Ученые ПГУ разрабатывают уникальные датчики вакуума

«Разработка фундаментальных подходов по управлению структурой и сенсорным откликом многокомпонентных оксидных наноматериалов, чувствительных к изменению давления окружающей среды» — так называется проект, над которым в настоящее время трудится коллектив ученых Пензенского государственного университета под руководством заведующего кафедрой нано- и микроэлектроники доктора технических наук, профессора Игоря Аверина. Одним из перспективных направлений проекта является создание сверхновых датчиков вакуума.

«Приборы, содержащие вакуумные элементы, наполненные газом с давлением ниже атмосферного, широко распространены как в быту, так и в промышленной технике. Это электронно-лучевые трубки, индикаторы, отображающие информацию, элементы усилителей для электрогитар, усилительные лампы радиопередатчиков, герметичные корпусы микросхем и многое другое. Промышленное использование вакуумных элементов исчисляется сотнями и тысячами наименований», — разъясняет актуальность тематики ответственный исполнитель проекта, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры нано- и микроэлектроники ПГУ Андрей Карманов.

Понятно, что для каждого вышеназванного элемента или прибора необходим контроль уровня давления, поэтому большой практический интерес представляет создание специальных контроллеров, или датчиков вакуума. Сегодня для измерения давлений ниже атмосферного используется множество разнообразных устройств, в основе функционирования которых лежат такие физические явления, как, например, ионизация молекул разряженного газа, деформация упругой мембраны и т.п. Однако известные ныне датчики вакуума не полностью удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям. В частности, потому, такие требования зачастую приводят к необходимости создания устройств, обладающих взаимоисключающими характеристиками: например, в случаях, когда необходима сверхвысокая чувствительность при сверхмалых массогабаритных размерах.

По словам Андрея Карманова, хорошей альтернативой традиционным подходам является использование в качестве чувствительных элементов датчиков вакуума наноматериалов с уникальной структурой, обеспечивающей высокую чувствительность. Однако, чтобы «настроить» эти наноматериалы на отклик к разреженному воздуху, необходимо преодолеть множество трудностей, связанных с управлением дизайном и составом этих материалов. Научный коллектив ПГУ занимается решением именно этих задач. Следует отметить, что, несмотря на большой интерес к данной тематике со стороны зарубежных исследователей, в России это направление практически не развито.

«Мы сумели разобраться, как происходит самосборка наноматериала в широком диапазоне температур и исходных составов и поняли, как правильно управлять получением наноматериалов для достижения нужного строения. Дополнительно нам удалось получить такие материалы без использования высокотемпературного отжига, что открыло дорогу к получению таких датчиков на гибких легкоплавких подложках. Теперь перед научным коллективом стоит задача получить большую серию образцов и максимально полно исследовать их для адаптации к датчикам вакуума», — рассказал Андрей Карманов.

Проект «Разработка фундаментальных подходов по управлению структурой и сенсорным откликом многокомпонентных оксидных наноматериалов, чувствительных к изменению давления окружающей среды» поддержан Российским фондом фундаментальных исследований.