Центр исследований и разработок «Перспективные технологии в микроэлектронике» Томского государственного университета вместе с Новосибирским институтом ядерной физики выиграли правительственный грант на изготовление сенсоров и оптимизацию технологии сенсорных пластин для синхротрона СКИФ.
По проекту запланировано изготовление сенсорных пластин для синхротрона СКИФ (Сибирский кольцевой источник фотонов), самого современного в мире. Также будут проведены работы по оптимизации имеющихся технологий, созданию экспериментальных сенсоров и улучшению их характеристик; испытание материалов на стойкость и различные эффекты, связанные с облучением. Институт ядерной физики СО РАН Новосибирского академгородка разработает специальную электронику для считывания данных сенсоров.
Финансирование на общую сумму 90 млн рублей начнется после подписания необходимых документов и будет выделяться ежегодно в размере 30 млн рублей. Софинансирование в размере 30% от размера гранта, как необходимое условие его получения, заложено в проект центра. Проект завершится созданием макета детектора, который будет испытан на синхротроне СКИФ, строительство которого ведется с 2021 года в Новосибирске и, как уточнил директор центра, профессор ТГУ Олег Толбанов, это будет первый отечественный источник синхротронного излучения класса 4+.
– У нас есть знания и технологии изготовления сенсоров, а у ведущего ученого Льва Шехтмана и его коллег из Института ядерной физики, с которыми мы сотрудничаем, – знания в области разработки специализированных интегральных микросхем и по использованию синхротронного излучения в физических экспериментах, – рассказывает заведующий лабораторией детекторов ионизирующего излучения центра «Перспективные технологии в микроэлектронике» Антон Тяжев. – В стране пока нет собственной специализированной электроники для считывания сигналов с сенсоров. В рамках гранта мы разработаем ее прототип и сформируем компетенции в этой области, что позволит нам пойти дальше – к полномасштабным интегральным микросхемам. Совместный проект позволит нам узнать больше про область применения наших сенсоров и возможности улучшения их свойств, познакомиться с методикой проведения экспериментов на синхротроне и поучаствовать в них. Такой опыт поможет нашим специалистам подняться на новый уровень.
Технология изготовление арсенид-галлиевых сенсоров, обладающих высокой чувствительностью к рентгеновскому излучению, – изобретение радиофизиков ТГУ, имеющих сегодня мировой опыт создания детекторов ионизирующего излучения. Их сенсоры используются в экспериментах, проводимых на базе коллайдеров и синхротронов DESY (Германия), ESRF (Франция), CERN (Швейцария), SLAC (США), RAL (Великобритания).
Детекторы для СКИФа будут в 1000 раз устойчивее к радиационной нагрузке, чем кремниевые сенсоры, используемые в синхротронах других стран.
– Синхротронов в России немного, но в рамках федеральной программы по исследованиям с использованием синхротронного и нейтронного излучения уже строят синхротрон СКИФ, планируется строительство синхротрона во Владивостоке и в европейской части России. Со своим уникальным опытом и технологиями изготовления сенсоров мы рассчитываем на ключевую роль по поставке оборудования для отечественных синхротронов, – говорит Антон Тяжев.
Процесс изготовления сенсоров проходит в лаборатории, оборудованной необходимыми технологическими установками и контрольно-измерительными приборами, системой климат-контроля и обеспыливания. В детекторной команде – 15 узких специалистов: физики, химики, электронщики; у каждого свои задачи.
Поверхность пластины арсенида галлия толщиной от 500 до 1000 микрометров очищают химическим способом и затем с помощью фотолитографии и различных технологических методов формируют требуемую топологию чувствительных элементов матричного сенсора, утвержденную заказчиком. Получается сенсорная пластина диаметром до 100 мм с матричными сенсорами, которые работают в рентгеновском диапазоне.
Созданием и реализацией сенсорных пластин под руководством профессора Олега Толбанова сотрудники Центра «Перспективные технологии в микроэлектронике» занимаются с 2006 года. Активное развитие материаловедения в ТГУ поддерживается программой «Приоритет 2030».
Добавим, что постановлением правительства РФ в связи с уточнением ключевых технических параметров установки объем финансирования СКИФа увеличен на 10 млрд рублей, общий объем бюджетных средств составит более 47 млрд рублей. После запуска синхротрона ученые смогут получать новые знания о строении и свойствах вещества на микро- и наноуровне, решать актуальные задачи биологии, медицины, химии и энергетики.