В настоящее время научная деятельность Института ПМТ представлена следующими направлениями:

• электрохимические процессы в микроэлектронике и нанотехнологиях;

• наноматериалы для металл-ионных аккумуляторов и суперконденсаторов;

• фотокатализаторы, эффективные в видимом диапазоне излучения;

• материалы и технологии создания фазовой памяти;

• наноструктуры для сенсорики;

• сенсорные системы для энергосбережения;

• мониторинг природно-технических систем;

• дистанционные системы экологического мониторинга;

• энерго-экологические проблемы получения полупроводниковых материалов с заданными свойствами;

• энергоэффективность производств системы чистых помещений микроэлектроники.

Студенты, изучающие специальные дисциплины и проходящие практику в лабораториях Института ПМТ, активно привлекаются к исследовательской деятельности и участвуют в научных конференциях и симпозиумах.

Перспективные разработки

Энергоемкие гибкие литий-ионные аккумуляторы

Ученые Института ПМТ разрабатывают технологии создания гибких литий-ионных аккумуляторов на основе новых наноматериалов, обладающих теоретической интеркаляционной емкостью более 1000 мАч/г, что позволяет значительно увеличить энергоемкость разрабатываемых литий-ионных аккумуляторов.

Высокоэффективные фотокатализаторы для очистки воды и генерации водорода

В Институте ПМТ разрабатываются новые фотокаталитические наноструктуры высокой эффективности, позволяющие эффективно очищать воду и газовые среды от органических загрязнений, а также наноматериалы для фотолиза воды под действием солнечного света.

Энергонезависимая фазовая память

Учtные Института ПМТ разрабатывают технологии создания энергонезависимых устройств оптической и электрической фазовой памяти нового поколения на основе наноразмерных тонких пленок халькогенидных стеклообразных полупроводников. Данные материалы обладают способностью сверхбыстрых фазовых превращений между аморфным и кристаллическим состоянием под действием низкоэнергетических электрических или лазерных импульсов, что позволяет значительно увеличить скорости работы запоминающих устройств при значительно более низком энергопотреблении.

Автономный термоэлектрический источник питания

В Институте ПМТ ведется разработка нового автономного источника питания, способного работать в экстремальных условиях. Принципиально новым решением стало использование в устройстве наноразмерных порошковых термитных материалов для генерации тепла, что, благодаря уникальным свойствам наноматериалов, обеспечивает повышенные удельные энергетические характеристики источника питания в целом.

Проекты 2014-2019 гг., выполненные (выполняемые) при содействии фондов грантовой поддержки

Гранты Российского научного фонда (РНФ):

• Изучение механизма фазовых переходов, структурных превращений, магнитных взаимодействий и магнитотранспортных явлений в манганитах и кобальтитах со структурой типа перовскита для создания функциональных магнитных и электротехнических материалов (2015-2017).

• Получение, стабильность и физические свойства композитных П(ВДФ-ТрФЭ)-графеновых тонких пленок, волокон, мембран и покрытий (2016-2018)

• Развитие физико-технологических основ формирования автономной термоэлектрической батареи с источником тепла на основе термитного материала (2016-2018).

• Фазовые превращения в тонких пленках халькогенидных стеклообразных полупроводников системы Ge-Sb-Te при воздействии импульсным лазерным излучением нано- и фемтосекундной длительности (2017-2018).

• Исследование структуры, обменных взаимодействий, магнитных и диэлектрических свойств сложных оксидов переходных металлов перспективных для создания новых функциональных материалов (2018-2020).

• Разработка эффективных гибких и пленочных термоэлектрических генераторов (2018-2020).

Гранты Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ):

• Функциональные свойства электро- и магнитострикционных материалов на основе оксидов переходных металлов, синтезированные гидротермальным золь-гель методом (2017).

• Развитие физико-химических основ повышения эффективности фотокаталитических систем активных в видимом диапазоне на основе модифицированных слоёв анодного наноструктурированного оксида титана (2018-2021).

• Индуцированные полем структурные и магнитные фазовые переходы в твердых растворах BiFeO₃ (2015-2016).

• Исследование механизмов электрохимического окисления вентильных металлов (2016 -2018).

• Функциональные свойства твердых растворов Bi_1-x(RE)_xFe(Mn)O₃ вблизи фазовых границ (2016-2017).

• Разработка принципов управления электрофизическими и геометрическими параметрами анодных слоев TiO₂ для создания структур фотовольтаики и фотокатализа (2014-2015).

• Моделирование многосекционных термоэлементов для рабочих температур до 1200 К с учетом тепло- и электрофизических параметров используемых термоэлектрических материалов и контактных систем (2018-2020).

• Функциональные материалы на основе легированных In халькогенидных полупроводников системы Ge-Sb-Te для многоуровневых устройств фазовой памяти (2018-2020).

Гранты Президента Российской Федерации для молодых кандидатов наук:

• Разработка методов получения гибридных композитных наноматериалов на основе сегнетоэлектрических полимерных пленок и электроактивных наночастиц для акустических датчиков (2015-2016).

• Исследование особенностей процесса формирования пористого оксида алюминия в новом электролите на основе селеновой кислоты (2016-2017).

• Исследование химического/электрохимического равновесия системы TiO₂-HF (2014-2015).

• Механизмы и кинетика кристаллизации аморфных тонких пленок Ge₂Sb₂Te₅ при термообработке (2018-2019).

• Разработка конструктивно-технологических решений и изготовление ячейки энергонезависимой фазовой памяти на основе тонких пленок Ge₂Sb₂Te₅ (2016-2017).

Проекты в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы»:

• Разработка конструкции и технологии многосекционного термоэлемента для термоэлектрических генераторов, работающих в широкой области температур.

• Разработка методов моделирования теплофизических свойств термоэлектрических материалов и структур и создание эффективных термоэлектрических тепловых насосов для преобразования низкопотенциальной тепловой энергии.

• Разработка и программная реализация методов предсказательного моделирования процессов радиообмена в зданиях и сооружениях и создание низкопотребляющих приемо-передающих устройств для автоматизированных систем контроля и управления.

• Термодинамическое моделирование теплофизических параметров термочувствительных элементов и создание высокоточных электронных средств измерения температуры для автоматизированных энергосберегающих систем транспортировки, распределения и учета потребления энергоносителей.

Другие:

• Грант фонда содействия инновациям. Программа «УМНИК». Тема: Разработка технологии получения материалов фазовой памяти для оптимизации их термических свойств и получения ячеек с увеличенным сроком службы (2014-2017).

• Грант фонда содействия инновациям. Программа «УМНИК». Тема: Разработка технологии тонкопленочного высокоэффективного термоэлектрического генератора (2018 год).

• Государственное Задание Минобрнауки выполняемое научным коллективом исследовательских центров и (или) научных лабораторий образовательных организаций высшего образования. Тема: Разработка гибкого литий-ионного аккумулятора с анодом на основе массивов нитевидных нанокристаллов германия, сформированных электрохимическим способом (2017-2019).

• Gavrilov, S.A., Dronov, A.A., Gavrilin, I.M., Volkov, R.L., Borgardt, N.I., Trifonov, A.Y., Pavlikov, A.V., Forsh, P.A., Kashkarov, P.K. Laser crystallization of germanium nanowires fabricated by electrochemical deposition (2018) Journal of Raman Spectroscopy, 49 (5), pp. 810-816.

• Shilyaeva, Y., Gavrilov, S., Matyna, L. Melting of indium, tin, and zinc nanowires embedded in the pores of anodic aluminum oxide (2014) Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 118 (2), pp. 937-942.

• Gromov, D.G., Pavlova, L.M., Savitsky, A.I., Trifonov, A.Y. Nucleation and growth of Ag nanoparticles on amorphous carbon surface from vapor phase formed by vacuum evaporation (2014) Applied Physics A: Materials Science and Processing, 118 (4), pp. 1297-1303.

• Shilyaeva, Y.I., Bardushkin, V.V., Gavrilov, S.A., Silibin, M.V., Yakovlev, V.B., Borgardt, N.I., Volkov, R.L., Smirnov, D.I., Zheludkevich, M.L. Melting temperature of metal polycrystalline nanowires electrochemically deposited into the pores of anodic aluminum oxide (2014) Physical Chemistry Chemical Physics, 16 (36), pp. 19394-19401.

• Nazarkina, Y., Gavrilov, S., Terryn, H., Petrova, M., Ustarroz, J. Investigation of the ordering of porous anodic alumina formed by anodization of aluminum in selenic acid (2015) Journal of the Electrochemical Society, 162 (9), pp. E166-E172.

• Silibin, M.V., Belovickis, J., Svirskas, S., Ivanov, M., Banys, J., Solnyshkin, A.V., Gavrilov, S.A., Varenyk, O.V., Pusenkova, A.S., Morozovsky, N., Shvartsman, V.V., Morozovska, A.N. Polarization reversal in organic-inorganic ferroelectric composites: Modeling and experiment (2015) Applied Physics Letters, 107 (14), статья № 142907.

• Shtern, Y.I., Karavaev, I.S., Rykov, V.M., Shtern, M.Y., Rogachev, M.S. Development of the method of software temperature compensation for wireless temperature measuring electronic instruments (2016) International Journal of Control Theory and Applications, 9 (30), pp. 139-146.

• Gromov, D.G., Bulyarskii, S., Pavlov, A., Scorik, S., Shulyat'Ev, A., Trifonov, A.Y. Catalytic CVD-growth of array of multiwall carbon nanotubes on initially amorphous film Co-Zr-N-O (2016) Diamond and Related Materials, 64, pp. 97-102.

• Babich, A., Sherchenkov, A., Kozyukhin, S., Lazarenko, P., Boytsova, O., Shuliatyev, A. Effect of doping on the crystallization kinetics of phase change memory materials on the basis of Ge–Sb–Te system (2017) Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 127 (1), pp. 283-290.

• Sherchenkov, A.A., Kozyukhin, S.A., Babich, A.V., Lazarenko, P.I., Vargunin, A.I. Integral isoconversional method for evaluating crystallization parameters of thin films of Ge2Sb2Te5 phase change memory materials (2017) Inorganic Materials, 53 (1), pp. 45-49.

• Pavlova, L., Shtern, Y., Kirilenko, E. Thermal expansion of bulk nanostructured n-type SiGe nanocomposite from 300 to 1400 K (2017) Journal of Materials Science, 52 (2), pp. 921-934.

• Nazarkina, Y., Kamnev, K., Dronov, A., Dudin, A., Pavlov, A., Gavrilov, S. Features of Porous Anodic Alumina Growth in Galvanostatic Regime in Selenic Acid Based Electrolyte (2017) Electrochimica Acta, 231, pp. 327-335.

• Silibin, M.V., Bystrov, V.S., Karpinsky, D.V., Nasani, N., Goncalves, G., Gavrilin, I.M., Solnyshkin, A.V., Marques, A.P., Singh, B., Bdikin, I.K. Local mechanical and electromechanical properties of the P(VDF-TrFE)-graphene oxide thin films (2017) Applied Surface Science, 421, pp. 42-51.

• Sherchenkov, A., Kozyukhin, S., Borgardt, N., Babich, A., Lazarenko, P., Sybina, Y., Tolepov, Z., Prikhodko, O. Multiple thermal cycling and phase transitions in Ge-Sb-Te materials (2018) Journal of Non-Crystalline Solids, 501, pp. 101-105.

• Dronov, A., Gavrilin, I., Kirilenko, E., Dronova, D., Gavrilov, S. Investigation of anodic TiO2 nanotube composition with high spatial resolution AES and ToF SIMS (2018) Applied Surface Science, 434, pp. 148-154.

• Gromov, D., Sherchenkov, A., Lebedev, E., Babich, A., Nemtseva, S., Shaman, Y., Maniecki, T., Maniukiewicz, W., Mierczynski, P., Ciesielski, R., Gavrilov, S. The influence of compression conditions on the peculiarities of self-propagating exothermal reaction in Al–Ni powder reactive materials (2018) Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 134 (1), pp. 35-44.

• 2658494 (2018) Автономный портативный термоэлектрический источник питания.

• 2013142613 (2013) Способ получения квазипериодического массива капсулированных слоем халькогенида металлических наночастиц.

• 2533010 (2014) Способ изготовления планарного конденсатора повышенной емкости.

• 2012157137 (2014) Пьезоэлектрический прибор.

• 2511025 (2014) Тестовая структура для оценки радиуса кривизны острия иглы кантилевера сканирующего зондового микроскопа.

• 2014121084 (2015) Защитное покрытие для гибкого солнечного элемента и способ его формирования.

• 2014110227 (2015) Способ измерения потребления тепловой энергии в системах отопления на любом контролируемом участке.

• 2015114730 (2016) Накладной беспроводной датчик для измерения температуры.

• 177296 (2018) Воспламенитель на основе многослойных структур.

• 2593415 (2016) Способ изготовления межсоединений полупроводниковых приборов.

• 2601243 (2016) Способ получения термоэлектрического элемента.

• 2593416 (2016) Способ изготовления межсоединений полупроводниковых приборов.

• 2016147870 (2017) Способ извлечения галлия из порошковых галлийсодержащих отходов.

• 2631071 (2017) Способ получения аморфных пленок халькогенидных стеклообразных полупроводников с эффектом фазовой памяти.

• 2610058 (2017) Способ получения материала фазовой памяти.

• 2620987 (2017) Способ формирования 3D микроструктур кремния металл-стимулированным травлением.

• 2016110746 (2017) Способ формирования нитей кремния металл-стимулированным травлением с использованием серебра.

• 177522 (2018) Микродозирующее устройство для газов.

• Белов Алексей Николаевич (2011) Процессы формирования наноструктур на основе пористых анодных оксидов металлов

• Штерн Юрий Исаакович (2010) Разработка физико-технологических основ создания термоэлектрического оборудования для прецизионного регулирования и стабилизации температуры

Кандидатские диссертации

Специальность: 05.27.06 Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники - технические науки

• Рогачев Максим Сергеевич (2018) Моделирование конструкций и разработка технологии многосекционных термоэлементов для эффективных термоэлектрических генераторов

• Кицюк Евгений Павлович (2017) Исследование и разработка процессов формирования наноструктурированных электродов электрохимических устройств накопления энергии

• Лебедев Егор Александрович (2017) Разработка процессов формирования и исследование свойств элементов выделения тепла и накопления энергии для термоэлектрических батарей

• Бабич Алексей Вальтерович (2017) Исследование влияния примесей Bi, In и Ti на свойства материалов фазовой памяти на основе системы Ge-Sb-Te

• Пятилова Ольга Вениаминовна (2015) Исследование особенностей формирования массива кластеров серебра и структур на их основе для создания элементов функциональной электроники

• Дубков Сергей Владимирович (2015) Исследование и разработка процесса плазмостимулированного химического осаждения углеродных наноструктур из монооксида углерода

• Лазаренко Петр Иванович (2014) Технология получения и электрофизические свойства тонких пленок материалов системы Ge-Sb-Te, предназначенных для устройств фазовой памяти

• Козьмин Александр Михайлович (2013) Разработка и исследование нанохарвестера пьезоэлектрической энергии на основе нанокристаллов оксида цинка

• Миронов Ростислав Евгеньевич (2013) Моделирование и исследование теплофизических параметров материалов и структур на основе теллурида висмута и разработка термоэлектрических насосов для преобразования низкопотенциальной тепловой энергии

• Дронов Алексей Алексеевич (2012) Исследование и разработка технологий создания фотоэлектродов на основе наноструктурированного оксида титана

• Штерн Максим Юрьевич (2011) Термоэлектрические устройства и оборудование для обеспечения тепловых режимов вычислительной техники

• Горшкова Екатерина Викторовна (2010) Термические характеристики и стабильность тонких пленок на основе a-Si:H и его сплавов и халькогенидных полупроводников системы Ge-Sb-Te