Важнейшие результаты (Page 3)

Квантовый компьютер на пространственных кубитах в канале полевого транзистора в сверхтонком слое кремня

Предложена конструкция квантового компьютера в канале полевого транзистора и создана программа его моделирования. Кубитами являются электроны в двойных квантовых точках, состояния  которых формируются и управляются потенциалами затворов с размерами 10-20нм при температуре 4К, толщина кремниевого канала 2-4 нм. При работе компьютера не происходит перемещения заряда между квантовыми точками. Работа компьютера основана только на фазовых состояниях кубитов. Для измерения конечного состояния кубитов предложено использовать кулоновскую блокаду тока, протекающего через канал, при наличии электрона в измеряемой квантовой точке.


  1. Filippov, V. Vyurkov, and A. Orlikovsky. Quantum computing on silicon-on-insulator structure. VII Workshop of the European Network on Silicon on Insulator Technologies (EUROSOI-2011), January 17-19 2011, Granada, Spain, Conference Proceedings, pp. 101-102.
  2. Vyurkov, S. Filippov, and L. Gorelik, Quantum computing based on space states without charge transfer. Physics Letters A 374 (2010) 3285-3291.
  3. Rudenko, V. Vyurkov, S. Filippov, A. Orlikovsky, «Measurement of charge and spin qubits in a transistor channel» // International Conference on Micro- and Nano-Electronics 2012, Moscow, Russia, October 1-5, 2012, Book of Abstracts, p. P2-14.
Разработка модели, программы моделирования и расчет характеристик полевых транзисторов на основе графена

Впервые показано, что в баллистических полевых транзисторах с каналом из двухслойного графена может проявляться скачок проводимости при низких температурах, как в одномерных проводниках.  При комнатной температуре транзистор обладает высокой крутизной в открытом состоянии, на порядок превосходящей крутизну кремниевых полевых нанотранзисторов.


  1. Svintsov, V. Vyurkov, S. Yurchenko, T. Otsuji, and V. Ryzhii. Hydrodynamic model for electron-hole plasma in graphene.J. Appl. Phys., 111, 083715 (2012).
  2. Svintsov, V. Vyurkov, V. Ryzhii, and T. Otsuji. Effect of ‘‘Mexican Hat’’ on GrapheneBilayer Field-Effect Transistor Characteristics. JapaneseJournalofAppliedPhysics, V.50, (2011) 070112.
Полностью графеновые полевые транзисторы

Предложена конструкция и разработана программа моделирования полностью графеновых туннельных транзисторов. Основным элементом конструкции является короткий зазор между контактами истока и стока, туннельный ток через этот зазор управляется напряжением на затворах. Подобные транзисторы совмещают высокий ток открытого состояния, свойственный каналам из графена, с низким током закрытого состояния и наличием насыщения тока в открытом состоянии, что присуще полупроводниковым каналам. Открывается перспектива создания полностью графеновых цифровых схем, в которых и соединения между элементами выполнены из графена.


Svintsov D., Vyurkov V., Burenkov A., Oechsner R.,Lukichev V., and Orlikovsky A. Tunnel FET with graphene channels, Semiconductors, Vol. 47, No. 2, 2013, pp. 279–284.

Кремниевые туннельные транзисторы

Предложена конструкция полевого транзистора, в котором вместо сильнолегированных омических контактов истока и стока, используются контакты Шоттки. Из-за полного отсутствия легирования длина канала и размер областей истока и стока транзистора могут быть уменьшены до 3-5 нм. Возможно формирование транзистора как в тонком слое КНИ, так и в объемной подложке. Предельная крутизна подпороговой характеристики в представленной на рис. конструкции составляет 60мВ напряжения на затворе на декаду тока. Конструкция транзистора может быть изменена таким образом, чтобы включить межзонное туннелирование. В этом случае подпороговая крутизна может быть увеличена до 10мВ/дек. Разработана программа моделирования туннельных транзисторов.


Chaplygin Ye., Svintsov D., Vyurkov V., Orlikovsky A. Ultimate sub-threshold slope of Schottky Barrier Field-Effect Transistors // ICMNE-2012, Zvenigorod, Russia, October 2012

Моделирование фотолитографических процессов: от суб 0,5 микронных к нанометровым размерам

Разработаны и внедрены комплексные модели основных фотолитографических процессов. На их основе созданы многофункциональные пакеты прикладных программ мирового уровня, эффективно используемых для дальнейшего исследования, оптимизации, контроля, диагностики и управления процессов фотолитографической технологии.

Моделирование фотолитографических процессов: от суб 0,5 микронных к нанометровым размерам


Ивин В.В., Махвиладзе Т.М., Валиев К.А. Теоретическое рассмотрение вопросов выбора оптимальной формы источника в оптической нанолитографии. Микроэлектроника. 2004. Т. 33. №3. С. 163-174.

Ивин В.В., Махвиладзе Т.М., Валиев К.А. Анализ практических применений внеосевых источников в оптическойнанолитографии. Микроэлектроника. 2004. Т. 33. №4. С. 259-272.

 

Теория и математическое моделирование электромиграционного разрушения многоуровневой металлизации СБИС

Разработана полная трехмерная теория нано- и микропроцессов разрушения  тонкопленочных проводников под действием электромиграции, позволившая провести компьютерное моделирование разрушения различных элементов металлизации ИС в широких диапазонах изменения материальных, геометрических и эксплуатационных параметров.

Теория и математическое моделирование электромиграционного разрушения многоуровневой металлизации СБИС


Валиев К.А., Махвиладзе Т.М., Сарычев М.Е. Механизм электромиграции ионов  в металлах и диэлектриках // Доклады АН СССР. 1989. Т.306. N 1.С.91-94.

MakhviladzeT.M., SarychevM.Е., ZhitnikovYu.V., BoruckiL., LiuCL. General model for mechanical stress evolution during electromigration // J. Appl. Physics. 1999. V.86. N 6.Р.3068-3075.

Валиев К.А., Гольдштейн Р.В., Житников Ю.В., Махвиладзе Т.М., Сарычев М.Е. Теория и моделирование нано- и микропроцессов разрушения тонкопленочных проводников и долговечность металлизации интегральных микросхем // Микроэлектроника, 2009, Т.38, № 6, С.404-427; 2010, Т.39, № 3. С.163-176.

Теория влияния точечных дефектов на адгезионную прочность соединенных материалов

Разработана теория адсорбции точечных решеточных дефектов из объема на границу соединенных материалов и влияния этого процесса на прочностные характеристики границ многослойных систем. Выполнены практически важные расчеты зависимости адгезионной прочности границы от концентрации и типа дефектов в объемах материалов.

Теория влияния точечных дефектов на адгезионную прочность соединенных материалов


Гольдштейн Р.В., Сарычев М.Е. О влиянии вакансий на поверхностное натяжение на границе соединения двух материалов // Доклады АН. 2001. Т. 380. N 4.С.476-478.

Гольдштейн Р.В., Махвиладзе Т.М., Сарычев М.Е. Влияние примесей на работу отрыва по границе соединенных материалов // Поверхность. 2009. № 12. С. 73-78.

Гольдштейн Р.В., Махвиладзе Т.М., Сарычев М.Е. Моделирование кинетики адсорбции решеточных дефектов границей соединенных материалов // Поверхность . 2011. № 8. С.5-11.

Методами молекулярной статики с использованием полуэмпирических потенциалов «погруженного иона» (EAM) исследованы атомные механизмы релаксации упругих напряжений в гетероэпитаксиальных структурах в системах металл/металл. Предложен новый метод Сферического Потенциала Отталкивания для активации редких событий в многоатомной системе. Проведена оценка энергии активации для процессов зарождения дислокаций несоответствия и других локальных дефектов.


  1. Trushin, E. Granato, S-C. Ying, T. Ala-Nissila, P. Salo. Mechanisms of dislocation nucleation in strained epitaxial layers //Physica Status Solidi B, v232, N1, p.100-105 (2002).

O.S. Trushin, E. Granato, S-C. Ying, P. Salo, T. Ala-Nissila.  Minimal energy path for dislocation nucleation in strained epitaxial layers //Phys.Rev.B., v.65, p.241408(R), 2002.

  1. Trushin, E. Granato, S. C. Ying, P. Salo, and T. Ala-Nissila. Energetics and atomic mechanisms of dislocation nucleation in strained epitaxial layers // Phys. Rev..B 68, 155413 (2003).
  2. S. Trushin, P. Salo, T. Ala-Nissila, and S. C. Ying. Searching for transition paths in multidimensional space with a fixed repulsive bias potential // Phys. Rev. B, v 69, p. 033405 (2004).

Yafeng Lu, O. Trushin, W. H. Wang, E. Granato, S. C. Ying,5 and T. Ala-Nissila. Strain Relief in Cu-PdHeteroepitaxy, // Physical Review Letters, v 94, p. 146105 (2005).

Атомные механизмы поверхностной и межслойной диффузии в условиях эпитаксии по данным компьютерного моделирования

Методами молекулярной динамики, молекулярной статики и кинетического Монте-Карло исследованы атомные механизмы поверхностной и межслойной диффузии в в условиях гомо- и гетероэпитаксии в системах металл/металл. Проведена оценка энергетических барьеров для различных диффузионных смещений адатомов и атомных кластеров. Показано, что многоатомные концертные смещения играют важную роль в динамике атомных кластеров. Исследованы механизмы межслойной диффузии в условиях энергетического напыления.  


O.S. Trushin, K. Kokko, P.T. Salo, W. Hergert, M. Kotrla. Step roughening effect on adatom diffusion // Phys.Rev.B., v.56, N 19, p.12135-12138, (1997).

Trushin O.S., Kokko K., Salo P.T. Film-substrate interface mixing in the energetic deposition of Ag on Cu(001) // Surface Science v.442, p.420-430, (1999).

O.S. Trushin, P. Salo, M. Alatalo, T. Ala-Nissila. Atomic mechanisms of cluster diffusion on metal fcc(100) surfaces //Surface Science v 462-465, p.365-369, (2001)

  1. Salo, J. Hirvonen, I.T. Koponen, O.S. Trushin, J. Heinonen and T. Ala-Nissila. Role of concerted atomic movements on the diffusion of small islands on fcc(100) metal surfaces // Phys. Rev. B, v 64, p.161405(R), (2001).
  2. Maca, M. Kotrla, O.S. Trushin. Energy barriers for diffusion on stepped Rh(111) surfaces // Surface Science v.454-456, p.579-583, (2000).
  3. Durukanoğlu, O. Trushin, T.S. Rahman. Effect of step-step separation on surface diffusion processes // Phys.Rev.B, v 73, p.125426 (2006).
  4. Karim, A. N. Al-Rawi, A. Kara, O. Trushin, T. S. Rahman, T. Ala-Nissila. Diffusion of small two-dimensional Cu islands on Cu(111) by a Self-Learning Kinetic Monte Carlo method // Phys.Rev. B, v.73, p.165411 (2006).
Пилотные установки плазмохимического анизотропного травления и плазмохимического осаждения для создания микро- и наноструктур

Установки созданы коллективом ФТИАН РАН на основе  источника индуктивно-связанной плотной плазмы низкого давления оригинальной конструкции, полностью автоматизированы и предназначены как для исследовательских лабораторий в области микро- и нанотехнологий, так и для применения в производстве. Разработка удостоена золотой медали ВВЦ на выставке «Автоматизация-2005».


А.А. Орликовский. Плазменные процессы в микро- и наноэлектронике. //Микроэлектроника, т.28, 1999, №5, часть 1 (с.344-362), №6, часть 2, (с.415-426).

А.А. Орликовский, К.В. Руденко, С.Н. Аверкин. Прецизионные плазмохимические процессы микроэлектроники на базе серии пилотных установок с масштабируемымICP-источником плазмы. //Химия высоких энергий, т.40, № 3, с. 220 – 232 (2006).