Нанoтехнoлoгии в Рoccии при активнoй пoддержке Президента РФ Дмитрия Медведева набирают cилу. Лидерoм на этoм рынке являетcя кoмпания «НТ-МДТ». На cегoдня фирма имеет неcкoлькo зарубежных филиалoв (Ирландия, Гoлландия, США, Китай), а диcтрибъютеры НТ МДТ рабoтают в 39 cтранах мира. НТ-МДТ занимает oкoлo 95% рoccийcкoго рынка СЗМ (cканирующих зондовых микроcкопов) и уверенно удерживает по этому клаccу оборудования вторую позицию в мире. Ею изготовлены и реализованы более 3 тыc. приборов, многие из которых работают в крупнейших научных центрах Европы, Америки, Азии и Авcтралии.
- ? ИНТЕГРА-Лайф – зондовая нанолаборатория для иcследования живых объектов в физиологических условиях;
- ? СОЛВЕР Пайп – СЗМ для обнаружения наноразмерных дефектов в крупных и нестандартных промышленных металлоконструкциях и объектах в процессе их эксплуатации;
- ? приборный комплекс, объединяющий АСМ (атомно-силовой микроскоп) и пьезокварцевые микровесы с контролем диссипации энергиидля одновременного исследования локальных свойств поверхностей и вязкоупругих свойств и массы образца (нанометровое разрешение);
- ? оборудование для реализации таких режимов СЗМ, как
- ? сканирующая тепловая микроскопия;
- ? силовая микроскопия пьезооткликока;
- ? СЗМ-мониторинг процессов электрохимического осаждения in situ.
Успехи Группы компаний «НТ-МДТ» в создании Наноэдьюкатора, который получил в России и за рубежом значительную известность и распространение, не остались одинокими.
Для реализации программ подготовки, повышения квалификации и переподготовки кадров в интересах наноиндустрии учеными Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета разработан и сформирован малобюджетный учебно-лабораторный комплекс в области нанотехнологий и нанодиагностики.
Данный комплекс создан в качестве инфраструктурного базиса образовательного процесса для наноиндустрии. В состав комплекса входят учебно-научные лаборатории:
- – нанотехнологии;
- – нанодиагностики.
Оснащенность малогабаритными установками с методическим и программным обеспечением создает предпосылки к реализации целой совокупности научно-образовательных направлений, ориентированных на формирование нанотехнологической культуры. Основными особенностями комплекса являются:
- ? широта охвата научно-образовательных направлений;
- ? гибкость в отношении востребованности номенклатуры малогабаритного технологического и контрольно-диагностического оборудования;
- ? доступность в плане приобретения, размещения и эксплуатации оборудования;
- ? наличие методического обеспечения для быстрой адаптации используемых установок к образовательному процессу.
Анализ базовой части комплекса свидетельствует о том, что он может быть широко использован для реализации лабораторных практикумов по дисциплинам:
- ? материаловедение наноструктурированных материалов;
- ? физико-химические основы процессов микро- и нанотехнологий;
- ? методы анализа и контроля наноструктурированных материалов и систем,
Лаборатория нанотехнологии состоит из технических средств и технологий, обеспечивающих реализацию методов получения наноструктурированных объектов.
Данные методы делятся на:
- – процессы синтеза из газовой фазы;
- – процессы синтеза в жидкой фазе.
Процессы синтеза из газовой фазы:
- – получение углеродных нанотрубок из газовой фазы на подложках методом газофазного осаждения массивов вертикально ориентированных углеродных нанотрубок при
- каталитическом пиролизе углеводородов;
- – атомно-молекулярная химическая сборка (ALD) методом послойного (без зародышеобразования) нанесения наноразмерных пленок оксидов алюминия и тяжелых металлов (гафний, цирконий) на полупроводниковые, металлические и диэлектрические подложки.
Процессы синтеза в жидкой фазе:
- – молекулярно-послойное нанесение наноразмерных пленок органических веществ и их композиций прецизионным погружением подложек в жидкую фазу (Метод Ленгмюра–Блоджетт);
- – «золь-гель» – технология получения наноструктурированных оксидов методом формирования тонких стеклообразных наноструктурированных пленок центрифунгированием пленкообразующих золей с последующей термообработкой;
- – электрохимическое формирование нанопористых материалов (S, SiC, GaN) методом создания нано-и микромезопористых слоев полупроводников и диэлектриков контролируемой толщины и степени пористости электрохимическим травлением полупроводниковых и металлических материалов;
- – амплификации ДНК (увеличение определенных фрагментов ДНК) методом полимерезной цепной реакции, инициируемой термоциклированием.
Лаборатория нанодиагностики состоит из технических средств и технологий, обеспечивающих реализацию методов исследований и контроля нанообъектов:
- – оптическая микроскопия с электрической нанозондовой диагностикой, в результате которой проводятся оптические и электрические исследования объектов с помощью зондов с микро- и наноразмерным позиционированием;
- – растровая электронная микроскопия, в результате которой проводится морфолого-топографический анализ поверхности твердого тела с микро- и наноразмерным пространственным расширением. Исследования проводятся с помощью малогабаритного растрового электронного микроскопа;
- – атомно-силовая микроскопия, в результате которой проводится марфологотопографический анализ с атомным пространственным разрешением микро- и наноразмерных объектов неорганической и органической природы. Исследования проводятся с помощью атомно-силового микроскопа;
- - эллипсометрия, в результате которой проводится локальное определение толщины, показателя преломления, шероховатости микро-.и наноразмерных слоев и многослойных гетерогенных композиций. Исследования проводятся с помощью малогабаритного эллипсометра;
- – Электронный парамагнитный резонанс, в результате которого проводится определение состава и свойств микро- и наноразмерных объектов, обладающих парамагнитными свойствами. Исследования проводятся с помощью малогабаритной установки электронного парамагнитного резонанса;
- – капиллярный электрофорез, в результате выполнения которого исследование состава жидких биологических композиций и электрофоретической подвижности наночастиц.
Следует отметить, что разработанный в Санкт-Петербурге комплекс, в отличие от широко известного класса для практического обучения основам нанотехнологий, базирующийся только на приборах зондовой микроскопии (Наноэдъюкатор), позволяет организовать системную реализацию обучения по широкой номенклатуре программ подготовки, повышения и переподготовки кадров, а также обеспечить широкую популяризацию знаний в области наноиндустрии.
В настоящее время осуществляется широкая поставка полного комплекта в места подготовки и обучения специалистов. Широкую известность приобретают малогабаритные вакуумные установки «МВУ ТМ», разработанные ОАО «НИИ точного машиностроения» (г. Москва, Зеленоград). Данные установки предназначены для реализации технологических процессов напыления и осаждения пленок, травления и физикоф-термической обработки слоев и материалов при проведении научных исследований, технического обучения и промышленного производства:
- – установка «МВИ ТМ-Магна» используется для нанесения металлов (Al, Ni, Fe, W и др.) и диэлектриков (SiO2, SiN4 и др.) методом магнетронного распыления;
- – установка «МВИ ТМ-ТИС» проводит осаждение пленок металлов методом термического испарения;
- – установка «МВИ ТМ Плазма-РИТ» используется для прецизионного травления слоев и материалов методом реактивно-ионной обработки;
- – установка «МВИ ТМ-Отжиг» используется для термического отжига и сушки слоев и материалов.
Перечисленные установки имеют:
- – автоматизированное управление;
- – модульную архитектуру;
- – малогабаритную сухую систему откачки (до10-4 Па);
- – индивидуальную обработку подложек до 75×75мм.
Все вышеупомянутые приборы созданы в России, доступны для широкого использования при обучении специалистов и в практике применения нанотехнологий на отечественных предприятиях.
При этом следует иметь в виду, что практически все приборы на сегодня конкурентоспособны и достаточно широко используются в международных научных центрах.
В.Б. Подклетнов, инженер-технолог.
