Кафедра нанофізики та наноелектроніки при РФФ КНУ ім. Т.Г. Шевченка

Кафедра нанофізики та наноелектроніки (до 2011 р. — «кріогенної та мікроелектроніки») заснована 1972 р. при радіофізичному факультеті (нині факультет радіофізики, електроніки та комп'ютерних систем) Київського національного університету ім. Тараса Шевченка.

Історія кафедри

Організація кафедри та спеціалізації проводилась під керівництвом професора Находкіна М. Г. У 1998—2004 рр. кафедру очолював професор Мелков Г.А, у 2004—2012 рр. — доцент Коваль І. П. У 2012 році кафедру очолив професор Ільченко В. В.

У 1981 р. з метою вдосконалення підготовки спеціалістів по головних напрямках народного господарства на базі КВО ім. С. П. Корольова була створена і понад 10 років працювала філія кафедри кріогенної та мікроелектроніки Київського державного університету «Технологія і матеріали». Завідувач філії Аверкін Ю. А. та викладачі Андросюк Н. П., Белоусов І. В., Галенко В. А., Коробко Л. І. читали лекції і вели лабораторні практикуми з курсів: «Фізика напівпровідникових приладів», «Технологія і матеріали мікроелектроніки», «Фізико-хімічні основи мікроелектроніки» та інші. У 1989 р. на базі Інституту металофізики АН УРСР почала роботу філія кафедри з високотемпературної надпровідності (ВТНП). Студенти філії вивчали курси «Надпровідникова електроніка» (проф. Руденко Э. М.), «Експериментальна фізика» (проф. Пан В. М.), «Теорія надпровідності» (проф. Пашицький Э. А.), «Кристалохімія» (проф. Мельников В. С.). У 1991 р. до складу кафедри ввійшла група по забезпеченню перепідготовки фахівців з вищою освітою на спецфакультеті з функціональної електроніки та високотемпературної надпровідності, що мала на меті перепідготовку фахівців конструкторів та експлуатаційників сучасної складної медичної апаратури, зокрема, з магнітної томографії. В 1995 р. на базі цього напрямку було організовано кафедру медичної радіофізики.

Протягом 2005—2011 рр. у навчальній роботі кафедри відбулись помітні зміни. Були суттєво оновлені спеціальні курси, які читаються студентам старших курсів, та розроблено нові спецкурси, зокрема, «Фізика поверхні» (проф. Кордюк О. А.), «Кореляційні методи в наноелектроніці» (доц. Голобородько А. О.), «Телекомунікаційні технології» (ас. Коваленко А. В.), «Тунельна мікроскопія і спектроскопія» (доц. Кулик С. П.), «Наноелектроніка» (ас. Горячко А. М.), «Нанофізика та нанотехнології» (ас. Горячко А. М.). Курс «Техніка та електроніка НВЧ» (проф. Мелков Г. А., 4 курс) був розділений на два курси: «Мікрохвильова електродинаміка і електроніка» (проф. Мелков Г. А.), «Техніка та електроніка НВЧ» (доц. Прокопенко О. В.). Замість циклу лабораторних робіт з курсу «Техніка та електроніка НВЧ» була створена «Лабораторія з техніки НВЧ» (ас. Мойсеєнко В. А.), у цикл навчання для бакалаврів 4 курсу була введена «Лабораторія з прикладної фізики» (ас. Мойсеєнко В. А.).

Студентам магістратури почали викладатись нові курси «Сучасна радіофізика та електроніка» (доц. Курашов В. Н., доц. Прокопенко О. В., доц. Коваленко А. В.,), «Комп'ютерні технології у фізиці» (доц. Прокопенко О. В.), «Фізика стохастичних процесів та техніка інформаційних систем» (доц. Прокопенко О. В., доц. Голобородько А. О.). Були створені відповідні нові курси практичних занять та цикли лабораторних робіт. Відбулось також оновлення існуючих лабораторних практикумів, зокрема, було створено 4 нових лабораторних роботи з курсу «Техніка та електроніка НВЧ» (доц. Прокопенко О. В.), створений практикум з курсу «Комп'ютерні технології у фізиці» (доц. Прокопенко О. В.)

Фізика поверхні твердого тіла та електронна спектроскопія — очолює академік НАН України проф. Находкін М. Г.

Навчальна лабораторія

При кафедрі функціонує навчальна лабораторія (завідувач Чичирко В. І.), де майбутні бакалаври, спеціалісти та магістри оволодівають практичними уміннями та навичками. Під керівництвом викладачів та наукових співробітників проводяться лабораторні роботи з курсів: «Фізичні основи мікроелектроніки» (Кулик С. П., Голобородько А. О.), «Фізична електроніка» (Кулик С. П.), «Техніка й електроніка НВЧ», «Комп'ютерний експеримент» (Прокопенко О. В.), «Статистична радіофізика» (Коваленко А. В.), «Квантова радіофізика та нелінійна оптика» (Коваленко А. В.), «Методи обробки сигналів.» (Коваленко А. В.), «Фізика й техніка низьких температур» (Кишенко Я. І.)

На кафедрі розроблено та впроваджено нові унікальні лабораторні роботи, які відображають останні досягнення науки, техніки, виробництва: «Скануюча тунельна мікроскопія» (Мельник П.В, Булавенко С. Ю.), «Дослідження методу реєстрації оптичного фронту сенсора Шека-Гартмана» (Поданчук Д. В.), «Мікрокріогенна система замкненого циклу»(Іванюта О. М., Малишев В. Ю.).

З метою розширення тематики спеціальних курсів до навчального процесу активно залучались і залучаються провідні вчені НАН України проф. Білоколос Є. І., проф. Молчанов А. А., проф. Пан В. М., проф. Пашицький Е. А., проф. Руденко Е. М., проф. Яковкін І. М., чл.-кор. НАН України проф. Рябченко С. М., чл.-кор. НАН України проф. Кордюк О. А.

Напрямки наукових робіт З часу заснування кафедри її навчальна та наукова робота охоплює три основні напрямки, згідно з якими було створено три відповідні структурні підрозділи: Фізика поверхні твердого тіла та електронна спектроскопія — очолює академік НАН України проф. Находкін М. Г. Прикладні питання оптичної обробки інформації — очолює доц. Курашов В. Н. Електроніка й техніка НВЧ (надвисокочастотного випромінювання) і взаємодія НВЧ із речовиною — очолює проф. Мелков Г. А. Нелінійні електромагнітні й акустичні явища в розподілених системах із сегнетоелектриками

Колишні досягнення по напрямкам наукових робіт

Фізика поверхні твердого тіла та електронна спектроскопія Наукові дослідження на кафедрі з напрямку, пов'язаному з фізикою поверхні твердого тіла та електронною спектроскопією, було розпочато в 1953 р. (ще на кафедрі фізичної електроніки) вивченням процесів взаємодії електронів та м'якого рентгенівського випромінювання із твердим тілом. Були встановлені подібність фотоелектронних та електронних збуджень (Каральник С. М., Находкін М. Г. та ін.) подібність у збудження квантами та електронами оже-процесів (Мельник П. В., Находкін М. Г.) та основні закономірності непружного розсіювання електронів середніх енергій у твердих тілах та доведена суттєва роль каскадів кратних розсіювань. Побудовано моделі взаємодії електронів та м'якого рентгенівського випромінювання з твердим тілом, визначено довжини вільного пробігу електронів в твердому тілі та абсолютні значення перерізів пружного розсіювання електронів (Єлізаров О., Кринько Ю. М., Канченко В. А., Коблянський Ю. В., Коваль І. П., Кулик С. П., Мельник П. В., Находкін М. Г., Остроухов О. О., Романовский В.) Висновки, зроблені з цих досліджень, були перевірені в США проф. Фішером і сприяли розробці фізичних основ прогресивних технологій виробництва вакуумних приладів та відіграли значну роль в розробці захисту космонавтів та апаратури від радіаційного впливу.

Значне місце в дослідженнях займала вторинна електронна емісія. Застосування концепції застосування диференціальних характеристик до пружного та непружного розсіювання електронів дозволило вперше отримати такий фізичний параметр як глибина локалізації поверхневих плазмонів, а також розробити новий різновид електронної спектроскопії — спектроскопію пружного розсіяння електронів (Канченко В. А., Кринько Ю. М., Кулик С. П., Мельник П. В., Находкін М. Г., Приходько К. Г.).

Досягнення: Досліджено природу подовженої тонкої структури та залежності коефіцієнта пружного відбиття електронів від їх енергії. Встановлено дифракційну природу цієї структури. На цій основі запропоновано поверхнево чутливий метод дослідження параметрів ближнього порядку в розупорядкованих твердих тілах (метод захищено авторським свідоцтвом). Вказаним методом досліджено розупорядковані іонами аргону та напорошені у вакуумі поверхні Si, GaP, Si+Bi та ін. (Бондарчук О. Б., Гойса С. М., Коваль І. П., Мельник П. В., Находкін М. Г.) Розвинуто метод іонізаційної спектроскопії для аналізу хімічної та просторової структури надтонких (<1 нм) шарів твердого тіла. Започатковано метод кількісної іонізаційної спектроскопії (Андрійчук В. С., Афанас'єва Т. В., Воскобойніков О. М., Гойса С. М., Коваль І. П., Лисенко В. М., Мельник П. В., Находкін М. Г., П'ятницький М. Ю., Шека Д. І.) Було сконструйовано та виготовлено двоканальний лазерний мас-спектрометр (Зиков Г. О., Матвєєв В. Т., Находкін М. Г.), за допомогою якого досліджено вплив надмалих домішок на фізико-хімічні властивості матеріалів електроніки, біологічні об'єкти та довкілля. Лазерний мас-спектрометр відкрив шлях до вдосконалення арсеналу методів криміналістичної експертизи, що показано в монографії «Лазери в криміналістиці та судових експертизах» 1986 р., котра була відзначена 1-ю премією Мінвузу УРСР. В 1960-х рр. почалися дослідження термопластичного запису інформації, які заклали фізичні основи розвитку запису інформації на термопластиках в Україні та СРСР (Бутенко О. Д., Вознюк В. В., Кувшинский Н. Г., Находкін М. Г., Нємцев В. П., Новоселець М. К., Саркісов С. С., Федорченко М. І., Шевляков Ю. М.) через започаткований Всесоюзний семінар та збірник праць «Фундаментальные основы оптической записи информации и среды», котрий видавався 20 років. Це дало можливість створити вітчизняні матеріали, які за рядом параметрів перевищують зарубіжні аналоги. Було налагоджене промислове виготовлення термопластичних середовищ для запису інформації та розроблені обчислювальні напіваналогові пристрої з оптичними каналами зв'язку. За цикл цих робіт співробітники кафедри (Кувшинський М. Г., Находкін М. Г., Нємцев В. П.) у 1970 році були відзначені Державною премією УРСР у галузі науки й техніки. Дослідження полімерних фоточутливих матеріалів були успішно продовжені проф. Кувшинським М. Г. і відзначені Державною премією України в галузі науки і техніки вдруге. Оригінальний підхід при вивченні структури тонких плівок дозволив зробити значний внесок у визначення механізмів формування конденсатів зі стовпоподібною структурою для великого набору матеріалів (Бардамід О. Ф., Находкін М. Г., Новосельська А. І.) Уперше було зафіксовано голкоподібний ріст аморфних плівок тетраедричних напівпровідників та систематизовані дані про структуру металевих плівок. Результати по визначенню структури аморфних плівок стали основою для математичного моделювання росту аморфних конденсатів ученими з США та Нідерландів. Були виявлені нові властивості росту тонких плівок при лазерному напорошенні (Іванець С. С., Находкін М. Г., Новосельська А. І.) На основі розробленої оригінальної методики дослідження структури поперечних перерізів систем плівка-підкладка методами просвічуючої електронної мікроскопії (методика захищена авторським свідоцтвом) було досліджено структуру полікристалічних плівок кремнію та границь розділу в багатошарових плівкових системах (Находкін М. Г., Родіонова Т. В.) Вперше проведена класифікація типів структур полікремнієвих плівок, визначені основні процеси, котрі визначають їх формування, проаналізовані рушійні сили та механізми росту зерен у плівках при відпалюванні.

Прикладні питання оптичної обробки інформації Науковий напрямок на кафедрі нанофізики та наноелектроніки, пов'язаний із прикладними питаннями оптичної обробки інформації, був започаткований у 1970 р. У цей час на базі кафедри квантової радіофізики була створена голографічна лабораторія. Її організатором та першим співробітником був Поданчук Д. В.

Кисіль О. В. разом із Хорошковим Ю. В. та Курашовим В. Н. вперше дослідили розповсюдження оптичної просторово-часової кореляційної функції в однорідному недисперсійному середовищі. Виявлений вплив спектрального складу випромінювання на просторову когерентність дозволив узагальнити відому теорему Ван-Циттерта-Церніке. Ці матеріали були опубліковані в журналі «Квантова електроніка», т.3, № 1, за 1976 р., і увійшли до підручників зі статистичної радіофізики.