. Tsatsulnikov, S.I. Troshkov, N.A. Feoktistov. III-nitrideken alapuló LED szilíciumhordozón epitaxiális szilícium-karbid nanoréteggel  // Letters to ZhTF : Journal. - 2012. - T. 38 (6) . - S. 90 . (Orosz)
16. ↑ 1 2 Kukushkin S.A. az SPbAU RAS im. honlapján. Zh.I. Alferov . Letöltve: 2021. március 10. (határozatlan)
17. ↑ A cég a St. Petersburg Composite Cluster tagja (elérhetetlen link) . Letöltve: 2016. július 16. Az eredetiből archiválva : 2016. szeptember 17.. (határozatlan) 
18. ↑ A szentpétervári Tudományt és Oktatást Támogató Alapítvány (elérhetetlen link) . Letöltve: 2016. július 16. Az eredetiből archiválva : 2017. május 29. (határozatlan) 
19. ↑ L.N. Davydov, S.A. Kukushkin. Nemzetközi konferencia "A nukleáció mechanizmusai és nemlineáris problémái, a kristályok és vékonyrétegek növekedése", amelyet a kiváló elméleti fizikus, V. V. professzor emlékének szenteltek. Slyozova  (angol)  // Szilárdtestfizika. - 2019. - 1. évf. 61 , iss. 12 . - 2269. o . — ISSN 0367-3294 . doi : 10.21883 /ftt.2019.12.48531.01ks .
20. ↑ MGCTF'19 konferencia oldala . Letöltve: 2021. március 10. (határozatlan)
21. ↑ 1 2 S.A. Kukushkin, V.V. Könnyek. Diszpergált rendszerek szilárd testek felszínén (evolúciós megközelítés): vékonyrétegek kialakulásának mechanizmusai . - Szentpétervár: Nauka, 1996. - 304 p.
22. ↑ Kukushkin S.A. a Természettudományi Szakértői Testület honlapján . Letöltve: 2021. március 10. (határozatlan)
23. ↑ S.A. publikációi Kukushkin, szerepel az RSCI-ben, az elibrary.ru oldalon . Letöltve: 2021. március 10. (határozatlan)
24. ↑ S. A. Kukushkin szabadalmak listája a Yandex.Patents keresőszolgáltatásban . (határozatlan)
25. ↑ 12 S.A. _ Kukushkin, AV Osipov, VN Bessolov, BK Medvegyev, VK Nevolin, KA Tcarik. Szubsztrátok a gallium-nitrid epitaxiájához: új anyagok és technikák  //  Reviews on Advanced Materials Science: folyóirat. - 2008. - Vol. 17 . — 1. o .
26. ↑ Sellin PJ, Vaitkus J. Új anyagok sugárzási kemény félvezető detektorokhoz   // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A : folyóirat. - 2006. - 20. évf. 557 . - 479. o .
27. ↑ O. Ruban. Amerika bebizonyította, hogy képesek vagyunk rá. A szovjet gyökerű kulcsfontosságú technológiával rendelkező Cree kiemelkedő sikerei azt igazolják, hogy innovációinkkal a világ csúcstechnológiai vezetőivé válhatnak  // Szakértő: magazin. - 2006. - T. 45 . - S. 56 . (Orosz)
28. ↑ A Rebinder-díj díjazottjai a RAS honlapján
29. ↑ Szentpétervár 2014-es díjazottjai a Szentpétervári Adminisztráció honlapján
30. ↑ Az Orosz Föderáció elnökének 2016. július 4-i 320. számú rendelete Oroszország elnökének honlapján