ИНТЕГРАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА И НАНОЭЛЕКТРОНИКА

Студенты формируют компетенции проектирования и технологии электронной компонентной базы, аналоговой и цифровой схемотехники, получают навыки в области автоматизации физического эксперимента, методах анализа, приобретают знания в области гетероструктур, квантовых компьютеров, методах очистки и выращивания полупроводниковых кристаллов  и др.

Основные базовые дисциплины профессионального цикла:

Наноэлектроника – область микроэлектроники, охватывающая проблемы создания интегральных микросхем с топологической нормой менее 100 нм.

Наноэлектронике предшествовала микроэлектроника, которая ведет свою историю с 1958 года, когда Джеком Килби (фирма Texas Instruments) и Робертом Нойсом (фирма Fairchild) были созданы первые интегральные микросхемы, содержавшие 4 транзистора и 2 резистора. Последующее развитие микроэлектроники, а затем и наноэлектроники шло по пути увеличения числа транзисторов, которое в современных микропроцессорах достигает полутора миллиардов. Одним из способов увеличения плотности транзисторов было и остается уменьшение их размеров. Для разработки соответствующих технологий в 1984 году был образован Ярославский научный центр АН СССР по проблемам микроэлектроники.

Развитие специальности «Электроника и наноэлектроника» (до 2010 г. она называлась «Микроэлектроника и полупроводниковые приборы») в ЯрГУ тесно связано с историей Ярославского научного центра РАН. Подготовка кадров для Центра была возложена на Ярославский госуниверситет, в котором в 1987 году была создана кафедра микроэлектроники. Ее первым заведующим стал директор Ярославского научного центра академик К. А. Валиев. В том же году была открыта специальность «Микроэлектроника и полупроводниковые приборы» и состоялся первый набор на специальность, подготовка по которой ведется и по сей день. В настоящее время за образовательную программу «Электроника и наноэлектроника» отвечают две кафедры – микроэлектроники и нанотехнологий в электронике.

За свою двадцатилетнюю историю образовательная программа «Электроника и наноэлектроника» претерпела существенные изменения. В частности, Программа эволюционировала в сторону модульного принципа формирования компетенций специалиста. Сейчас образовательная программа дает возможность более узкой подготовки специалиста в рамках профиля подготовки «Интегральная электроника и наноэлектроника».

Необходимо подчеркнуть, что хотя направление подготовки «Электроника и наноэлектроника» относится к группе специальностей «Электроника, радиотехника, связь» учебный план направления полностью соответствует стандартам классического университетского образования. Для потенциального абитуриента это обстоятельство должно иметь принципиальное значение, так как он не просто осваивает выбранную специальность, а получает фундаментальную подготовку в области физики и физических основ микро- и наноэлектроники. В первую очередь это классическая и квантовая теории твердого тела, физика полупроводников и низкоразмерных систем. Отдельным блоком в учебный план специальности входят дисциплины по квантовой информатике и квантовым компьютерам, физическая реализация которых относится к числу приоритетных задач наноэлектроники.

Практическое изучение наноэлектроники является насущной и, в то же время, трудновыполнимой задачей для любого вуза, реализующего образовательную программу «Электроника и наноэлектроника». Поэтому Ярославским университетом совместно с Физико-технологическим институтом РАН на базе его Ярославского филиала создан научно-образовательный центр «Центр нанотехнологий и инноваций» под руководством академика РАН А. А. Орликовского. Создание Центра открыло студентам университета доступ к самому современному технологическому и аналитическому оборудованию Ярославского филиала ФТИАН. Доступ к научному оборудованию осуществляется в режиме коллективного пользования и регулируется структурным подразделением университета — Центром коллективного пользования научным оборудованием «Диагностика микро- и наноструктур».

Обеспечение учебного процесса научным оборудованием является одной из первоочередных, но не единственной задачей Центра коллективного пользования. В их число входит научно-методическое и приборное обеспечение научно- исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ, проводимых организациями Российской Федерации. Центр специализируется в области анализа структуры и химического состава функциональных элементов интегральных микросхем методами вторичной ионной масс-спектрометрии, электронной и зондовой микроскопии. Именно эти виды анализа входят в образовательную программу «Электроника и наноэлектроника», в рамках которой, в свою очередь, ведется подготовка специалистов для ЦКП.

С июля 2008 года ЦКП «Диагностика микро- и наноструктур» участвует в федеральных целевых программах «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» и «Научные и научно-педагогические кадры инновационной Росси». В рамках этих программ в 2008–2010 г.г. Ц КП выполнил научно-исследовательские работы на сумму более 130 миллионов рублей. За тот же период Центром приобретено новое аналитическое оборудование стоимостью более 200 миллионов рублей.

Образовательная программа «Электроника и наноэлектроника» была бы невозможна без высококвалифицированных преподавателей. В трудные 90-е Ярославский университет сумел сохранить, а в последствии и развить свой кадровый потенциал в области микро- и наноэлектроники. В настоящее время на кафедрах микроэлектроники и нанотехнологий в электронике работают 18 преподавателей, из которых 9 человек имеют степень доктора и 8 кандидата наук. В действительности же количество специалистов, занятых в образовательной программе, еще выше, поскольку в обеспечении учебного процесса участвуют сотрудники Научно- образовательного центра – штатные сотрудники Ярославского филиала ФТИАН.

До недавнего времени основной проблемой реализации образовательной программы был разрыв между высоким уровнем теоретической подготовки, которое дает классическое университетское образование, и экспериментальными навыками, которые могла обеспечить приборная база университета. Интеграция ЯрГУ и ФТИАН, объединение их производственного и кадрового потенциала для решения образовательных задач позволило существенно повысить качество подготовки специалистов. Теперь уровень экспериментальной и практической подготовки наших выпускников сопоставим с уровнем европейского университета. Подтверждением могут служить многочисленные примеры трудоустройства выпускников ЯрГУ в университетах и научных центрах Европы.