Разработка фундаментальных основ технологий синтеза функциональных наноматериалов для энергоэффективной элементной базы микро- и наноэлектроники, устройств сенсорики, преобразования энергии и нейроморфных систем

Приближение современной микроэлектронной технологии к порогу миниатюризации и, как следствие, пределу ее эффективности на фоне стремительно растущих потребностей в высокопроизводительных и энергоэффективных системах сбора, обработки, хранения и передачи больших объемов разнотипных данных обуславливает необходимость перехода к принципиально новым, гибридным архитектурам сенсорных, вычислительных и телекоммуникационных систем, прежде всего, основанным на интеграции традиционной компонентной базы с перспективными элементами на основе как новых материалов, обладающих уникальными характеристиками, так и новых эффектов, обусловленных, прежде всего, размерностью используемых систем. Особо стоит отметить актуальность разработки гибридных решений, дающих возможность сопряжения новых конструкторско-технологических подходов с возможностями производственных процессов и исследовательских инструментов в рамках традиционных технологических подходов. Переход к системам нового гибридного класса, в свою очередь, требует решения ряда фундаментальных и прикладных задач, прежде всего, в области дизайна и технологии функциональных материалов: поиск и исследование новых соединений и/или их композиций, максимально удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к функциональным элементами на их основе; разработка и исследование методов модификации материалов и оптимизации систем на их основе с целью совершенствования их характеристик, в т.ч. за счет управления их внутренней структурой (понижение размерности, упорядочивание составляющих элементов и т.п.) и/или их поверхностной функционализации (декорирование, наноструктурирование и т.п.); разработка и исследование конструктивно-технологических основ и подходов создания функциональных элементов и систем на основе гибридных решений, одновременно решающих задачи расширения функционала и повышения общей эффективности конечных решений; разработка алгоритмов, обеспечивающих эффективные сбор, обработку, хранение и передачу данных в системах нового класса; сопряжение традиционных и новых конструктивно-технологических решений и т.д. Отдельного внимание заслуживает огромный потенциал использования сегнетоэлектриков в полупроводниковых информационных технологиях. Сегнетоэлектрические материалы, обладающие мультиферроидными свойствами, часто рассматриваются как основа для разработки мемристорных элементов благодаря эффекту резистивного переключения, наблюдаемому в гетероструктурах на их основе. В еще одной обширной группе материалов – сегнетоэлектриках-релаксорах, можно наблюдать эффект так называемой «диэлектрической памяти», проявляющийся в «запоминании» полевой или температурной предыстории материала и обладающий огромным потенциалом с точки зрения разработки нейроморфных систем.