Лаборатория функциональных материалов и устройств для наноэлектроники

Открытие в 2011 году сегнетоэлектричества (СЭ) в легированных сверхтонких пленках HfO2 возродило интерес исследователей к концепциям микроэлектронных устройств на основе СЭ, поскольку позволило обойти ряд технологических проблем, присущих классическим СЭ материалам, как BaTiO3 и PZT. До настоящего времени интерес лишь усиливался, поскольку успех в научно-исследовательских проектах по СЭ в легированном HfO2 и, особенно, в смешанном Hf0.5Zr0.5O2 позволил вплотную подойти к созданию встроенной СЭ памяти по технологиям FeRAM и FeFET. Наша лаборатория активно участвует как в фундаментальных исследованиях физических механизмов, происходящих в СЭ пленках на основе HfO2, так и в прикладном проекте, направленном на создание полноценных устройств СЭ памяти, производимых в России.

Успех нейронных сетей в последние годы неоспорим и виден уже даже на бытовом уровне. Однако и в этой сфере есть куда расти: создание специализированного "железа", адаптированного под исполнение нейросетевых алгоритмов прямо в чипе, позволит значительно снизить энергопотребление и увеличить скорость работы, а также запускать сложные нейросети на компактных устройствах вместо обращения к удаленным серверам. Наша лаборатория занимается разработкой электронных аналогов синапсов и нейронов, также называемых "мемристорами", как компонентой базы для аппаратной реализации нейронных сетей.

Для исследования новых материалов и создания новых устройств микро- и наноэлектроники требуются все более тонкие и сложные методы. Одним из классов таких методов являются рентгеновская спектроскопия и дифракция с использованием синхротронного излучения. Наша лаборатория обладает уникальными компетенциями в проведении т.н. operando рентгеновских экспериментов, когда измерения происходят непосредственно в процессе работы электронных устройств. Это позволяет наиболее полно характеризовать механизмы функционирования прототипов устройств, оценивать их стабильность во времени и в течение их жизненного цикла. В числе используемых нами методов: рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, спектроскопия рентгеновского поглощения (обе с опцией магнитного дихроизма в излучении с круговой поляризацией), Мёссбауэровская спектроскопия, рентгеновская дифракция.

Лаборатория также занимается разработкой методов синтеза новых функциональных материалов в наноразмерных слоях и многослойных структурах, имеющих потенциал приложений в устройствах наноэлектроники, включая: ферромагнитные материалы для спинтроники, оксиды с эффектом обратимого резистивного переключения для устройств памяти и мемристоров, составные мультиферроики для управления магнетизмом при помощи электрических полей. С коллегами из других организаций мы исследуем также двумерные (2D) материалы, топологические изоляторы, галогенидные перовскиты и другие современные твердотельные материалы. Среди методов синтеза новых материалов наша лаборатория особенно специализируется на импульсном лазерном осаждении.