Исследование структуры и свойств функциональных материалов для разработки устройств оперирования Большими данными (Big Data)

1) По направлению работ с системами передачи данных, в первую очередь, удалось достичь успехов в настройке режимов роста плёнок AlN методом магнетронного напыления. Стехиометрия плёнок была значительно улучшена по сравнению с 2019-2020гг., количество примесей было снижено за счёт обновления протокола работы и подбора оптимальны параметров в камере. Гладкость поверхностей плёнок стала выше, нежели при исследовании в 2019-2020гг., шероховатость стала предсказуемой, таким образом, достигнута значительная системность при росте плёнок AlN магнетронным методом. Не все технологические проблемы в области роста плёнок решены к настоящему моменту. В области выглаживания плёнок кластерными ионами, ранее начатые эксперименты привели к обширному исследованию, которое помогло ответить на вопросы, касающиеся не только AlN, но и других кристаллов. А именно, в рукописи в Nanomaterials описаны результаты и перечислены ответы на ранее имевшиеся гипотезы. В частности, обнаружено ожидавшееся незначительное уменьшение толщины плёнок при выглаживании шероховатых поверхностей, распыление поверхностного и приповерхностного слоя привело к уменьшению толщины около 40 нм. Вторая гипотеза, касаемо летучести компонентов, была проверена и было обнаружено в результате EDS анализа на РЭМ, что оба элемента улетучиваются равномерно, без перекоса по потерям из состава более летучего (азота). Следующей гипотезой предполагались разные механизмы выглаживания, удаление материала (массоперенос) и перестройка структуры (аморфизация/рекристаллизация). Нами установлено, что рекристаллизации при ионно-кластерном выглаживании не наблюдается, но происходит увеличение доли аморфного материала на поверхности совместно с частичной потерей материала (как указано выше порядка 40 нм, для поверхности со сравнимыми значениями перепадов в высоте). Последнее гипотеза касалась влияния ионно-кластерного выглаживания на более глубокие подповерхностные слои, вплоть до сотен нм, что описывалось несколькими авторами. Но нами не было обнаружено заметного возникновения микротрещин, или порообразования. Установлена применимость ионно-кластерного выглаживания к плёнкам AlN с гексагональной фазой для дальнейшего встраивания в резонаторы систем передачи сигналов. Таким образом, данная часть работы может считаться выполненной и закрытой. По системам передачи информации поколения 6G, активно проводились работы по разработке систем, производству материалов, элементов, их диагностике и анализу работоспособности макетов устройств. Получены результаты, показывающие перспективность применения разрабатываемых метаструктур из ПЭТ-Al и жидких кристаллов для активных систем преобразования сигнала ТГц и СВЧ диапазона. Касаемо других новых материалов, перспективных для систем передачи и преобразования информации получены ценные результаты на 2 материалах, кристаллах GaSe:S и плёнках ниобата бария-стронция. Появился задел по поиску других материалов, которые окажутся полезными для телекоммуникационных систем передачи информации. К примеру, проведены исследования систем из GaSe:S кристаллов для детектирования ТГц излечения в телекоммуникационном диапазоне 1.55 мкм. Показана перспективность ниобата бария-стронция как пьезоэлектрика для осцилляторов и оптико-электронных устройств. Наработки продемонстрированы на научных конференциях и на 2 выставках. 2) В результате проведённых работ по направлению развития систем хранения данных удалось добиться значительного прогресса с электридом. Удалось реализовать налаженный рост и контролируемый отжиг майенитной (непроводящей) и электридной (электропроводящей) фаз, с характеризацией методами РФА и ЭПР (см. Materials). Самым успешным научным результатом проекта за 2021 год стоит считать именно результаты исследования электрофизических характеристик майенита и электрида. Они обладают значительной новизной в мировом сообществе, т.к. почти все публикации по теме электрида представляют сведения и результаты о монокристаллическом материале, в то время как его производство сильно затруднено, а поликристаллического материала - существенно проще. Нами измерены значения проводимости и показан мемристорный эффект в поликристаллическом электриде, имеющие значительную ценность для научного сообщества. Продемонстрированы результаты, свидетельствующие о потенциальной применимости электрида в функциональной микроэлектронике, например, цикличность и длительность накопления заряда. В ходе исследований комплексных оксидных нанослоёв Ge/Si удалось глубже понять механизм обратимого формирования проводящих филаментов из нанокласеров германия с демонстрацией мемристорного эффекта. Именно формирование филаментов является механизмом в ReRAM памяти, поэтому видится крайне перспективным продолжить разработку элементов памяти на сложных оксидах GeSi(x)O(y). 3) В плане организации процесса исследований, были произведено кадровые замен для ускорения достижения целей настоящего проекта. Ввиду продолжающейся ситуации с коронавирусом, особенно в начале 2021 года до массовой вакцинации граждан РФ, часть измерений и роста была заторможена, а другая часть решалась дистанционно. Это привело к появлению новых идей от начинающих исследователей на основе прочитанного массива литературы (поиск новых материалов для систем передачи данных, моделирование структур для систем передачи данных поколения 6G), так и к обновлению формата коммуникации в коллективе из 25 человек. Из 18 рабочих встреч (в заявке в 2019 году было запланировано лишь 4), 16 встреч были проведены в дистанционном формате, лишь 2 очно. Сотрудники всех возрастов научились пользоваться современными средствами коммуникации, появился и стал активно использоваться рабочий чат WhatsApp для решения срочных задач. 13 сотрудников участвовали в написании манускриптов. Подготовлено за 2021 год 8 манускриптов (опубликовано+принято 6, включая 2 Q1/Q2). Сотрудники участвовали в научных конференциях с 10 докладами по темам, разрабатываемым в рамках проекта, с благодарностью финансированию по проекту МНВО РФ. Таким образом, целевые отчётные параметры достигнуты.