Кукушкин, Сергей Арсеньевич
Серге́й Арсе́ньевич Куку́шкин (9 марта 1954, Ленинград, РСФСР, СССР — 25 августа 2026) — российский физик и химик, специалист в области кинетической теории фазовых переходов первого рода, роста тонких пленок и наноструктур, лауреат государственных премий за открытие, объяснение, и внедрение в производство топохимической реакции монооксида углерода (угарного газа) с поверхностью кремния по принципу эндотаксиальной (хемоэпитаксиальной) самосборки замещающих атомов с образованием наноплёнки карбида кремния[1][2], которая может стать основой интегральных микросхем, дополнив или заменив кремний[3][4].
Общие сведения
| Кукушкин Сергей Арсеньевич | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Дата рождения | 9 марта 1954 | ||||||
| Место рождения | |||||||
| Дата смерти | 25 августа 2026 (72 года) | ||||||
| Страна | |||||||
| Научная сфера | фазовые переходы, тонкие плёнки, гетероструктуры | ||||||
| Место работы | ИПМаш РАН, СПбАУ РАН, СПбГУ | ||||||
| Образование | Ленинградский технологический институт имени Ленсовета | ||||||
| Учёная степень | доктор физико-математических наук (1992) | ||||||
| Учёное звание | профессор (1996) | ||||||
| Ученики | Андрей Викторович Осипов | ||||||
| Награды и премии |
|
||||||
| Сайт | ipme.ru/ipme/labs/phase/… | ||||||
Биография
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.
Являлся автором более 480 научных работ. Индекс Хирша по данным РИНЦ составляет 30[14], по данным Scopus — 29[15]. Автор более 20 патентов[16].
Умер 25 августа 2026 года.
Семья
Отец — Арсений Иванович Кукушкин (1924—2012) — кандидат геолого-минералогических наук[17], работал во ВСЕГЕИ с 1957 г., ветеран ВОВ — служил в шхерном отряде Кронштадтского МОР КБФ, медаль «За оборону Ленинграда»[18].
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[19], известный археограф-источниковед[20], зав. Отделом рукописной и редкой книги БАН СССР в 1970—1986 гг., отв. ред. факсимильного воспроизведения Радзивиловской летописи.
Научная деятельность
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[21], что делает его предпочтительной полупроводниковой основой микроэлектроники. Он также обладает радиационной стойкостью, позволяющей применение в космической и ядерной отраслях промышленности[22]. В оптоэлектронике карбид кремния лучше, чем сапфир, подходит для выращивания высококачественных кристаллов нитрида алюминия и нитрида галлия[21], 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.
Награды и премии
- 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»[23]
- Премия правительства Санкт-Петербурга им. А. Ф. Иоффе (2014) за выдающиеся научные результаты в области науки и техники (номинация по физике и астрономии)[24]
- Заслуженный деятель науки РФ Указом Президента Российской Федерации от 04.07.2016 № 320 «О награждении государственными наградами Российской Федерации»[25]
- Стипендия Министерства промышленности и торговли РФ (2017) за вклад в создание новой прорывной технологии и разработку современных образцов вооружения, военной и специальной техники[26]
- Руководитель многих выигранных в разные годы грантов РФФИ, РНФ, программ фундаментальных исследований Президиума РАН и др.
Избранная библиография
- 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)[27]
- 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)[28]
- 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)[29]
- 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)[30]
Примечания
Ссылки
- Профиль С. А. Кукушкина на сайте ИПМаш РАН
- Страница С. А. Кукушкина на сайте СПбНЦ РАН
- Профиль С. А. Кукушкина в системе «ИСТИНА»