В НГТУ НЭТИ создали образцы вакуумной микроэлектроники для работы в космосе

Разработку ведут по программе «Приоритет-2030». Ученые хотят создать транзисторы и диоды с вакуумным каналом размером в нанометры. Эти компоненты предназначены для силовой электроники и устройств, которые работают на сверхвысоких частотах, например радиопередатчиков и радаров.

По принципу работы новые приборы похожи на электронные лампы, но занимают гораздо меньше места. Так их описывает руководитель проекта Дмитрий Чесноков — кандидат технических наук, доцент и научный сотрудник Центра технологического превосходства НГТУ НЭТИ. В электронных лампах ток тоже проходит через вакуум. Новосибирские ученые используют этот принцип в миниатюрных компонентах, которые можно объединять в электронные схемы.

В созданном макете вакуумный канал расположен вертикально. Устройство относится к автоэмиссионным: электрическое поле заставляет электроны покидать поверхность материала и проходить через вакуумный промежуток. По данным университета, прибор имеет простую конструкцию и низкое пороговое напряжение — ему нужно небольшое напряжение, чтобы начать работать. Он также способен работать при высоких температурах и устойчив к радиации.

Эти свойства могут пригодиться в аппаратуре ракетно-космической отрасли и оборонно-промышленного комплекса. В пресс-службе НГТУ также отмечают, что вакуумная микроэлектроника устойчива к резким перепадам температур, мощным электромагнитным импульсам и сильным нагрузкам. Такие приборы рассматривают как компоненты систем управления и связи, которые должны работать в этих условиях.

Другая часть проекта связана с терагерцовым диапазоном — частотами порядка триллионов колебаний в секунду. Команда разрабатывает вакуумный диод с нанометровым зазором и наноантенной, а также вакуумный фотодиод для этого диапазона.

Экспериментальный образец вакуумного фотодиода уже готов. По данным НГТУ, нанометровый зазор помогает уменьшить влияние заряда, который накапливается между электродами, и усилить туннельный ток. Разработчики рассчитывают использовать эту конструкцию, чтобы улучшить характеристики оптических приборов и создавать детекторы излучения с терагерцовой частотой модуляции сигнала.

Ученые подали в Роспатент заявку на способ изготовления интегральных электровакуумных диодов и триодов с вертикальным вакуумным каналом. Университет называет этот способ уникальным; патент на него пока не выдан.

На следующий год команда планирует разработать технологические процессы, которых, по данным вуза, пока нет в российских технологических центрах. Ученые также намерены подготовить задания, которые определят последовательность изготовления прототипов для силовой вакуумной микроэлектроники, и начать коммерциализацию производства автоэмиссионных диодов и транзисторов.

Фото НГТУ