Образовательная программа «Электроника и наноэлектроника» (профиль «Нанотехнологии в электронике») открывает большие возможности для науки и производства

Наш собеседник – Галина Серовбовна Крайнова, кандидат физико-математических наук, профессор Департамента общей и экспериментальной физики руководитель образовательной программы бакалавриата 11.03.04 «Электроника и наноэлектроника» (профиль «Нанотехнологии в электронике»).

– Галина Серовбовна, «нанотехнологии» – понятие для невовлеченного человека относительно новое. А как давно в Дальневосточном университете существует это образовательное и научное направление?

– Наша образовательная программа «Электроника и наноэлектроника» появилась в Дальневосточном федеральном университете не на пустом месте. Еще в 60-70-х годах ХХ столетия возникла и была признана школа «тонкопленочников», которая развивалась на физическом факультете ДВГУ как ведущая школа магнитологов и структурщиков, изучающих планарные среды. То есть этому направлению уже более 50 лет – на физическом факультете тогда тонкопленочные технологии студенты осваивали в рамках специальности «Физика», уже потом - «Микроэлектроника и полупроводниковые приборы», а сейчас – на направлении подготовки «Электроника и наноэлектроника» с профилем «Нанотехнологии в электронике».

– Пленочные технологии – это когда на какой-то материал очень тонким слоем в несколько атомов наносится другое вещество или даже несколько слоев разных веществ, и образовавшаяся на поверхности пленка обладает какими-то нужными свойствами?

– Пленочные технологии – это очень широкий спектр объектов, материалов и исследований. Вся электроника когда-то начиналась как полупроводниковая электроника, а уже позже, в конце 60-х – начале 70-х годов XX века, возникло и стало очень популярным новое направление – магнитная память. И до сих пор на нашем направлении подготовки «Электроника и наноэлектроника» есть две основных траектории развития научной мысли и учебного процесса – полупроводниковая электроника и магнитная электроника.

Много лет назад на физическом факультете была создана базовая кафедра Института автоматики и процессов управления, где есть отдел физики поверхностей. Отдел под руководством доктора физико-математических наук, член-корреспондента РАН Александра Александровича Саранина занимается именно полупроводниковой электроникой и кремниевыми технологиями – на кремний «пылятся» разные материалы, с разной периодичностью, и получаются гетероструктуры, за разработку которых российский ученый Жорес Иванович Алферов и получил Нобелевскую премию в 2002 г. Это по-прежнему современная и востребованная технология – в основе всех смартфонов, без которых мы уже не мыслим свое существование, лежат как раз гетероструктуры на основе кремния.

Студенты, которые выбирают эту траекторию развития, тоже занимаются гетероструктурами на кремниевых подложках с напылением различных слоев с различными свойствами, с различным взаимодействием между слоями. Наша образовательная программа является сетевой, и мы по-прежнему тесно взаимодействуем с Институтом автоматики и процессов управления ДВО РАН.

Второе актуальное направление развития нанотехнологий в электронике – это изучение свойств и конструирование магнитной памяти. Сейчас мы получаем и изучаем магнитные среды на основе железа, кобальта или никеля, это известные ферромагнетики, на которых строится магнитная запись информации. Тонкие магнитные планарные среды по толщине достигают размеров 500 ангстрем и менее. Магнитная память – долговременная, но можно ее сделать и оперативной, то есть быстродействующей. Мы выиграли уже 2-3 порядка в размерах ячейки памяти, значит, увеличили плотность записи и быстродействие. Эта технология крайне востребована в активных средах – магнитная память, в отличие от полупроводниковой, стойкая по отношению радиационному или термическому воздействию.

Для тех ребят, которые захотят заниматься магнитными элементами памяти, в рамках нашей образовательной программы есть и эта траектория развития – как обучения, так и проведения научных исследований. В этом направлении учеными, сотрудниками Института наукоемких технологий и передовых материалов сделано очень много – получены среды, которые уже работают на так называемых квантовых эффектах, они описываются другими законами и имеют другие свойства по отношению к первым элементам магнитной памяти.

Хочется подчеркнуть, что студенты, обучающиеся на направлении подготовки «Электроника и наноэлектроника» самостоятельно получают эти элементы памяти – и полупроводниковой, и магнитной. У нас есть все необходимое оборудование, которое позволяет изучить структуру этих материалов с точки зрения атомного упорядочения, образования каких-то периодичностей на атомном уровне в том числе, исследовать свойства этих материалов – электрические, магнитные, термостойкие и так далее. Все оборудование, которое необходимо для исследования широкого спектра свойств этих материалов, есть и в Дальневосточном федеральном университете, в Департаменте экспериментальной физики, и в Институте автоматики и процессов управления ДВО РАН.

– И у студентов есть реальная возможность работать на современном высокотехнологичном оборудовании?

– Да! Дети, которые поступают к нам учиться, работают на новейшем прецизионном оборудовании. И должна сказать, что на самом деле это дорогого стоит! Если вдруг вы не станете нобелевскими лауреатами и великими учеными, то после обучения на нашей программе вы точно можете стать операторами современного научного высокоточного оборудования. У нас есть электронные, атомно-силовые, магнито-силовые микроскопы, оборудование для синтеза новых материалов, исследования их свойств. И наши студенты не просто умеют работать с этим оборудованием – они могут полностью обслуживать приборы, и главное – понимать и описывать полученные результаты. Поэтому после окончания ДВФУ они могут работать в ведущих институтах России, РАН именно как операторы и эксплуатационщики, например, электронных микроскопов.

Наших выпускников пригласили – именно пригласили – в Испанию, в передовой центр электронной микроскопии благодаря их опыту работы с современным оборудованием. И это – одни из важнейших профессиональных навыков и компетенций, которые дает наше направление подготовки. И, поверьте, простых приборов и установок сейчас не бывает ни в науке, ни на высокотехнологичном производстве. Стать оператором современного оборудования и понимать, как работает прибор, как его можно настроить, чтобы получить на этом приборе лучшие результаты и максимально его использовать – это очень хорошие профессиональные перспективы.

– Чтобы поступить на направление бакалавриата «Электроника и наноэлектроника», нужно хорошо знать и сдать физику?

– Для поступления на наше направление подготовки необходимо иметь ЕГЭ, по профильной математике и по русскому языку – это обязательно. А вот третьим экзаменом по выбору может быть не только физика, если вы успешно сдали ЕГЭ по химии или английскому языку, то мы тоже готовы вас принять. Но если несколько абитуриентов будут иметь одинаковое количество баллов, то приоритет будет иметь тот абитуриент, у кого наивысший балл по физике.

– Чему еще учат будущих электронщиков и наноэлектронщиков и куда могут пойти работать те, кто не готов стать ученым?

– На нашем направлении подготовки есть хорошая базовая подготовка по естественно-научным предметам – математике, геометрии, дифференциальным уравнениям, интегральному исчислению, тензорному и векторному анализу. И, конечно же, - фундаментальное физическое образование. Сразу скажу нашим будущим студентам – ребята, не страшно, если вы вдруг имеете какие-то пробелы в знаниях, у вас будет возможность все подтянуть, понять и выучить. Поскольку ДВФУ – классический университет, наши студенты получают очень достойные знания и по гуманитарному блоку дисциплин – например, по истории и философии, а также экономике и правоведению. В очень большом объеме преподается английский язык, что жизненно необходимо для того, чтобы работать в науке. Обладая всеми этими знаниями, выпускники могут преподавать естественно-научные дисциплины в школах, гимназиях и колледжах.

Важная часть подготовки, которой уделяется много учебных часов – это информатика и программирование, в том числе программирование для физических задач, решение физических задач с помощью различных программных методов. Получение и обработка всех результатов, полученных на нашем оборудовании, без программирования невозможно. Поэтому многие из тех выпускников, кто не видит себя в науке, находят работу в сфере информационных технологий и в банковской отрасли в том числе.

Еще на направлении «Электроника и наноэлектроника» преподается большой блок дисциплин по материаловедению. Мы понимаем, как создаются новые материалы, как получить материалы с теми или иными свойствами. Многим современным производствам – например, Объединенной судостроительной корпорации, заводу «Звезда», холдингу «Вертолеты России» – остро нужны такие специалисты. И среди наших выпускников есть те, кто пришел на работу на эти предприятия как материаловеды, а через несколько лет стали руководителями направлений.

Но для тех, кто все-таки нацелен на научную карьеру, у нас есть магистратура «Электроника и наноэлектроника». Нашим абитуриентам мы сразу говорим – рассчитывайте обучение на 6 лет, чтобы ваши знания и навыки были максимально полными и давали возможность развития в том направлении, которое вы выберете для себя.

Могу с уверенностью сказать, что никто из наших выпускников не остался не у дел – те знания, навыки, опыт и компетенции, которые получают наши студенты, открывают широкий спектр возможностей для выбора дальнейшей профессиональной карьеры.