Кукушкин, Сергей Арсеньевич

В 1977 году окончил Ленинградский Краснознамённый химико-технологический институт^[5].

В 1982 году защитил диссертацию кандидата наук в области физики твёрдого тела^[6] в Харьковском политехническом институте на кафедре физики металлов и полупроводников (до 1982 г. — кафедра металлофизики).

В 1991 году защитил докторскую диссертацию^[7] в Физико-техническом институте имени А. Ф. Иоффе. В 1996 году ему было присвоено учёное звание профессора по специальности «физика твёрдого тела».

После этого возглавил лабораторию «Структурных и фазовых превращений в конденсированных средах» новосозданного Института проблем машиноведения Российской академии наук.

В 2005 году разработал и запатентовал способ получения плёнки карбида кремния отжигом пористого углерода на поверхности кремния^[8].

В 2008 году опубликовал и запатентовал новый способ получения плёнки карбида кремния в реакции кремния с монооксидом углерода.

В 2012 году опубликовал работу, где впервые произведён нитрид-галлиевый светодиод на кремнии с буферным слоем карбида кремния^[9].

Работает помимо ИПМаш РАН в СПбАУ РАН, где с 2010 года разработал и преподаёт курс лекций «Фазовые переходы», и в СПбГУ в должности ведущего научного сотрудника^[10].

Являлся соучредителем и генеральным директором ООО «Новые кремниевые технологии», получившей грант Сколково. Компания была ликвидирована в 2022 году^[11].

Организовал международные конференции по нуклеации: NPT98, NPT2002, MGCTF’19 — последняя из которых была посвящена памяти В. В. Слёзова^[12][13] — учителя и соавтора.

По состоянию на 2025 год является автором более 480 научных работ. Индекс Хирша по данным РИНЦ составляет 30^[14], по данным Scopus — 29^[15]. Автор более 20 патентов^[16].

По состоянию на 2025 год входит в состав редакционной коллегии научного издания «Известия Российской академии наук. Механика твёрдого тела»^[17].

Отец — Арсений Иванович Кукушкин (1924—2012) — кандидат геолого-минералогических наук^[18], работал во ВСЕГЕИ с 1957 г., ветеран ВОВ — служил в шхерном отряде Кронштадтского МОР КБФ, медаль «За оборону Ленинграда»^[19].

Наличие в домашней коллекции отца окаменелости дерева триасового периода^[2], в котором органические вещества были полностью замещены неорганическими минералами без нарушения изначальной структуры тканей, впоследствии навело Кукушкина на идею использования подобного принципа замещения атомов в химии твёрдого тела.

Мать — Маргарита Кукушкина (1925—2007) — доктор исторических наук^[20], известный археограф-источниковед^[21], зав. Отделом рукописной и редкой книги БАН СССР в 1970—1986 гг., отв. ред. факсимильного воспроизведения Радзивиловской летописи.

К основным научным разработкам относят получение плёнок карбида кремния.

Карбид кремния имеет прочность, теплопроводность, температуры эксплуатации и ширину запрещённой зоны как минимум в 2 раза выше, чем у кремния^[22], что делает его предпочтительной полупроводниковой основой микроэлектроники. Он также обладает радиационной стойкостью, позволяющей применение в космической и ядерной отраслях промышленности^[23]. В оптоэлектронике карбид кремния лучше, чем сапфир, подходит для выращивания высококачественных кристаллов нитрида алюминия и нитрида галлия^[22], за получение которых японцам была вручена Нобелевская премия по физике 2014.

На основе технологии согласованного замещения атомов, в рамках исследований, поддержанных грантами РНФ, были сделаны новые открытия. В 2021 году было зафиксировано явление электролюминесценции в терагерцовом диапазоне из наноструктур карбида кремния, что открывает перспективы для создания новых источников и детекторов ТГц-излучения. В 2021—2022 годах были опубликованы результаты, указывающие на необычные магнитные и электронные свойства созданных плёнок SiC. При комнатной температуре и выше (вплоть до 130°С) были зафиксированы явления, которые авторы интерпретируют как осцилляции Ааронова — Бома, эффект Мейснера и электронные фазовые переходы в когерентное состояние, которое может являться высокотемпературной сверхпроводимостью.

Ещё одно направление деятельности — получение плёнки SiC в реакции Si c CO^[1]. По свидетельству С. А. Кукушкина, открытие реакции далось почти случайно. При формировании плёнки из исходной структуры подложки, ввиду того что межатомное расстояние в SiC на 20 % меньше такового в Si, она начинает сжиматься, а поскольку слой SiC гораздо прочнее Si, то это сжатие приводит не к дефектам в плёнке (как при постепенном наращивании мономолекулярных слоёв стандартной гетероэпитаксией), а к разрыву кремния под плёнкой с образованием пор под ней. Свободно висящая плёнка над пустотами, подобно мосту на сваях, освобождается от деформаций, возникающих из-за несоответствия кристаллических решёток плёнки и подложки, а также наполовину демпфирует деформации, возникающие при остывании композитной пластины из-за разницы в коэффициентах теплового расширения материалов. Таким образом, качественный результат, получаемый искусственно пендеоэпитаксией, при данной хемоэпитаксии возникает естественным образом — система плёнка-подложка при формировании сама пытается избежать пограничного сковывания.

• Соросовский профессор (1997)
• Стипендия Президента РФ для выдающихся учёных (2000)
• Премия РАН им. П. А. Ребиндера (2010) за цикл работ «Химическая самосборка кристаллической поверхности: новый метод направленной нуклеации эпитаксиальных плёнок»^[24]
• Премия правительства Санкт-Петербурга им. А. Ф. Иоффе (2014) за выдающиеся научные результаты в области науки и техники (номинация по физике и астрономии)^[25]
• Заслуженный деятель науки РФ Указом Президента Российской Федерации от 04.07.2016 № 320 «О награждении государственными наградами Российской Федерации»^[26]
• Стипендия Министерства промышленности и торговли РФ (2017) за вклад в создание новой прорывной технологии и разработку современных образцов вооружения, военной и специальной техники^[27]
• Руководитель многих выигранных в разные годы грантов РФФИ, РНФ, программ фундаментальных исследований Президиума РАН и др.

• С. А. Кукушкин, В. В. Слёзов. Дисперсные системы на поверхности твёрдых тел (эволюционный подход): механизмы образования тонких плёнок. СПб: Наука. 1996. — 304 с.
• S.A. Kukushkin, A.V. Osipov. New phase formation on solid surfaces and thin film condensation // Progress in Surface Science 51(1), 1—107 (1996)
• С. А. Кукушкин, А. В. Осипов. Термодинамика и кинетика фазовых переходов первого рода на поверхности твёрдых тел // Химическая физика 15(9), 5—104 (1996)
• С. А. Кукушкин, А. В. Осипов. Процессы конденсации тонких плёнок // Успехи физических наук 168(10), 1083—1116 (1998)
• S.A. Kukushkin, A.V. Osipov. Nucleation kinetics of nano-films. In «Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology», edited by H.S. Nalwa, USA, V. 8, pp. 113—136, ISBN 1-58883-001 (2004)
• S.A. Kukushkin, A.V. Osipov. Nucleation and growth kinetics of nanofilms. In «Nucleation theory and applications», edited by J.W.P. Schmelzer, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, pp. 215—253 (2005)
• S.A. Kukushkin, A.V. Osipov, V.N. Bessolov, B.K. Medvedev, V.K. Nevolin, K.A. Tcarik. Substrates for epitaxy of gallium nitride: new materials and techniques // Review of Advanced Materials Science 16(1), 1—32 (2008)
• С. А. Кукушкин, А. В. Осипов. Фазовые переходы и зарождение каталитических наноструктур под действием химических, физических и механических факторов // Кинетика и Катализ 49(1), 85—98 (2008)
• S.A. Kukushkin, A.V. Osipov. Theory of Phase Transformations in the Mechanics of Solids and Its Applications for Description of Fracture, Formation of Nanostructures and Thin Semiconductor Films Growth // Key Engineering Materials 528, 145—164 (2012)
• С. А. Кукушкин, А. В. Осипов, Н. А. Феоктистов. Химическая самосборка монокристаллической пленки: новый метод направленной нуклеации: от теории до практики // Российский Химический Журнал 57(6), 32—64 (2013)
• V.N. Bessolov, E.V. Konenkova, S.A. Kukushkin, A.V. Osipov and S.N. Rodin. Semipolar gallium nitride on silicon: Technology and properties // Reviews on Advanced Materials Science 38, 75—93 (2014).
• С. А. Кукушкин, А. В. Осипов, Н. А. Феоктистов. Синтез эпитаксиальных плёнок карбида кремния методом замещения атомов в кристаллической решётке кремния // ФТТ 56 (8), 1457 (2014)
• S.A. Kukushkin, A.V. Osipov. Theory and practice of SiC growth on Si and its applications to wide-gap semiconductor films // J. Phys. D: Appl. Phys. 47, 313001 (2014)
• A.V. Osipov, A.S. Grashchenko, S.A. Kukushkin, et al. Structural and elastoplastic properties of β-Ga2O3 films grown on hybrid SiC/Si substrates // Continuum Mechanics and Thermodynamics 30(5), 1059—1068 (2018)^[28]
• S.A. Kukushkin, S.S. Sharofidinov. A New Method of Growing AlN, GaN, and AlGaN Bulk Crystals Using Hybrid SiC/Si Substrates // Physics of the Solid State, 2342—2347 (2019)^[29]
• V.G. Talalaev, S.A. Kukushkin, A.V. Osipov, et al. Ascending Si diffusion into growing GaN nanowires from the SiC/Si substrate: Up to the solubility limit and beyond // Nanotechnology 31(29), 294003 (2020)^[30]
• А. С. Гращенко, С. А. Кукушкин, Ш. Ш. Шарофидинов. Исследования структурных и механических свойств тонких пленок AlGaN на гибридных подложках нано-SiC/Si // Физика и техника полупроводников, 534—537 (2023)^[31]