В настоящее время коллективом лаборатории проводятся научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по следующим направлениям:

1. Проектирование и изготовление СВЧ схем на основе нитрида и арсенида галлия

Для создания современных систем связи 5-го поколения (5G), спутниковой связи и радаров необходимо освоение частотного диапазона вплоть до 200 ГГц. В последнее десятилетие также стали активно развиваться новые технологии, связанные с преобразованием электрического сигнала в оптический и наоборот (нанофотоника). Доминирующим подходом к проектированию и производству полупроводниковых СВЧ интегральных схем на данный момент является использование полупроводниковых наногетероструктур. СВЧ транзисторы и усилители на основе GaN обещают обеспечить очень высокие уровни выходной мощности и в то же время высокие частоты среза. Показатель качества Джонсона (JFoM) GaN в десять раз больше, чем у GaAs, и уступает только алмазу. СВЧ электроника также относится к разряду ключевых технологий, обеспечивающих технологическую и оборонную безопасность Российской Федерации.

РЭМ изображение СВЧ транзистора на GaN

2. Проектирование и изготовление мощных схем на основе нитрида галлия

В современных энергетических системах преобразование электрической мощности происходит в несколько этапов с уровня в несколько гигаватт (линия электропередачи) до уровня в несколько милливатт (мобильный телефон). Стремление к более высоким частотам переключения всегда было основным катализатором повышения производительности и уменьшения размера. С момента своего появления в середине 1970-х годов силовой МОП-транзистор с более высокой скоростью переключения заменил биполярный транзистор. На сегодняшний день мощность MOSFET доведена до теоретического предела. Внедрение GaN элементной базы со значительно улучшенными характеристиками открывает двери для рабочих частот в мегагерцовом диапазоне и дальнейшему повышению КПД схем преобразования.

3. Изготовление элементной базы для квантовых схем (ионные ловушки, однофотонные детекторы и т.д.)

Квантовый компьютер – новый класс вычислительных устройств, использующий для решения задач принципы квантовой механики. Прогнозируется, что в целом ряде задач квантовый компьютер будет способен дать многократное ускорение по сравнению с существующими суперкомпьютерными технологиями. Ионная ловушка – многообещающая платформа для создания масштабируемого квантового компьютера, поскольку она обеспечивает высокое время когерентности отдельных кубитов. Кубиты хранятся в стабильных электронных состояниях каждого иона, а квантовая информация кодируется посредством коллективного квантованного движения ионов в ловушке. Данное исследовательское направление было отмечено Нобелевскими премиями по физике 1989 г., 2012 г. и 2022 г.

Поверхностная ионная ловушка

Сверхпроводящая матрица – однофотонный детектор