Кафедре полупроводниковой электроники Воронежского государственного технического университета 50 лет

КАФЕДРЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ ВОРОНЕЖСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 50 ЛЕТ

С.И. Рембеза

«Микросхема стала - подобно паровому двигателю, электричеству и сборочной линии - такой новинкой, которая стимулировала появление новой экономики»

Открытие транзисторного эффекта в полупроводниках в 1947 году (Бардин, Брат-тайн, Шокли) можно считать началом эпохи полупроводниковой электроники и микроэлектроники, которая всего за 60 с небольшим лет неузнаваемо изменила жизнь всего человечества (портативная вычислительная техника, интернет, мобильная связь, освоение космоса, военная техника и т.п.). Конец 50-х - начало 60-х годов - период бурного развития микроэлектроники во всем мире, в том числе и в СССР. В то время в г. Воронеже, на левом берегу, начал работать Завод полупроводниковых приборов (ВЗПП, п/я 111). Аналогичные производства начали строиться во всех республиках Советского Союза. Электронная промышленность остро нуждалась в молодых специалистах.

Воронежский политехнический институт, возглавляемый В.С. Постниковым, имел в своем составе радиотехнический факультет и Радиотехникум и не мог остаться в стороне от проблемы подготовки кадров для новой отрасли народного хозяйства - разработки и производства полупроводниковых приборов и электронной техники, координируемой образованным в 1961 году Государственным комитетом электронной техники (ГКЭТ) СССР.

С целью подготовки инженеров - технологов для электронной промышленности в 1961 году в ВПИ была открыта кафедра полупроводниковой электроники (ППЭ) (зав. кафедрой Щевелев Михаил Иванович). Кафедра располагалась во втором корпусе ВПИ и в ее состав входили В.М. Кирьянова, М. А. Акимов, В.И. Кузнецов, Д.П. Федоров и др.

Это было время массового выпуска на ВЗПП германиевых и кремниевых сплавных диодов и транзисторов. Производство приборов выдвигало массу научно-технических проблем, к решению которых активно подключился весь коллектив кафедры, выполняя программы хозяйственных договоров с цехами и отделами ВЗПП, а также с Центральным конструкторским бюро (ЦКБ) при ВЗПП.

В середине 60-х годов электронная промышленность начала осваивать планарную технологию изготовления транзисторов, технологию полевых транзисторов и интегральных схем. Коллектив кафедры ППЭ внес существенный вклад в разработку новых приборов, в технологию их массового производства и в решение проблемы повышения качества изделий.

В это время кафедра ППЭ обеспечивала учебный процесс подготовки техников и инженеров для электронной промышленности по дневной и вечерней формам обучения. Среди выпускников были В.Г. Колесников, К.А. Лаврентьев, А.П. Удовик, В.М. Мещеряков, Ю.Е. Сегал, Б.Н. Прасолов, И.Г. Проценко и др.

В состав преподавателей кафедры влились опытные специалисты С.Д. Дунаев, Ю.П. Хухрянский, С. А. Акулинин, значительно расширился научно-исследовательский сектор, увеличились объемы хоздоговорных и исследовательских работ. Была открыта аспирантура и организована подготовка специалистов высшей квалификации. Практически все ведущие преподаватели кафедры стали кандидатами технических либо физикоматематических наук. К учебному процессу привлекались ведущие специалисты завода и конструкторского бюро при ВЗПП.

Зав. кафедрой ППЭ Зав. кафедрой ППЭ

М.И. Щевелев канд. С. А. Акулинин д-р

техн. наук, профессор техн. наук, профессор

Благодаря тесным связям с производством непрерывно пополнялась материальнотехническая база кафедры за счет передачи

заводом для учебного процесса контрольноизмерительных приборов и технологического оборудования. Материально-техническая

база позволяла не только эффективно обучать студентов, но и выполнять научно-исследовательские работы по передовым направлениям микроэлектроники, например, исследования радиационной стойкости полупроводниковых приборов (доцент С. Д. Дунаев совместно с Ново-Воронежской АЭС), тестирование и диагностика интегральных схем (доцент С. А. Акулинин совместно с производственным объединением им. Хруничева, г. Москва), исследования процессов жидкостной эпитаксии соединений А3В5 (доцент Ю.П. Хухрянский совместно с Физико-техническим институтом АН СССР, г. Ленинград), оптимизация технологических процессов производства полупроводниковых приборов на ВЗПП (доцент М.А. Акимов, доцент В.М. Кирьянова) и другие актуальные темы по заданиям производства.

В 70-х - 80-х годах кафедра ежегодно выпускала по всем формам обучения до 120 специалистов в год, которые распределялись по полупроводниковым заводам всего Советского Союза: от Ивано-Франковска до Владивостока и от Новгорода, Ярославля до Еревана, Баку и Ташкента. В 80-х годах по решению Правительства СССР на кафедре ежегодно осуществлялась целевая подготовка 10 студентов из Азербайджана для электронной промышленности этой республики.

После строительства третьего корпуса ВПИ кафедра переезжает на девятый километр. А это означает демонтаж и монтаж всего многотонного оборудования с затаскиванием его на третий этаж. Однако вскоре сдается четвёртый корпус, и кафедра снова переезжает с перетаскиванием всего оборудования. А как известно - два переезда равны одному пожару! В это время кафедрой заведует доцент Акулинин Станислав Алексеевич, который, несмотря на объективные обстоятельства, не допустил срывов учебного процесса и проведения научных исследований.

В 1984 году руководство кафедрой поручается профессору Рембезе Станиславу Ивановичу, проработавшему после окончания ВГУ 3 года на ВЗПП, и после аспирантуры в Ленинграде работавшему на кафедре физики твердого тела ВПИ и занимавшемуся физикой точечных дефектов и диффузионных процессов в полупроводниках. После нескольких лет относительно спокойной работы кафедры наступают 90-е годы, когда

разрушается производственная база, сокращается выпуск специалистов, прекращается финансирование научных исследований.

В это время в подготовке специалистов кафедра делает упор на проектирование интегральных схем и на освоение студентами вычислительной техники. Это решение оказалось правильным, и даже в самые трудные годы ни один наш специалист не остался без работы, хотя не все стали работать на производстве. В то же время прекращается подготовка техников для электронной промышленности и сворачивается заочная форма обучения, а набор на дневную форму обучения сокращается с 50 до 20 человек. Сокращаются штаты преподавателей кафедры, прекращает существование научно-исследовательский сектор, прекращается обновление материально-технической базы кафедры, отсутствуют заказы на выполнение научных исследований в интересах производства.

Зав. кафедрой ППЭНЭ С.И. Рембеза, д-р физ.-мат. наук, профессор

Однако, несмотря на указанные трудности в 90-е годы, на кафедре в это время трудятся 5 докторов наук (М.И. Горлов, В.В. Зенин, В.И. Митрохин, Н.Н. Прибылов, С.И. Рембеза), которые успешно занимаются научными исследованиями и готовят аспирантов. В 2006 г. становится профессором кафедры ППЭ выпускник кафедры 1994 года А.В. Строгонов В конце 90-х коллектив кафедры участвует в выполнении научных исследований по грантам Министерства образования РФ. Работы посвящены проблемам разработки полупроводниковых сенсоров газов, изготовленных по микроэлектронной технологии.

Зав. кафедрой ППЭ профессор С.И. Рембеза с 1985 года является членом Научнометодического совета при Учебно-методическом объединении по специальности «Микроэлектроника» и совместно с препода-

вателями кафедры участвовал в разработке Учебных планов и Примерных рабочих программ по базовым дисциплинам специальности, в том числе для перехода на двухуровневую систему подготовки. Совместно с кафедрой физики твердого тела с 1998 г. впервые в ВГТУ по техническим специальностям ведется подготовка по схеме бакалавр - магистр по прикладной физике (специализация “Физика и техника полупроводников”) с сохранением подготовки специалистов для электронной промышленности. После магистратуры студенты могут поступить в аспирантуру по специальностям 01.04.07 “Физика конденсированного состояния, либо 05.27.01” Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах».

За последние 20 лет по двум указанным специальностям защитились более 40 кандидатов и 3 доктора наук из аспирантов и соискателей кафедры.

Учебный процесс

В течение 30 лет (1961-1991) коллектив кафедры ППЭ успешно готовил техников и инженеров для электронной промышленности СССР, выпуская более 120 молодых специалистов ежегодно. В связи с развалом СССР и электронной промышленности с начала 90-х годов резко сокращается потребность в инженерах электронной промышленности. Это приводит к ликвидации заочного обучения, а затем и среднетехнического образования. С конца 90-х на кафедре ППЭ обучаются только студенты дневной формы обучения в количестве 20 человек.

Расширяя возможности и формы получения высшего инженерного образования для молодежи коллектив кафедры ППЭ разработал учебный план, рабочие программы и методическое обеспечение и с 2005 года приступил к обучению по заочной сокращенной (3 г. 10 мес.) форме обучения выпускников технических колледжей и техникумов. В 2011 году осуществлен третий выпуск инженеров, подготовленных по заочной сокращенной форме обучения.

В настоящее время ведется активная работа по подготовке к лицензированию специальности «Твердотельная электроника» в естественно-техническом колледже ВГТУ, что позволит частично комплектовать набор студентов на заочное сокращенное обучение из выпускников ЕТК.

Учитывая новую номенклатуру образовательных направлений и профилей, начиная с 2006 года кафедра ППЭ называется кафедрой полупроводниковой электроники и наноэлектроники.

С 2011 года прекращен набор для выпуска специалистов и начата подготовка бакалавров по очной и заочной формам обучения по направлению «Электроника и наноэлектроника». В планах кафедры полупроводниковой электроники и наноэлектроники - подготовка бакалавров, а затем магистров по профилю «Микроэлектроника и твердотельная электроника» и аспирантов по специальностям 01.04.07 и 05.27.01. Все 5 профессоров кафедры входят в состав Ученого совета по защите докторских диссертаций Д212.037.06 ВГТУ.

В технологической лаборатории кафедры ППЭНЭ

Переход на двухуровневую европейскую систему обучения потребовал больших усилий в разработке новых учебных планов (доценты Е.П. Новокрещенова и Н.Н. Кошелева) и рабочих программ (все сотрудники кафедры). В соответствии с новыми учебными планами предстоит обновить учебно-методические пособия и методические указания к лабораторным работам. Эта работа ведется непрерывно и ежегодно коллективом кафедры издаются 3-4 учебных пособия и 5-6 методических указаний.

В настоящее время преподавательский коллектив кафедры участвует в образовательной программе опережающей профессиональной переподготовки инвестиционного проекта ГК «Роснано» по созданию технологического центра 3Б сборки с производством электронных наноматериалов и 3Б изделий на базе ЗАО «Воронежский завод полупроводниковых приборов - Сборка».

Научная работа

Кафедра ППЭ всегда имела тесные связи с производством и активно участвовала во всех этапах развития микроэлектроники в нашей стране. В выполнении хоздоговорных работ были задействованы все преподаватели и штатные сотрудники научно-исследовательского сектора (НИС). Выполнение научных исследований способствовало совершенствованию качества учебного процесса и повышению уровня научной подготовки преподавателей. Результаты исследовательских работ публиковались в научных журналах, сотрудники кафедры участвовали во всесоюзных и в международных научных конференциях, аспиранты выполняли диссертации с решением конкретных производственных задач. В 70-е - 80-е годы число сотрудников НИСа кафедры (более 20 человек) иногда превышало количество штатных преподавателей.

В это время выполняются комплексные научные исследования по заказам Министерства обороны СССР, предприятий и организаций космической отрасли. За успешное выполнение программы работ в 1987 г. доцент С. А. Акулинин удостоен Государственной премии Совета Министров СССР. По результатам научных исследований Ю.П. Хухрянский и С. А. Акулинин успешно защищают докторские диссертации.

Наиболее трудными для развития вузовской науки стали 90-е годы, когда полностью прекратилось финансирование со стороны промышленных предприятий и государства. Стали уходить высококвалифицированные специалисты, отсутствие средств на содержание высокоточного оборудования привело к выходу его из строя, разрушилась вся система научных исследований, отлаженная и функционировавшая в течение многих лет. Только в конце 90-х годов появились конкурсы грантов Министерства образования РФ и появилась возможность выиграть небольшое финансирование для научных исследований. В это время коллектив кафедры выиграл 4 гранта Министерства образования РФ, результатом выполнения которых стали 2 патента на топологию и устройство датчика газов, изготавливаемого по микроэлектронной технологии и две защиты кандидатских диссертаций (Т.В. Свистова, О.И. Борсякова).

Начиная с 2001 года кафедрой ППЭ последовательно выигрываются 8 грантов Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), из них 1 грант на научно-популярную статью для журнала «Природа» и 1

международный грант совместно с Университетом Цинхуа Китайской Народной Республики. Тематика других грантов посвящена фундаментальным исследованиям в области процессов экологически чистых паяных соединений в микроэлектронике, изучению акустооптичес-ких эффектов в высокоомных полупроводниках А3В5 и процессов взаимодействия газов с поверхностными состояниями широкозонных металлооксидных полупроводников.

Во время выполнения международного гранта совместно с КНР китайская делегация дважды (в 2008 и 2009 годах) участвовала в Научных семинарах кафедры ППЭ, а делегация российских исполнителей гранта, в свою очередь, дважды побывала в Пекине, в Университете Цинхуа с презентациями результатов совместных исследований.

Участники международного научного семинара в Университете Цинхуа

Под руководством 5 профессоров выполняются научные исследования в различных областях микроэлектроники. Профессор А.В. Строгонов занимается проектированием интегральных схем и сложных функциональных узлов на базе программируемых логических интегральных схем. Вопросы технологии сборочных операций интегральных схем находятся в центре внимания Заслуженного изобретателя РФ профессора В.В. Зенина В частности, им успешно разрабатываются новые технологии бессвинцовой экологически чистой пайки изделий и приборов микроэлектроники. Заслуженный конструктор РСФСР профессор М.И. Горлов занимается проблемами анализа и обеспечения надежности интегральных схем, оценки долговечности их работы и влияния внешних факторов на характеристики ИС. Исследованиями релаксационных свойств твердых тел, фотоэлектрических и оптоакустических свойств полупроводников А3В5 и разработкой фотопьезоэлектрических резонансных

приемников занимается профессор В.И. Митрохин. Физика процессов взаимодействия молекул газов с поверхностью широкозонных металлооксидных

полупроводников является сферой интересов заслуженного деятеля науки РФ профессора С.И. Рембезы. Кроме чисто научного интереса, изучаемые явления составляют основу работы полупроводниковых датчиков газов, несколько конструкций которых запатентованы и изготавливаются по микроэлектронной технологии.

Об актуальности и практической значимости научных исследований выполняемых на кафедре ППЭНЭ свидетельствует количество патентов на изобретения и полезные модели, полученных сотрудниками кафедры за последние 20 лет: профессор М.И. Горлов- более 50, профессор В.И. Зенин - 10, профессор С.И. Рембеза - 9, профессор В.И. Митрохин - 9.

На IV международном форуме инноваций в области экологического контроля (г. Москва) две разработки кафедры ППЭНЭ удостоены золотых медалей.

Кафедра ППЭНЭ имеет многолетние и прочные международные и всероссийские связи с научными и учебными организациями. Некоторые разработки сотрудников кафедры успешно внедряются в производство на концерне «Созвездие», ФГУП «НИИЭТ», НПО «Риф», ВЗПП-Сборка, НПО «Интеграл» (Беларусь) и в других проектных и производственных организациях. С 2005 года по настоящее время осуществляется сотрудничество с университетами Китая: с Пекинским Университетом Цинхуа и Университетом Внутренней Монголии. Результатом совместных научных исследований в рамках РФФИ (Россия) и ГФЕН (Китай) являются обмены преподавателями, новые наноструктурированные материалы и совместные публикации. С Университетом Внутренней Монголии в 2011 г. заключено Соглашение о сотрудничестве и о подготовке китайских студентов в ВГТУ. В настоящее время выполняются совместные научные исследования с Вуппертальским Университетом (ФРГ), которые могут перерасти в совместный исследовательский проект с обменом аспирантами и сотрудниками.

В сфере организации учебного процесса студентов, магистрантов и подготовки аспирантов кафедра ППЭНЭ успешно сотрудничает с Санкт-Петербургским электротехническим университетом (ЛЭТИ),

Московским институтом электронной техни-8

ки (МИЭТ), Московским энергетическим институтом (МЭИ), Московским

государственным университетом (МГУ), Южным федеральным университетом (ЮФУ) (Таганрог), (НГУ) Новгородским

государственным университетом, Кабардино-Балкарским государственным университетом (КБГУ), Северо-Кавказским

Государственным техническим университетом (С-КГТУ), Дагестанским

государственным техническим университетом (ДГТУ), Белгородским государственным университетом (БелГУ) и другими учебными заведениями, ведущими подготовку кадров для электроники и наноэлектроники.

Уже более 10 лет по результатам научных работ преподавателей, аспирантов и студентов кафедрой выпускается межвузовский сборник научных работ «Твердотельная электроника и микроэлектроника», в котором печатаются статьи сотрудников ВГУ, ВГТУ, Воронежской государственной

технологической академии (ВГТА),

Воронежского института министерства внутренних дел ВИМВД и других вузов г.Воронежа, а также КБГУ (г.Нальчик), С-КГТУ (г. Ставрополь), ДГТУ (г.Махачкала) и других.

В течение последних 10 лет по итогам рейтинга коллектив кафедры входит в пятерку лучших кафедр университета.

Коллектив кафедры ППЭНЭ

Поздравляя Воронежский государственный технический университет, а также всех бывших и настоящих сотрудников кафедры полупроводниковой электроники и наноэлектроники и её выпускников с 50летним юбилеем кафедры, хотелось бы верить, что этот юбилей не последний и кафедре уготована долгая, плодотворная творческая жизнь на благо отечественной микроэлектроники и наноэлектроники.