История и методология науки и техники в области электроники и нанотехнологии. Учебное пособие

Ответ прост. Во-первых, буквально за три дня до выхода упомя- нутого выше правительственного постановления было принято по- становление Совмина СССР о создании под Москвой в районе стан- ции Крюково (будущий город-спутник Зеленоград) мощного Науч- ного центра микроэлектроники в составе пяти новых НИИ и трех опытных заводов. Одним из этих институтов должен был стать На- учно-исследовательский институт материаловедения, на который и возлагались задачи по исследованиям полупроводниковых материа- лов. Поэтому о дублировании этих работ в Калуге в тот период вре- мени не могло быть и речи.

Во-вторых, специальные металлические материалы и изделия из них были и остаются в настоящее время важнейшими структурными элементами практически всех изделий электронной техники – от ре- зисторов и конденсаторов до мощных магнетронов и других элек- тровакуумных приборов, газовых лазеров и источников высокоин- тенсивного света.

Однако, как будет видно из дальнейшего, насущные потребности электроники во все новых и новых материалах привели к быстрому росту их номенклатуры и в тематике ВНИИМЭТа (полупроводники, диэлектрики, магнитные материалы и т.д.). Но при этом направление, связанное с металлами и их сплавами, всегда оставалось лидирующим в институте по важнейшим технико-экономическим показателям.

Главной кузницей кадров для ВНИИМЭТа на первом этапе его развития стал Харьковский физико-технический институт Академии наук УССР. Когда мы с Андреем Михайловичем Гончаренко, при- глашенным на должность главного инженера, ознакомились с проек- том ВНИИМЭТа, почувствовали перспективы его развития и значи- мость для отрасли, когда побывали в Калуге и были очарованы ее милой провинциальностью и прекрасной природой вокруг, когда ди- ректор ХФТИ В.Е Иванов заявил нам, что мы можем отбирать для работы в Калугу любого сотрудника, то наш выбор был предопреде- лен. Ведь молодость – риск, это стремление в неизведанное, наконец, желание проявить себя как личность.

К тому же нам было известно, что именно таким путем, т.е. путем «деления», по инициативе нашего крупнейшего ученого, директора Ленинградского физтеха, академика Абрама Федоровича Иоффе был создан в 1928 г. сам Харьковский физтех и еще ряд других подобных институтов. Более того, на базе ХФТИ уже тогда были созданы в Харькове два новых института – Физико-технический институт низ- ких температур и Институт радиоэлектроники с переводом в них

61

двух крупных соответствующих лабораторий. Так что все развитие действительно идет по спирали: придет время, и на базе ВНИИМЭТа также будут созданы новые предприятия как научного, так и произ- водственного профилей.

Это позволило заложить в основу научной деятельности нашего института лучшие традиции Харьковского физтеха, которые, в свою очередь, были позаимствованы у Ленинградского физтеха. Замеча- тельные ученые, создатели харьковских научных школ- академики Л.Д. Ландау и И.М. Лифшиц, К.Д. Синельников и A.К. Вальтер, А.И. Ахиезер и Я.Б. Файнберг, Б.Г. Лазарев и Б.И. Веркин – это они были нашими учителями.

Вянваре 1966 г. на работу в Калугу была направлена группа вы- пускников-физиков и несколько молодых ученых Харьковского уни- верситета: Станислав Сергеевич Стрельченко, Слава Андреевич Бон- дарь и другие – все они стали ведущими специалистами института, известными учеными. Один из них – кандидат наук Александр Анд- реевич Матяш – нынешний генеральный директор ОАО «НИИМЭТ». Статус калужского института как Всесоюзного НИИ, перспективы научного роста, решение социальных вопросов способствовали при- влечению в институт ученых из Москвы, Ленинграда, Киева, Ново- сибирска, Томска, Рязани.

Вподготовке молодых специалистов для ВНИИМЭТа огромную роль сыграл Московский институт стали и сплавов. Огромная благо- дарность его коллективу. Особенно следует выделить профессора этого института, доктора технических наук Всеволода Валерьевича Крапухина. Калужанин, учившийся в нашем городе и лично знавший К.Э. Циолковского, Всеволод Валерьевич относился к ВНИИМЭТу как к своему детищу. Он не только организовал в МИСиСе кафедру технологии полупроводниковых материалов, но и добился того, что приемные экзамены проводились несколько лет прямо в Калуге для выпускников нескольких наших школ. А ВНИИМЭТ гарантировал им в будущем – в случае успешной учебы – прием на работу.

Это дало возможность студентам уже на стадии обучения более глубоко вникать в сущность научных проблем своих будущих иссле- дований. Таким образом, строительство ВНИИМЭТом учебного кор- пуса для филиала МГТУ оправдало себя во всех отношениях.

Все это обеспечило быстрый рост численности института, как того требовало решение все новых и новых задач. И уже к началу 1970-х го- дов она превысила тысячу человек – ученых и инженеров, рабочих и служащих. Создавались новые отделы, лаборатории, производствен-

62

ные участки для развития новых направлений исследований и орга- низации производства разработанных материалов. Одновременно продолжалось строительство научных и производственных корпусов института, были приняты в эксплуатацию корпус вакуумной плавки металлов и станция для производства газообразных водорода и ки- слорода, энергетический корпус с установками для получения жид- кого азота (1967). И, наконец, в 1972 г. строительство ВНИИМЭТа было полностью завершено: его производственные площади в итоге составили около сорока тысяч квадратных метров.

Однако скоро самой жизнью перед институтом был поставлен во- прос о необходимости продолжения строительства и создания спе- циализированного завода по серийному производству новых мате- риалов, потребность в которых быстро нарастала. По темпам роста объемов производства МЭП СССР опережало все другие отрасли отечественной промышленности. Но прежде чем рассказать об этом, приведем примеры хотя бы нескольких наиболее важных разработок ВНИИМЭТа.

Первым испытанием института на прочность, т.е. способность быстро решать сложные научно-технические проблемы, стала задача по разработке технологии и организации производства платинита (платинит – двухслойная проволока с сердечником из сплава железо– никель, покрытого тонким слоем меди) для токовводов, впаиваемых

встеклянную оболочку электронных ламп. Он имеет примерно такой же температурный коэффициент расширения, как у платины и стек- ла, и поэтому замена им обычно используемой дорогостоящей пла- тины должна была обеспечить ее значительную экономию (потреб- ность в материале составляла несколько тонн). В итоге технология производства платинита с требуемыми свойствами была разработана

внашем институте и уже в 1966 г. внедрена на заводе «Кристалл» в Орджоникидзе (ныне Владикавказ).

В1966 г. ВНИИМЭТу была поручена разработка позолоченной плющенки (плющенка – лента, изготавливаемая из проволоки мето- дом прокатки; ковар – специальный сплав для спая металла со стек- лом с низким коэффициентом термического расширения) из ковара для организации производства кремниевых транзисторов по методу американской фирмы «Дженерал электрик». Однако первые же опы- ты в электрохимической лаборатории института показали, что обыч- но применяемый процесс гальванического золочения является низ- копроизводительным, а расход золота при планируемых масштабах выпуска транзисторов – слишком большим. Выход был найден в том,

63

что нашими учеными (И.С. Болгов, В.С. Хозиков, Л.Е. Гришманов- ский и др.) впервые в мире был создан более перспективный матери- ал для поточно-механизированного производства транзисторов в пластмассовом корпусе с многослойной лентой: никель–ковар– никель с узкой полосой золота, изготавливаемая методом прокатки. Каждый слой этой ленты имеет свое назначение: золото служит для напайки кристаллов кремния, ковар обеспечивает согласование теп- лового расширения кремния и ленты, никель – защиту выводов от коррозии. Предложенные нашими специалистами технологии созда- ния многослойных лент с многорядным полосчатым плакированием значительно повысили производительность труда.

Работа в этом направлении получила очень широкое развитие: в Калуге была разработана базовая технологическая линия по произ- водству ленточных многослойных материалов холодным плакирова- нием. На основе таких лент, в том числе с заменой золота на алюми- ний, электронной промышленностью СССР ежегодно выпускались многие миллионы полупроводниковых приборов и интегральных микросхем: уже к началу 1980-х годов экономия за счет их использо- вания составила пятьдесят пять тонн золота!

В 1967 г. перед институтом были поставлены новые, не преду- смотренные проектом задачи по выращиванию полупроводниковых монокристаллов и эпитаксиальных структур. Решение этих задач бы- ло поручено физическому отделу Виктора Владимировича Лебедева, преобразованному в отдел полупроводниковых материалов. Несмот- ря на огромные трудности становления нового направления (отсут- ствие опыта, оборудования и т.д.), именно тогда начала формиро- ваться замечательная в скором будущем калужская школа специали- стов полупроводникового материаловедения. Уже первые работы по получению германиевых эпитаксиальных слоев на подложках из кремния позволили создать ряд первых отечественных электронных приборов нового типа – лавино-пролетных и параметрических дио- дов, быстродействующих транзисторов.

Необходимо отметить, что в дальнейшем главные задачи ВНИИМЭТа в области полупроводниковых материалов были связа- ны уже не с «классическими» элементарными полупроводниками – германием и кремнием, а с более сложными монокристаллическими структурами на основе бинарных полупроводников. Первые успехи в технологии получения бинарных полупроводников привели к созда- нию новых уникальных приборов – полупроводниковых лазеров, светоизлучающих диодов, фотоэлементов, приборов ночного виде-

64

ния. Однако эффективность этих приборов была еще недостаточной для широкого использования.

Именно поэтому основным вектором развития в институте полу- проводникового материаловедения стало выращивание монокри- сталлов арсенида галлия большого диаметра, аттестация их свойств и изготовление из них пластин для эпитаксии – создания гетеропере- ходов или гетероструктур. Аналогичные работы проводились также с другими бинарными полупроводниками. В результате во ВНИИМЭТе был разработаны эпитаксиальные структуры на основе твердых растворов, предназначенные для оптоэлектронных и фото- электронных приборов, инфракрасных приборов ночного видения. Всему этому предшествовала разработка технологий получения осо- бо чистых исходных веществ для роста кристаллов и структур.

Одним из необходимых компонентов производства полупровод- никовых приборов и интегральных схем является водород сверхвы- сокой частоты. Из всех методов его получения единственно прием- лемым является метод селективной диффузии атомов водорода через тонкие металлические перегородки. Давно известно, что из всех эле- ментов периодической системы наиболее эффективен для этого пал- ладий – один из драгоценных металлов платиновой группы, однако особенности его свойств не позволяют использовать его в промыш- ленных масштабах.

Проведя огромный комплекс исследований по влиянию различ- ных элементов на свойства палладия, наши ученые (В.А. Пугачев, Е.И. Николаев и др.) разработали новый сплав на основе палладия, серебра, рутения и бора, по совокупности свойств превосходящий все зарубежные аналоги. На его основе были разработаны и внедре- ны в производство на институтском заводе трубчатые фильтры глу- бокой очистки водорода производительностью 4 и 10 м3/ч, вскоре получившие государственный Знак качества.

Из большого числа разработанных в институте материалов для катодов электровакуумных и газоразрядных приборов выделим лишь несколько. Во-первых, это новые эффективные вторично- электронные эмиттеры типа «металл–оксид», изготавливаемые мето- дом холодного прессования и последующего спекания, которые со- храняют оптимальные параметры при мощной электронной бомбар- дировке. На их основе в отечественной электронной промышленно- сти были созданы новые магнетронные усилители для радиолокаци- онных станций с антенными фазированными решетками. Во-вторых, это ряд электродных сплавов сложного состава для ламп высокоин-

65

тенсивного света, предназначенных для освещения крупных поме- щений, открытых пространств (стадионы, карьеры и т.п.) и отдель- ных предметов. Их высокая стойкость к разрушению в условиях га- зового разряда низкого давления обеспечила повышение долговечно- сти приборов до 100 00 часов!

И, наконец, это холодные катоды для мощных гелий-неоновых ла- зеров, работы по которым были начаты в 1969 г. Несмотря на отсут- ствие научных заделов по этому направлению, в самые короткие сроки была разработана и внедрена в производство технология изго- товления полых цилиндрических катодов на основе высокочистого бериллия. Они характеризуются высокими термодинамической ус- тойчивостью и эмиссионными параметрами.

Наряду с научной институт проводил также активную промыш- ленную политику: завершающей стадией любой разработки нового материала было его внедрение в производство с удовлетворением всей потребности электронной промышленности в этом материале. Несмотря на внедрение части из них на заводе «Кристалл», нарастала необходимость организации собственных производственных участ- ков на площадях института для опытного производства вновь разра- ботанных материалов при соответствующих научных отделах.

По нашему предложению в декабре 1968 г. был создан завод при ВНИИМЭТе, на который были возложены задачи серийного произ- водства материалов, разрабатываемых институтом. На завод были переданы со всем оборудованием ранее созданные в институте уча- стки по производству фильтров водорода, плакированных лент, ряда катодных материалов, германиевых эпитаксиальных структур.

Но это было лишь частичным решением вопроса, так как только за пять лет годовой объем производства завода возрос более чем в 7 раз. Это вызывало необходимость передачи ему все новых и новых площадей института. Поэтому уже в 1973 г. на коллегии МЭП СССР

автором был поставлен вопрос о необходимости строительства в Ка- луге отдельного специализированного завода для производства элек- тронных материалов по разработкам института..

Учитывая продолжающееся бурное развитие электроники и стра- тегические интересы развития самой Калуги, Совет Министров

СССР в 1977–1978 гг. издал два распоряжения, в которых поддержал предложения министерства о строительстве в Калуге на правом, ра- нее не освоенном берегу реки Оки, комплекса производственных зданий и энергетических сооружений для обеспечения массового производства материалов электронной техники и технологического

66

оборудования, а также жилого массива на 150 тыс. жителей. Факти- чески в городе создавался крупный центр электронного материало- ведения со всей необходимой инфраструктурой.

Первое, что интересовало МЭП – это научный и кадровый потенци- ал института, его возможности справиться с решением предстоящих задач. Следует отметить, что институт к этому времени был отлично оснащен самым современным технологическим и исследовательским оборудованием. Второе – это осмотр будущей промышленной площад- ки, оценка возможностей дальнейшего ее расширения в случае необхо- димости. Строительство на Правобережье было начато в 1978 г., а через два года был введен в эксплуатацию первый производственный кор- пус для завода специального машиностроения «ЭЛМАТ», созданно- го на базе машиностроительного цеха института. В феврале 1981 г. завод при ВНИИМЭТе был преобразован в завод специальных мате- риалов общеотраслевого применения – «Аметист». Через месяц было создано ПО «Гранат», в состав которого вошли завод «ЭЛМАТ» в качестве головного предприятия, ВНИИМЭТ, завод «Аметист» и ОКБ машиностроения, созданное на базе конструкторского отдела ВНИИМЭТа. Таким образом, на этом этапе своего развития институт стал основой всех трех новых предприятий ПО «Гранат», передав в их ведение весь кадровый и технический потенциал своих соответст- вующих подразделений и поддержав тем самым прекрасные тради- ции ленинградского и харьковского физтехов.

С того времени усилия ВНИИМЭТа были сосредоточены на ре- шении задач в области создания новых материалов для новых поко- лений электронных приборов в микро- и оптоэлектронике, СВЧ- и ла- зерной технике, радио- и телевизионной промышленности, на разра- ботке технологий и внедрении их в серийное производство. К 1992 г. заводом «Аметист» выпускалось более 240 наименований материа- лов, разработанных в институте.

В условиях перехода к рыночной экономике, когда ПО «Гранат» перестало существовать как единое целое, когда завод «Аметист» был признан банкротом, когда практически полностью было пре- кращено бюджетное финансирование института и открыты границы продукции зарубежных электронных фирм, возникла необходимость перехода ВНИИМЭТа на новую концепцию деятельности. Она за- ключалась в восстановлении на площадях института производствен- ной базы по основным направлениям его разработок с ориентацией на возможность выхода на зарубежный рынок, в разработке техноло- гии комплексной переработки галлий- и мышьяк-содержащих отхо-

67

дов производства монокристаллов и эпитаксиальных структур со- единений А3 В5, в разработке и освоении в производстве новых видов металлических, электродных и других материалов. В итоге в настоя- щее время более 60 % объема выпускаемых материалов идет на экс- порт. Институт работает стабильно, ежегодный рост объемов состав-

ляет 105…120 %.

Как один из лучших институтов бывшего Министерства элек- тронной промышленности, НИИМЭТ (утративший после распада

СССР статус Всесоюзного НИИ) был включен в качестве государст- венного предприятия в состав ОАО «Российская электроника» Рос- сийского агентства по системам управления,

В1998 г. предприятие преобразовано в ОАО «НИИМЭТ», кото- рое сегодня является ведущим в стране предприятием по выпуску полупроводниковых, эмиссионных, катодных материалов и аморф- ных магнитомягких лент для электронных приборов, а также особо чистых материалов (галлий и мышьяк).

Внастоящее время, продолжая традиции ВНИИМЭТа, его право- преемник ОАО «НИИМЭТ» проводит исследования и разработки по принципиально новым направлениям в области материалов элек- тронной техники. Как достигнутые результаты, так и потенциальные возможности в разработке новых конкурентоспособных на мировом рынке материалов для электроники дают все основания относить НИИМЭТ к числу ведущих научных учреждений нашей области.

Несмотря на определенные потери, в институте удалось сохранить основной состав научных сотрудников и инженерно-технических ра- ботников по ведущим направлениям. Институт получил аккредитацию как научное учреждение, сейчас в нем работают 2 доктора наук и 21 кандидат наук; общая численность коллектива составляет 450 человек. Более 50 сотрудников награждены золотыми, серебряными и бронзо- выми медалями ВДНХ, восемь наиболее значимых работ отмечены золотыми медалями международной Лейпцигской ярмарки. В по- следние годы газоразрядные лампы высокого давления, оснащенные металлооксидными электродами ОАО «НИИМЭТ», получили золо- тые и платиновые знаки выставки «Всероссийская марка (III тысяче- летие). Знак качества XXI века».

На Правобережье строительство объектов ПО «Гранат» после распа- да СССР в 1991 г. практически полностью прекратилось. Однако к это- му времени здесь уже было построено еще несколько крупных произ- водственных и служебных корпусов, котельная, прекрасное школьное здание, два детских сада, культурно-спортивный комплекс.

68

На площадях бывшего ПО «Гранат» в середине 1990-х годов на- шли свою рыночную нишу около десяти промышленных предпри- ятий и учреждений. Крупнейшими градообразующими предпри- ятиями Правобережья являются ОАО «ЭЛМАТ» и ЗАО «Коралл», возглавляемые Леонидом Александровичем Мееровичем и Владимиром Евгеньевичем Дудиным. Оба эти крупные предприниматели – также бывшие сотрудники ВНИИМЭТ, продукция их предприятий является лауреатом многих конкурсов товаров народного потребления.

Особое место в ряду правопреемников ВНИИМЭТа на Правобе- режье занимает Научно-исследовательский центр «Космическое ма- териаловедение» Института кристаллографии имени А.В. Шубнико- ва. РАН – единственное научное учреждение Российской Академии наук в Калуге. Дата его основания – 1987 г. Его возглавляет Борис Георгиевич Захаров – доктор технических наук, заслуженный дея- тель науки России, он более 15 лет проработал во ВНИИМЭТе в должностях начальника лаборатории, а затем – отдела. Почти все ведущие ученые и специалисты НИЦ КМ также прошли научную школу нашего института, работали в нем многие годы, защищали диссертации, приобретали бесценный опыт научного творчества.

Таким образом, ВНИИМЭТ за годы своего развития стал не толь- ко одним из самых крупных градообразующих центров Калуги, ро- доначальником нескольких новых предприятий, но и создателем мощного кадрового потенциала для науки, образования, промыш- ленности, органов управления.

Очевидно, что такое широкое представительство ученых в орга- нах власти, особенно на областном уровне, положительно влияло на научную политику, способствовало сохранению в пределах имев- шихся возможностей крупного научного потенциала нашей области. Трудно переоценить в этом плане инициативу А.В. Дерягина по соз- данию в Калуге автономной некоммерческой организации «Калуж- ский научный центр», президентом которой он был избран.

Во всем отмеченном выше, полагаю, есть и частица моей души. И мне приятно, что в 2001 г. по представлению коллектива НИИМЭТа Город- ская дума за выдающийся вклад в социальное развитие города Калуги присвоила первому научному директору ВНИИМЭТ Ф.И. Бусолу высо- кое звание «Почетный гражданин города Калуги».

И последнее, что хотелось бы подчеркнуть: не только НИИ мате- риалов электронной техники, но и ни один из других ведущих науч- ных центров Калужской области не «канул в лету» в трудный период перехода к рыночной экономике. Хотя и с потерями, но они сохрани-

69

ли себя как научные организации того же профиля, не растеряли свой базовый кадровый потенциал и сегодня продолжают исследова- ния и разработки по актуальным проблемам науки и техники.

Хронология событий, связанных с ВНИИМЭТом

1963 – начало строительства института.

1964, 23 ноября – ВНИИМЭТ введен в число действующих пред- приятий.

1965, март – в институте начаты работы по созданию новых мате- риалов на основе металлов и сплавов.

1967 – перед институтом поставлены задачи по получению новых полупроводниковых материалов.

1968, 10 декабря – создан завод при ВНИИМЭТе.

1969 – сдана в эксплуатацию первая очередь главного корпуса ВНИИМЭТа.

1971 – ВНИИМЭТу поручен выпуск отраслевого журнала «Элек- тронная техника». Серия «Материалы».

1972 – завершено строительство ВНИИМЭТа.

1977 – Совет Министров СССР принял решение о строительстве в Калуге на правом берегу реки Оки промышленного комплекса для производства материалов электронной техники и спецтехнологиче- ского оборудования,

1980 – введен в эксплуатацию первый корпус завода специально- го машиностроения «ЭЛМАТ».

1981, 12 февраля – завод при ВНИИМЭТе преобразован в завод специальных материалов «Аметист».

1981, 20 марта – создано производственное объединение «Гра- нат», в которое вошли завод «ЭЛМАТ», ВНИИМЭТ, «Аметист».

1981– работы ВНИИМЭТа удостоены Государственной премии

СССР.

1998 – образовано ОАО «НИИМЭТ».

70