admin-ftian (Page 4)

Установка глубокого анизотропного плазмохимического травления для создания элементов МЭМС и НЭМС

Установка плазмохимического травления

  • Установка глубокого анизотропного плазмохимического травления для создания элементов МЭМС и НЭМСТип источника плазмы: плоский ICP
  • Генератор: 13,56 МГц, 1 кВт
  • Источник смещения: до 400 Вт (13,56 МГц)
  • Диаметр пластины: 150, 200 мм
  • Рабочие давления: 0,5-50 мТор
  • Система подачи газов: 4 канала, 0-200 Sccm
  • Газы: F-, Cl- содержащие, O2, H2, Ar
  • Плотность плазмы: до 3*1012 см-3
  • Температура электронов: < 4 эВ (Ar)
  • Неравномерность плазмы: < 2% на ø 200 мм
  • Скорость травления: до 6 мкм/мин (Si) и до 0,8 мкм/мин (SiO2)
  • Полная автоматизация процесса с управлением от персонального компьютера

 

Плазменное анизотропное травление кремния для изделий микромеханики

 

 

 

 

Ионно-лучевые технологии

В лаборатории ионно – лучевых технологий ФТИАН созданы и защищены патентами и авторскими свидетельствами методы ионно–лучевой обработки и ряд источников ионов с холодным катодом, предназначенные для использования в технологических процессах реактивного ионно – лучевого травления материалов, очистки поверхностей перед нанесением покрытий, активации поверхностей в процессе осаждения покрытий, полировки поверхностей, нанесения пленок непосредственно из пучков ионов или распылением мишеней.
Нами на пять лет раньше, чем за рубежом впервые был предложен и реализован метод прецизионного селективного реактивного ионно – лучевого травления пучками ионов химически активных соединений.
Ионно – лучевая обработка материалов осуществляется пучком ускоренных заряженных частиц, сформированных в автономных источниках ионов.
Принцип ионно-лучевой обработки заключается в том, что рабочее вещество подается в автономный источник ионов, в котором происходит его ионизация, ускорение ионов до требуемой энергии и формирование пучка ионов.
Обычно энергия ионов составляет 100-5000 эВ в зависимости от технологического процесса.
Ускоренные ионы попадают в технологическую камеру без столкновений с остаточным газом и взаимодействуют с поверхностью обрабатываемого объекта, вызывая либо распыление материала (ионы аргона), либо образование летучих соединений (ионы химически активных веществ), либо осаждение материала (углеводороды).
При распространении пучка ионов в промежутке источник ионов обрабатываемый объект образуется пучковая плазма, состоящая из ускоренных ионов и медленных электронов, возникающих при ионизации остаточного газа и в результате взаимодействия пучка ионов с обрабатываемым объектом. Потенциал пучковой плазмы не превышает обычно 10-40 В относительно земли. Исследования показали, что режим работы источника определяют не только параметры ионного пучка, но и степень его компенсации, характеристики вторичной плазмы, свойства пучковой плазмы и характер ее взаимодействия с обрабатываемой поверхностью.
На обрабатываемой поверхности происходят следующие процессы: нейтрализация ионов пучка с образованием газового потока, удаление материала в результате физического распыления или химического взаимодействия ионов с материалом подложки, эмиссия электронов с поверхности при ионной бомбардировке, поступление потока электронов из пучковой плазмы или с катода нейтрализации, расположенного вблизи источника ионов.

 Достоинства ионно-лучевых технологий:

  • высокая направленность воздействия, обеспечивающая высокую прецизионность;
  • возможность получения вертикальных ступенек при травлении через маску;
  • отсутствие ухода размеров элементов;
  • возможность формирования пучков ионов как инертных, так и химически активных газов;
  • возможность управления энергией ионов в широких пределах;
  • возможность управления зарядом на обрабатываемой поверхности независимо от параметров пучка ионов;
  • точность и простота контроля процесса обработки путем измерения тока пучка ионов;
  • высокая однородность и воспроизводимость обработки.

Применение ионно-лучевых технологий позволяет либо повысить качество и выход годных выпускаемых приборов, либо создавать новые приборы или изделия, изготовление которых другими методами затруднительно.

Достоинства источников ионов
Для реализации ионно-лучевых технологий нами разработан ряд оригинальных источников ионов для травления материалов и нанесения пленок.
Во всех источниках используется единый физический принцип формирования пучка ионов, заключающийся в создании внутри ускоряющего промежутка скрещенных электрического и магнитного полей, удерживающих электроны, ионизующие рабочее вещество. Величина ускоряющего промежутка примерно равна ларморовскому радиусу электрона. Это позволило существенно повысить интенсивность пучка ионов по сравнению с ограничениями «закона 3/2» (закона Ленгмюра) и исключить применение накаливаемых элементов.
Разработанные источники ионов по сравнению с зарубежными аналогами, например, с источниками Кауфмана, источниками с седловидным полем, СВЧ источниками обладают следующими достоинствами:

  • позволяют работать практически с любыми химически активными газами, благодаря использованию холодного катода;
  • обеспечивают получение в 2-3 раза больших плотностей ионного тока при той же энергии ионов;
  • позволяют формировать пучки ионов различной формы и конфигурации;
  • обеспечивают однородную обработку неподвижных поверхностей большой площади;
  • имеют больший срок службы и простую конструкцию.

Технологические процессы, осуществляемые с помощью разработанных источников ионов

Очистка, активация и полировка поверхностей объектов.
Очистка поверхности в вакууме может осуществляться различными методами: тлеющим разрядом, ВЧ разрядом, подачей постоянного и ВЧ потенциала на подложку, находящуюся в газоразрядной плазме.

Преимущества очистки подложки пучком ионов состоят в следующем:

  • более высокий рабочий вакуум;
  • возможность использования пучков ионов как инертных, так и химически активных газов;
  •  управление в широком диапазоне энергией ионов и плотностью тока пучка ионов;   
  • регулировка заряда на обрабатываемой поверхности;
  • отсутствие электрического поля вблизи обрабатываемой поверхности.

Химические методы очистки не всегда позволяют получать поверхность, свободную от органических растворителей, химических реагентов, пленок сложного состава, не взаимодействующих с растворителями.
Так как состав загрязнений как правило неизвестен, распыление ионами аргона является наиболее эффективным методом удаления сверхтонких поверхностных слоев и позволяет проводить очистку подложки, недостижимую в случае обработки жидкостными методами.
Для удаления органических загрязнений очистку поверхности целесообразно проводить ионами кислорода, образующими с органическими соединениями летучие продукты взаимодействия.
Наиболее эффективно использовать очистку пучком ионов непосредственно перед операцией нанесения пленок в едином вакуумном цикле.
Нанесение пленок на предварительно очищенную поверхность приводит к существенному улучшению качества и надежности изготавливаемых изделий за счет улучшения адгезии пленок к подложке, увеличения сплошности пленок при малых толщинах, уменьшения влияния окружающей среды на качество покрытий.
Обработка поверхности пучком ионов не только очищает ее от загрязнений, но и активирует ее или растущую пленку, если процесс обработки пучком ионов проводится одновременно с нанесением пленки. При этом на поверхности образуются свободные связи, которые при нанесении пленки становятся искусственными центрами зародышеобразования.
При активации поверхности стекла, например, во время нанесения пленок алюминия, меди, хрома или других металлов, сплошные пленки образуются даже при толщине несколько нм. На необлученной ионами поверхности сплошная пленка не образуется.
Процесс активации эффективен, если применять его непосредственно перед нанесением или в процессе нанесения пленок.
Обработка пучками ионов различных газов поверхностей металлов, полупроводников и диэлектриков позволяет существенно понизить высоту неровностей поверхности, то есть добиться ее полировки. Для обработки применяют пучки ионов инертных газов, например, аргона, а также химически активных соединений ? кислорода, фторсодержащих соединений и т. д. Эффект полировки существенно зависит от состава пучка ионов и угла падения ионов на подложку.

Травление материалов
В конце 60-х годов в России и за рубежом был освоен процесс ионно-лучевого травления материалов (ИЛТ) через фоторезистивные маски. Травление осуществлялось пучками ионов инертных газов за счет физического распыления материалов.
В 1974 году нами впервые был предложен и реализован процесс селективного прецизионного травления материалов пучками ионов химически активных соединений, который позже стали называть процессом реактивного ионно-лучевого травления (РИЛТ).
Процесс РИЛТ состоит в удалении материала за счет химического взаимодействия ионов химически активных соединений с обрабатываемым материалом, в результате чего образуются летучие соединения, откачиваемые вакуумной системой. Вследствие этого РИЛТ, сохраняя достоинства ИЛТ по разрешению процесса и точности переноса рисунка, обеспечивает селективность травления одного материала относительно другого.

Методы ИЛТ и РИЛТ по сравнению с плазмохимическим травлением (ПХТ) имеют ряд преимуществ.
Во – первых, ИЛТ и РИЛТ являются наиболее анизотропными процессами, поскольку ионы образуются и ускоряются до требуемой энергии в автономном источнике и с малой расходимостью (обычно не превышающей 5%) проходят пространство между источником и подложкой в высоком вакууме без соударений с молекулами остаточного газа. Отсюда вытекают следующие технологические возможности методов ИЛТ и РИЛТ  достижение высокого разрешения (получены субмикронные размеры элементов менее 0.15 мкм); получение соотношения высоты к ширине ступеньки > 30:1; управление профилем ступеньки и получение канавки требуемой конфигурации, за счет возможности изменения угла наклона пучка к обрабатываемой поверхности. При использовании ПХТ ионы бомбардируют подложку нормально к поверхности и энергию приобретают в промежутке между плазмой и обрабатываемой поверхностью, что ограничивает возможности анизотропного травления.
Во – вторых, методы ИЛТ и РИЛТ позволяют независимо управлять составом пучка и энергией ионов. Появляются более широкие технологические возможности, в частности, травление практически любых веществ (включая материалы, не дающие при взаимодействии с ионами летучих соединений), изменение селективности травления, теплового и радиационного воздействия на подложку.
В – третьих, участие в процессах ИЛТ и РИЛТ только заряженных частиц позволяет строго контролировать и точно воспроизводить эти процессы. При проведении ПХТ в процессе травления участвуют как заряженные частицы, так и нейтральные (радикалы, возбужденные атомы, быстрые нейтралы), потоки которых на подложку трудно контролировать.
В – четвертых, методы ИЛТ и РИЛТ позволяют управлять в широких пределах поверхностным зарядом на подложке за счет регулировки потока электронов, эмитируемых катодом нейтрализации. Следовательно, можно исключить влияние зарядов на параметры приборов.
Травление пучками ионов инертных газов используют для материалов, не образующих летучих химических соединений с ионами химически активных веществ. Это, прежде всего, благородные металлы, сплавы с никелем (например, пермаллой), медь и другие вещества.
Существенно большее применение нашел метод РИЛТ. Основное его преимущество по сравнению с ИЛТ состоит в селективном удалении одного слоя относительно другого. Выбором рабочих веществ можно управлять селективностью травления. Применение фторсодержащих соединений позволяет травить пленки SiO2 и Si3N4 со скоростью в 5 раз большей, чем резистивные маски, что обеспечивает точный перенос размеров рисунка резистивной маски на обрабатываемые слои. В то же время использование ионов кислорода позволяет удалять резист со скоростью в 15-20 раз большей, чем пленки SiO2 и Si. Пленки SiO2 травятся ионами хладонов C3F8, CHF3 с селективностью (10-15):1 по отношению к Si. Высокая селективность процесса РИЛТ позволяет исключить ряд технологических операций, например, при травлении разновысокой двуокиси кремния (системы SiO2 – Si3N4 – SiO2), а для ряда операций – задубливание фоторезиста, что особенно важно при получении элементов с субмикронными размерами.

Для реализации РИЛТ нами разработаны источники ионов типа “Радикал”, результаты использования которых позволяют сделать следующие выводы:

  • разрешение РИЛТ составляет 0.15 мкм и ограничивается размерами резистивной маски;
  • точность передачи размеров элементов составляет 0.05 мкм;
  • избирательность травления достигает 15 – 20 ( например, SiO2 и Si3N4 к Si ), а (SiO2 к GaAs) – 10 -12;
  • глубина травления достигает 20 – 40 мкм;
  • скорость травления достигает 14 нм / c (при зоне обработки 0.1 м2);
  • равномерность травления составляет 2 – 5 %;
  • обеспечивается возможность управления зарядом на обрабатываемой поверхности с помощью низкоэнергетичных электронов.

Повышение требований к равномерности травления слоев различных структур вызвали необходимость создания новых типов источников ионов с холодным катодом (“Радикал М – 100”, “Радикал М – 200” , и др.), в которых реализованы возможности формирования многопучкового ионного потока и высокая плотность тока ионов практически любых газообразных веществ.
Скорости травления различных материалов с помощью разработанных нами процессов РИЛТ и ионных источников приведены на слайде.
Использование в процессах РИЛТ различных рабочих веществ существенно влияет на скорость травления.
Метод РИЛТ был внедрен на ряде предприятий для травления слоев SiO2, Si3N4 и сложных систем SiO2 – Si3N4 – SiO2 толщиной порядка 1 мкм через маскирующий фоторезист. При использовании в качестве рабочего газа хладона -14, хладона -113 и других скорость травления SiO2 и Si3N4 в 3 – 7 раз превышала скорость травления кремния и фоторезиста. Точность передачи геометрических размеров с резистивной маски на пленку SiO2, Si3N4 составляла менее 0.1 мкм при травлении в оптимальных режимах.
Применение РИЛТ решает не только технические, но и экологические проблемы. Одна установка РИЛТ экономит в год больше тонны кислот особой чистоты, таких как серная, азотная плавиковая, ледяная уксусная, соляная и другие, а также свыше 10 тысяч м3 деионизованной воды.

Нанесение пленок
Тонкие пленки различных материалов можно наносить на подложку, распыляя материал мишени пучком ионов инертных газов.
Основные достоинства этого метода нанесения пленок по сравнению с методом ионно – плазменного распыления состоят в следующем:

  • возможность нанесения пленок материалов сложного состава с сохранением компонентного состава мишени;
  • малое рабочее давление в технологической камере, ограниченное лишь быстротой откачки вакуумной системы, а не условиями поддержания разряда;
  • отсутствие электрических полей в области подложки, что особенно важно при нанесении диэлектрических пленок на подложки из проводящих материалов;
  • возможность управления зарядами в осаждаемой диэлектрической пленке с помощью электронов, эмитируемых катодом нейтрализации.

Ионно – лучевой метод наиболее эффективен для нанесения пленок многокомпонентных материалов, различных диэлектриков, магнитных материалов.
Для реализации этого метода нами были разработаны источники ионов с холодным катодом типа “ Холодок ”, позволяющие в отличие от известных методов бомбардировать распыляемые мишени высокоэнергетичными ионами практически любых газообразных веществ, включая химически активные соединения.
Источник ионов “Холодок – 1” создает радиально сходящийся пучок ионов, направленный под таким углом к поверхности мишени, при котором обеспечивается получение максимального коэффициента распыления материала. Источник позволяет наносить пленки металлов, диэлектриков, полупроводников, сплавов, а также сложных композиционных материалов, включая высокотемпературные сверхпроводники.
Для нанесения пленок на поверхности большой площади был разработан источник с радиально расходящимся пучком ионов “Холодок – 2”.
Источник “Холодок – 2” позволяет наносить пленки с неравномерностью – 5% на подложки диаметром – 200 мм.
Другой метод нанесения пленок состоит в осаждении материала непосредственно из пучка ионов и отличается от других методов возможностью управления энергией осаждаемых частиц и направленностью осаждения материала (под углом к поверхности). Рабочее вещество, например, углеводород подается в источник, ионизуется, образовавшиеся ионы ускоряются до требуемой энергии и осаждаются на подложке, образуя алмазоподобную пленку (АПП). Поскольку ионы ускоряются электрическим полем внутри источника, то их энергия может легко варьироваться в широких пределах от десятков эВ до нескольких тысяч эВ, тогда как в процессах распыления материалов энергия осаждаемых атомов является неизменной и составляет в среднем 5 – 15 эВ, а при испарении материала не превышает обычно 0.2 эВ.
Второй метод предложен сравнительно недавно и используется в основном для получения АПП. Достоинством этого метода является возможность управления энергией ионов в широких пределах, что позволяет изменять свойства и структуру осаждаемых углеродных пленок, а также возможность управления углом падения ионов, что существенно, например, при осаждении пленок на стенки глубоких канавок.
Из пучков ионов можно осаждать не только АПП, но также и окислы, нитриды и карбиды.

Некоторые результаты применения в машиностроении алмазоподобных пленок, полученных с помощью источника ионов Радикал М-200

Сверхскоростные турбины на воздушной подушке
Испытания проводились в НПО Криогенмаш (г. Балашиха) на образцах турбин со скоростью вращения 300000 об/мин.
С помощью ИИ Радикал М-200 осуществлялись технологические операции травления канавок специального профиля в торцевой части цилиндра и осаждения АПП на торцевую поверхность.
В результате испытаний установлено, что трение контактирующих поверхностей при запуске и остановке турбины существенно уменьшилось.

Цилиндры гидравлических пар (курсоров)
Испытания проводились фирмой Walvoil (Италия) на нескольких десятках курсоров, изготавливаемых для фирмы Дженерал Моторс.
В результате испытаний установлено, что ресурс курсоров увеличился более, чем в пять раз (100000 циклов работы вместо 20000 циклов для курсоров без АПП) при сохранении диаметра и шероховатости исходного образца, составляющей (0,11-0,13)мкм.

Штампы для пробивания отверстий в игольных ушках
Испытания проводились на Колюбакинском игольном заводе на прессах типа Бюндгенс, развивающих силу удара 7-10 тонн с частотой 200 ударов в минуту.
В результате испытаний установлено, что срок службы формовочных штампов увеличился в 2,5 раза, а соприкасающиеся поверхности при штамповке не залипают, в отличие от штампов, покрытых нитридом титана.

Резцы для скоростной обработки металла
Испытания проводились фирмой Ion Beam Europa (Италия). В результате испытаний установлено, что ресурс резцов увеличился в 23 раза.

Сверла для печатных плат
Испытания, проведенные в Германии, показали, что ресурс сверл увеличился более чем в 2 раза.

Лезвия безопасных бритв
В результате испытаний, проведенных на Игольно-платинном заводе имени КИМ, установлено снижение коэффициента трения по сравнению с нитридом хрома более чем в 1,5 раза.

ТРАВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ
Очистка, активация и полировка поверхностей, прецизионное селективное травление

НАНЕСЕНИЕ ПЛЕНОК
Осаждение пленок непосредственно из пучков ионов, распыление материала мишени

Достоинства ионно-лучевых технологий:

  • направленность воздействия, обеспечивающая высокую прецизионность;
  • возможность получения вертикальных ступенек при травлении через маску;
  • отсутствие ухода размеров элементов;
  • возможность формирования пучков ионов как инертных, так и химически активных газов;
  • возможность управления энергией ионов в широких пределах;
  • возможность управления зарядом на обрабатываемой поверхности независимо от параметров пучка ионов;
  • точность и простота контроля процесса обработки путем измерения тока пучка ионов;
  • высокая однородность и воспроизводимость обработки.

ИСТОЧНИКИ ИОНОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ, АКТИВАЦИИ И ПОЛИРОВКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ, ПРЕЦИЗИОННОГО СЕЛЕКТИВНОГО ТРАВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ И ОСАЖДЕНИЯ ПЛЕНОК НЕПОСРЕДСТВЕННО ИЗ ПУЧКОВ ИОНОВ

Рабочие вещества: Инертные газы, хлорфторсодержащие газы, кремнийсодержащие соединения, углеводороды

Тип источника
«Радикал»
«Радикал М–200»
Диаметр пучка, мм
100
200
Плотность тока, мА /см2
5
2.5
Энергия ионов, эВ
200÷1000
100÷600
Зона неравномерности, (2÷5) %
Ø 80 мм
Ø 170 мм

Технологические возможности реактивного ионно–лучевого травления

Обрабатываемые материалы – диэлектрики (SiO2, Si3N4, ФСС и др.), полупроводники(Si, GaAs и др.), металлы и сплавы (Cu, Au, Ti, W, AlCu, NiFe и др.)

   Разрешающая способность, мкм: < 0.15
   Точность переноса размеров элементов, мкм: < 0.05
   Скорости травления, нм/c:
      – двуокиси кремния: <= 3
      – металлов, полупроводников: <= 1.5
   Селективность травления:
      – SiO2:Si: (15÷20):1
      – SiO2:GaAs: (10÷12):1
   Глубина травления кварца, мкм: <= 100

Технологические возможности осаждения материалов непосредственно из пучков ионов

Осаждаемые материалы: алмазоподобные пленки, оксинитриды, карбиды и окислы кремния
Скорости осаждения, нм/c: ˜2.5
Толщина осаждаемых пленок, мкм: до 5

ИСТОЧНИКИ ИОНОВ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПЛЕНОК ИОННО-ЛУЧЕВЫМ РАСПЫЛЕНИЕМ МАТЕРИАЛА МИШЕНИ

Рабочие вещества: Инертные газы, кислород, азот и другие

Тип источника
«Холодок – I»
«Холодок – II»
Вид пучка
Сходящийся
Расходящийся
Ток пучка, мА
100÷1000
Средняя энергия ионов, эВ
1000÷2500
Зона неравномерности, (2÷5) %
Ø 200 мм

Скорости травления материалов (нм/c) с помощью источников типа «Радикал»
(Up = 1÷3 кВ, ji = 1 мА /см2)

 

Рабочие вещества
Материалы
SiO2
Si
Ge
InAs
Al
CF4
2.2
0.4
C3F8
2.7
0.25
C10F18
2.9
0.12
CF3Br
2.55
0.28
SF6
2.0
3.1
C2F4
1.2
0.66
1.0
1.5
C6F6
2.66
0
0.4
C7F8
2.34
0.25
0.42
2.5
Ar
0.46
0.54
0.5
1.2
CCl4
2.3
1.2
1.0
Cl2
1.0
2.1
1.5

Пленки, полученные распылением материалов с помощью источника типа “Холодок – I”
(UP = 6 кВ, II = 0.1 A)

 

Материалы
Газ
Пленка
VHнм/с
 Si
Ar 
Si 
0.34 
Si
O2 
SiO2 
0.7 
Si 
N2 
Si3N4 
0.45
Al
Ar 
Al 
 1.7
Al 
O2 
Al2O3 
0.47 
Al 
N2 
AlN 
0.34 
Ti 
Ar 
Ti 
0.7 
NiFe 
Ar 
NiFe 
0.7 
NiCr
Ar 
NiCr 
0.6 
графит
Ar 
0.01 
фторопласт 
пары фторопласта 
фторопласт 
0.7 
Ar 
0.13 
O2 
B2O3 
0.09
N2 
BN 
0.17 

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ИОННО-ЛУЧЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ИСТОЧНИКОВ ИОНОВ

Микро- и наноэлектроника – травление материалов в производстве СБИС и СВЧ-транзисторов.

Микроэлектромеханические системы – глубинное травление кремния.

Оптика – полировка поверхностей, травление элементов безаберрационной дифракционной оптики, дифракционных решеток и магнитооптических дисков.

Акустоэлектроника – травление материалов в производстве приборов, выполненных на поверхностных акустических волнах.

Лазерная техника – травление материалов для твердотельных лазеров.

Пьезокварцевая техника – настройка частоты кварцевых резонаторов, утонение кварцевых пластин.

Жесткие магнитные диски – очистка подложек и нанесение пленочных покрытий.

Машиностроение – нанесение коррозионностойких и фрикционностойких пленочных покрытий.

Медицина – нанесение защитных и упрочняющих пленочных покрытий.

Разработка конструкций и технологий создания чувствительных элементов для систем инерциальной навигации, построенных на микромеханических  сенсорах

Важнейший прикладной научно-технический результат, раскрывающий инновационный потенциал Института, получен Лабораторией технологии микро- и наносистем ФТИАН РАН под руководством чл.-корр. В.Ф. Лукичева и Ярославским филиалом ФТИАН РАН, заключающийся в завершении цикла работ 2008-2015 гг. по разработке конструкций и технологий создания чувствительных элементов для систем инерциальной навигации, построенных на микромеханических сенсорах (МЭМС). В частности были разработаны и изготовлены чувствительные элементы МЭМС-микрогироскопа и комплект МЭМС-акселерометров с параметрами, необходимыми разработчикам систем инерциальной навигации АО «Инерциальные технологии технокомплекса» (дочерняя компания Раменского РПКБ). Комплект предназначен для создания компактных автономных бесплатформенных навигационных систем, устанавливаемых на летательные аппараты. Разработанные технологии лабораторного уровня для изготовления чувствительных элементов доведены до промышленного малосерийного производства под руководством директора Ярославского филиала ФТИАН РАН д.ф.-м.н. А.С. Рудого и руководителя работ зам. директора ЯФ ФТИАН РАН, д.ф.-м.н. И.И. Амирова, и внедрены с выпуском конечного серийного продукта. Данный результат был представлен Председателю Правительства РФ Д.А. Медведеву и широко освещался в отечественных СМИ (видео 1 ТВ-канала, демонстрирующее чувствительные элементы МЭМС-микрогироскопа и МЭМС-акселерометров разработки ФТИАН РАН, а также навигационную систему от РПКБ по ссылке https://vk.com/video9178946_151409614).

 

Разработка конструкций и технологий создания чувствительных элементов для систем инерциальной навигации, построенных на микромеханических  сенсорах

15:00
А. С. Аванесов (МФТИ (НИУ))
Динамика открытых систем в квантовой теории информации с использованием вероятностного представления квантовых состояний.
(По материалам диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук)

15:00
А. А. Ушков (МФТИ (НИУ))
Усиленное оптическое пропускание в голографических и поликристаллических наноструктурах
(По материалам диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Для онлайн участия нужно обратиться к А.В. Мяконьких (miakonkikh@ftian.ru))

Important results

Авторы: Ю.И. Богданов, Н.А. Богданова, Д.В. Фастовец, В.Ф. Лукичев

Раздел фундаментальных и поисковых научных исследований: 1.1.5.6. Квантовое глубокое машинное обучение на основе квантовых поисковых алгоритмов, квантового программирования, квантовых нейронных сетей и квантовых генетических алгоритмов

Наиболее прямой способ решения задач в случае квантово-механических систем – это поиск решения нестационарного уравнения Шрёдингера. Квантовый компьютер способен эффективно его решать при использовании алгоритма Залки-Визнера.

Предложен метод оценки влияния квантовых шумов при моделировании квантовых систем на квантовом компьютере с использованием алгоритма Залки-Визнера. Рисунок 1 дает наглядное представление об уровне влияния квантовых шумов на точность получения решения уравнения Шредингера на квантовом вычислителе. Из рисунка 2 видно, что для адекватного моделирования квантовых систем из десятков электронов требуется иметь уровень ошибки порядка e=0.001 и ниже, а для моделирования систем из сотен электронов нужно обеспечить уровень e=0.0001 и ниже. При этом вероятность ошибки отдельного вентиля должна достигать уровня e2, т.е. порядка 10-6 – 10-8.

Результаты исследования имеют существенное значение для разработки методов моделирования квантовых систем с использованием квантовых компьютеров и симуляторов, что критически важно для решения практически значимых задач в самых различных научных областях.

Bogdanov Yu.I., Bogdanova N.A., Fastovets D.V., Lukichev V.F. Simulation of the Schrodinger equation on a quantum computer using the Zalka-Wiesner method taking into account the quantum noise // JETP Letters 114, issue 6 (2021).

13 октября, 2021. В период 4-8 октября 2021 г. в парк-отеле «Ершово» (г. Звенигород) состоялась 14-я
Международная научная конференция «International Conference Micro- and Nanoelectronics -2021 (ICMNE-2021, icmne.ftian.ru)» с расширенными сессиями «Quantum Informatics QI-2021», организованная ФТИАН им. К.А. Валиева РАН, в этот раз в гибридном очно-дистанционном формате.
Конференция аффилирована как конференция SPIE (USA), и традиционно, по правилам SPIE, проводится на английском языке. С устными докладами и постерами (176 докладов) выступили ведущие ученые из России, Белоруссии, Великобритании, Франции, Бельгии, Австрии, США, Канады, Израиля, и Японии. Подробно ознакомиться с полными версиями докладов в виде научных публикаций можно будет в Трудах конференции, издаваемых в виде отдельного тома Proceedings of SPIE, целиком посвященного конференции ICMNE-2021.
Институт выражает благодарность за помощь в организации конференции АО «НИИМЭ», OOO «Техноинфо» и компьютерной компании НИКС. Надеемся, все участники остались довольны проведенными дискуссиями и обретенными новыми научными контактами. Приглашаем на очередную конференцию ICMNE в 2023 году!

13 октября, 2021. 13 октября 2021 г. Леонид Федичкин, ведущий научный сотрудник Физико-технологического института им. К.А. Валиева РАН дал интервью Радио SPUTNIK РИА о перспективах квантовых компьютеров 
https://radiosputnik.ria.ru/20211013/1754319166.html

В Лаборатории физики квантовых компьютеров, организованной во ФТИАН РАН академиком К. А. Валиевым, и являющейся первой в России по тематике квантовых технологий, коллективом Лаборатории под руководством д.ф.-м.н. Ю. И. Богданова получены прорывные результаты, выводящие исследования на новый уровень. Полученные результаты обеспечивают создание прототипов квантовых вычислительных и коммуникационных устройств, а также систем проектирования таких устройств. Было осуществлено реалистичное моделирование элементной базы квантовых компьютеров с учётом квантовых шумов, а также произведена симуляция зашумлённых основных квантовых алгоритмов, в том числе с использованием суперкомпьютеров РАН (МВС-100К и МВС-10П) и суперкомпьютера «Ломоносов». В Лаборатории разработаны не имеющие аналогов методы восстановления квантовых состояний и квантовых процессов, обеспечивающие предельную точность реконструкции при заданных экспериментальных ограничениях. Разработанные методы были успешно апробированы в экспериментах по квантовой оптике для задач квантовых технологий.