На Российском форуме «Микроэлектроника-2026» 1 октября, в рамках круглого стола, организованного МФТИ в целях реализации программы Научного центра мирового уровня «Центр перспективной микроэлектроники» ведущие ученые обсудили, как графен, дисульфид молибдена и другие двумерные материалы изменят будущее рынка электроники — от сетей 6G до нейроморфных вычислений.
На круглом столе «Перспективные двумерные материалы» спикеры представили не просто теоретические выкладки, а реальные прототипы устройств, которые станут прообразом электроники будущего.
В мероприятии приняли участие Виктор Иванов — директор Института квантовых технологий МФТИ, Алексей Заблоцкий — руководитель Центра перспективной электроники МФТИ, Дмитрий Свинцов — заведующий лабораторией оптоэлектроники двумерных материалов МФТИ, Михаил Тархов — старший научный сотрудник лаборатории топологических квантовых явлений в сверхпроводящих системах МФТИ, начальник лаборатории Института нанотехнологий микроэлектроники РАН, Андрей Маркеев — главный научный сотрудник Центра коллективного пользования уникальным научным оборудованием в области нанотехнологий МФТИ, Федор Мещанинов — начальник лаборатории создания цифровых двойников на основе машинного обучения АО «НИИМЭ», Александр Чернов — заведующий лабораторией физики магнитных гетероструктур и спинтроники для энергосберегающих информационных технологий МФТИ.
Участники круглого стола обсудили применение графена, дисульфида молибдена и других двумерных материалов в микроэлектронике, от оптоэлектроники и энергонезависимой памяти до сенсоров и нейроморфных вычислений.
Дмитрий Свинцов представил доклад, посвященный новым устройствам оптоэлектроники на основе графена. Он напомнил, что классический транзистор на графене создать практически невозможно из-за отсутствия запрещенной зоны. Однако графен демонстрирует уникальные свойства в качестве термоэлектрика: нагрев происходит селективно в электронной подсистеме, а термализация занимает сотни фемтосекунд. Это обеспечивает феноменальное быстродействие фотодетекторов.
Команда МФТИ создала приемник на графене для субтерагерцового диапазона — перспективного для сетей 6G и Wi-Fi с высокой несущей частотой. Устройство имеет частоту модуляции более 40 ГГц при несущей около 130 ГГц и динамический диапазон 75 дБ. Ученые отмечают, что реальный предел быстродействия выше, но измерить его пока не позволяет доступное оборудование.
Свинцов также рассказал о детекторах, способных различать спектральный и поляризационный состав излучения. В их основе — эффект плазмонного резонанса в двумерных материалах, который управляется напряжением на затворе.
Андрей Маркеев рассказал о результатах, достигнутых компанией TSMC в области сегнетоэлектрических транзисторов памяти (FeFET) с каналом из двумерного дисульфида молибдена (MoS₂). Если транзисторы на кремнии требуют 5 В для записи, то транзистор на MoS₂ справляется при 1 В. Ресурс перезаписи при этом достигает 10¹² циклов — на несколько порядков больше, чем у существующих кремниевых транзисторов FeFET.
В лабораториях МФТИ ученые получили двумерный материал (MoS2) , близкий к монокристаллическому, толщиной 1 монослой, что открывает путь и к отечественным разработкам в области энергонезависимой памяти нового типа, в том числе для нейроморфных вычислений.
Михаил Тархов рассказал о стратегии развития технологии атомно-слоевого осаждения (ALD) для синтеза двумерных материалов. По его словам, за 100 циклов удается выращивать слои до десятков нанометров и контролировать их толщину до монослоя. Наша задача — выстроить технологическую линейку изготовления слоев двумерных материалов для поставок на отечественный рынок. Ученые отметили, что проблема доступа к сверхчистым прекурсорам в стране решена, и эксперименты идут полным ходом. Особое внимание уделяется аналитике: без имеющихся рентгеновской рефлектометрии (XRR) и фотоэлектронной спектроскопии (XPS) невозможно контролировать качество тонких слоев двумерных материалов.
Александр Чернов посвятил свой доклад двумерным магнитным полупроводникам, сохраняющих магнетизм вплоть до нескольких слоев. Это открывает путь к компактным и энергоэффективным устройствам. Кроме того, он затронул тему сенсоров: дефекты в двумерных материалах могут служить центрами захвата для молекул, что позволяет создавать высокочувствительные сенсоры влажности и газов.
Александр Чернов подчеркнул, что важной задачей для ученых является разработка компактных, мультимодальных и гибких сенсоров. Он рассказал, как можно управлять сенсорами с помощью электрического поля и динамически «настраивать» чувствительность к молекулам анализируемого вещества, увеличивая ее в десятки раз.
В ходе обсуждения участники сошлись во мнении, что ценность представляет не отдельный элемент, а матрица устройств. «Сам по себе транзистор никому не нужен. Вот матрица этих транзисторов — уже электроника»,— отметил один из докладчиков. Участники также обсудили внедрение разработок на отечественных площадках, отметив, что для высокочастотных фотоприемников не требуется массовое производство, сравнимое с процессорами.
Круглый стол МФТИ показал, что двумерные материалы — реальный фундамент для будущего микроэлектроники, и Россия имеет все шансы занять достойное место в этой гонке.
Справка
Научный центр мирового уровня «Центр перспективной микроэлектроники»
занимается развитием инновационных технологий на основе новых функциональных материалов разной размерности для создания электронных и фотонных устройств нового поколения. Основным заказчиком результатов его работы выступают предприятия отечественной микроэлектронной отрасли.
Приоритетами работы НЦМУ «Центр перспективной микроэлектроники» на ближайший период являются два глобальных направления: безопасность получения, хранения, передачи и обработки информации и технологии микроэлектроники и фотоники.
МФТИ — координатор Научного центра мирового уровня «Центр перспективной микроэлектроники». Его участниками совместно с МФТИ являются ВНИИА им. Н. Л. Духова, ИНМЭ РАН, ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН. Со стороны индустрии основными партнерами выступают такие техногиганты и ключевые промышленные компании, как ГК «Элемент», АО «НПО „Орион”» Госкорпорации «Ростех», ПАО «Газпром нефть».
