СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №3/2013

Несмотря на это, всё таки приятно сознавать себя современником Нобе левских открытий в физике и электро нике. Судите сами, какие возможности открывает работа лауреатов Нобелевс койпремии 2012 г. в области квантовой оптики Сержа Ароша и Дэвида Вайн ленда по контролюквантового состоя ния фотона и увеличению времени жизни квантовой системы «возбуждён ный атом – фотон» от фемтосекунд до секунд! Наряду с невероятными экспе риментами по манипулированию ско ростьюсвета (фотона) и его траектори ей (точнее, скоростью электромагнит ной волны) от С 0 = (2,99776 ±0,00004) × × 10 9 м/с до нескольких десятков мет ров в секунду и потенциальнымоткры тием «анти Кельвиновской» темпера туры, т.е. ниже абсолютного нуля (ниже –273,16 ° С) с необычной энергией ато ма. Это, видимо, резко изменит окру жающий мир и то, как мы его воспри нимаем. Это – мегаинновации, надна циональные инновации. Опустимся на родную землю, в Рос сию, с её 0,4% долей электроники на мировом рынке. Конечно, у нас дома – не всё так, как хотелось бы, но, тем не менее, свои «заначки» в области элек троники всё таки имеются. В качестве примера можно привести открытия Томского политехнического универси тета и Института проблем машино строения РАН(г. Санкт Петербург) в об ласти технологии наносборок атомов алмаза и карбида кремния на поверх ности кремния. Это национальные ин новации, защищённые патентами, при годные для серийного производства. Для чего? Для квантовой памяти, LED, силовой и СВЧ электроники, солнеч ной энергетики и т.д. Во всяком случае, это – новый уверенный технологичес кий шаг к широкозонной гетероэлек РЫНОК 10 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2013 тронике. Необходимо отметить, что это – намного прогрессивнее MOCVD 4H SiC поскольку создаётся алмазопо добная кристаллическая решётка. Инновации в электронике – это ти танический труд, его нельзя оценивать шкалой закона Мура, поддерживаемо го современными торговцами или око лонаучными «прорабами». Порой, это воплощение мудрости поговорки «Но вое – это хорошо забытое старое». С 1948 года, с момента создания транзистора, в электронике господ ствует монополупроводниковая элек троника: сначала селен, затем герма ний, кремний, арсенид галлия, карбид кремния…Приблизительно в середине 60 х годов прошлого века наш зна менитый физик Жорес Иванович Ал фёров со своими соратниками создал новое направление в физике полупро водников – гетероэлектронику. Прош ло полвека. И что? – спросите вы. Во прос уместный, и, если подумать, то на него есть неплохой ответ. Сегодня, на начало 2013 года, го довой объём полупроводниковой электроники фактически достиг $330 млрд/год, при этом на кремний приходится не менее 95% всего оборо та, на GaAs – 4…5%, на SiC приблизи тельно 0,03…0,05%, на GaN меньше 10 –3 %. Тем не менее можно с уверен ностью сказать, что монопольность монополупроводниковой электрони ки к 2030 2035 гг. исчезнет навсегда. На это указывают почти свёрнутые на кремнии ОКР в области СВЧ прибо ров, солнечной энергетики, радиаци онно стойкой базы, практически не о чем вести речь (кроме 100 мегават тных и большей мощности IGCT/GTO тиристоров) на силовом кремнии. Се годня все мировые интеллектуальные ресурсы брошены на гетероструктуры на полупроводниках с шириной за прещённой зоны от 1,28 эВ (InP) до 2,4…3,3 эВ (SiC, GaN) и выше – алмаз (5,47 эВ), AlN (6,2 эВ), BN ( ~ 5 эВ) и др. В итоге в настоящий момент обозна чились наиболее острые направления разработок на гетероструктурах, такие как СВЧ приборы, в т.ч. sMMIC, цифро вые схемы, силовая электроника, фо тонные кристаллы, солнечная энерге тика, МЭМС, квантовая память. С теку щего десятилетия и до конца XXI века доминантой в прогрессе электроники от долей вольта до десятков киловольт становится гетероэлектроника. Алфёров Ж.И. [1] открыл неизвест ные в ту пору явления суперинжекции электронов, двумерного (2D) элек тронного газа (разрыва зон), бинар ной инверсии заселённости носителей заряда на границах запрещённой зоны полупроводника (отсюда – диодные лазеры), новые квантооптические свойства полупроводников, сверхре шётку, высоковольтные A III B IV p–n пе реходы и многое другое. Но это не просто открытия, это – новый, бездон ный мировой рынок, который уже се годня является более ёмким, чем ры нок оружия, и сопоставим с нефтебиз несом. Но при этом, как известно, нефтяные ресурсы к середине века бу дут почти исчерпаны, а гетероэлектро ника только начнёт процветать. Вышесказанное постепенно подво дит к осознанию ценности и перспек тивности гетероэлектроники. Пред лагаемый авторами статьи проект ос нован на широко применяемом мате риале GaAs. На рисунке 1 приведена структурная схема проекта. Целью проекта является реализация высоко технологичного продукта проекта на мировом рынке: в 2020 г. – $1,5 млрд; в 2025 г. – $5,0 млрд; в 2030 г. – $10,0 млрд. Прежде чем кратко описать разделы проекта, остановимся подробнее на некоторых отличительных физичес ких и технологических особенностях вновь создаваемых p i n GaAs моно и AlGaAs/GaAs моно и гетероструктур: 1. Высокая однородность и совершен ство кристаллической структуры квазиизолятора – i эпитаксиального слоя с большими возможностями ва Идеи 60 х как материальная возможность перестроить мировую электронику XXI века Виктор Войтович, Александр Гордеев (Ульяновск) На «выставке народного хозяйства» (Московском международном форуме инновационного развития «Открытые инновации», состоявшемся в конце октября – начале ноября 2012 г. в Экспоцентре на Красной Пресне) один из авторов статьи искал хотя бы одно направление, обладающее конкурентоспособностью на рынке ВТО в области электроники. Безуспешно – не найти «днем с огнём» и даже с LED3фонарём.