Материаловедение (Materials Science and Engineering) — междисциплинарный раздел, находящийся на стыке большого числа наук, таких как физика твердого тела, физическая химия, химия, биология, кристаллофизика, сопротивление материалов и многих других. Список далеко не полный и ограничивается лишь областью изучаемых свойств и условий применения того или иного материала. Материаловедение — наука о природе свойств материалов, принципиальных путях управления этими свойствами и разработка материалов различного функционального назначения с оптимальным сочетанием свойств.
Наука о материалах получила свое развитие с древнейших времен и останется одним из наиболее актуальных направлений в будущем. Каждый день человек использует огромное количество всевозможных материалов и устройств на их основе. Практически все эти материалы являются искусственными, а оставшаяся часть натуральных материалов подвергнута той или иной обработке. Методы получения этих материалов, их исследование и обработка с целью получения требуемых эксплуатационных качеств и есть основные задачи материаловеда-исследователя.
Основные задачи, решаемые в рамках материаловедения
Фундаментальные:
- Раскрытие физической сущности явлений, происходящих в материалах при воздействии на них различных факторов;
- Установление зависимости между составом, структурой и свойствами материалов;
- Разработка принципиально новых материалов и методов исследования.
Прикладные:
- Разработка технологических процессов и получение материалов;
- Подбор и получение материалов под конкретную задачу;
- Оценка поведения материала при воздействии на него различных факторов;
- Исследование материалов и готовых изделий с целью повышения их качества и оптимизации технологического процесса.
Кафедра Материаловедения Полупроводников и Диэлектриков готовит специалистов широкого профиля для научной и производственной работы в области аналитических методов исследования, разработки и производства различных материалов, в том числе биосовместимых материалов (полупроводники, диэлектрики, металлы), используемых в микро- и наноэлектронике, оптоэлектронике, солнечной энергетике, силовой электронике и в устройствах отображения информации, в медицине.
Научные направления кафедры:
- Материаловедение объемных и тонкопленочных структур;
- Нанотехнологии и наноматериалы;
- Структура, дефектообразование и их влияние на свойства массивных и тонкопленочных материалов электронной техники;
- Аналитические методы исследования состава, структуры и свойств материала;
- Исследование электрооптических, пьезоэлектрических кристаллов и разработка новых методов исследования;
- Создание оптических метаматериалов, градиентная активная и адаптивная оптика;
- Разработка технологии и создание новых материалов для солнечной энергетики;
- Исследование в области разработки новых лазерных и сцинтилляционных кристаллов и систем;
- Исследование анизотропии акустических свойств кристаллов;
- Разработка сверхтвердых материалов на основе монокристаллических алмазов и алмазоподобных структур;
- Разработка технологии создания и исследования термоэлектрических материалов;
- Разработка биосовместимых функциональных материалов и покрытий и технологии их получения;
- Взаимодействие лазерного излучения с твердыми телами, особенности распространения лазерного излучения в конденсированных средах.
В настоящее время на кафедре работает 48 человек, в том числе:
- 5 профессоров (4 — д.ф-м.н., 1 — д.т.н.);
- 15 доцентов (13 — к.ф-м.н.; 2 — к.т.н.);
- 2 старших преподавателей (1 — к.ф-м.н.; 1 — без ученой степени);
- 3 ассистента;
- 9 человек — учебно-вспомогательный персонал;
- 14 научных сотрудников, из них (1 — д.х.н., 1 — д.ф-м.н., 7 — к.ф-м.н., 2 — вед.н.с., 4 — ст.н.с., 1 — вед.эксп. и др.).
История кафедры МПиД
В 1962 году в «Московском институте стали и сплавов» (МИСиС) на новом факультете Полупроводниковых материалов и приборов в числе первых были созданы кафедры материаловедения полупроводников и кристаллографии.
Кафедра материаловедения полупроводников стала первой в стране кафедрой, создавшей школу материаловедения для подготовки специалистов электронной промышленности.
Для работы на кафедре были приглашены высококвалифицированные работники промышленности, доценты и кандидаты наук: М.М. Самохвалов, М.Я. Дашевский, Б.Е. Левин, В.Т. Бублик, А.Н. Дубровина, Т.Д. Лисовская, А.А. Галаев и другие. Были созданы лаборатории роста кристаллов, микроэлектроники с вакуумным оборудованием для получения и исследования пленок и процессов диффузии, структурная, занимающаяся исследованием структуры полупроводников с использованием дифракционных и оптических методов, метрики, проводящая измерения основных электрофизических параметров полупроводников, ферритов, оснащенная оборудованием для приготовления и термической обработки, измерения основных магнитных параметров ферритов. С 1962 по 1964 г.г. до создания специальной кафедры полупроводниковых приборов кафедра материаловедения полупроводников занималась также проблемами физики и технологии полупроводниковых приборов. На кафедре были разработаны первые новые курсы и практикумы: «Материаловедение полупроводников» и «Методы исследования структуры полупроводников». Программы этих курсов были утверждены Министерством Высшего и среднего специального образования СССР в качестве типовых для специальности «Технология специальных материалов электронной техники». Для студентов старших курсов на кафедре подготовлены и читались шесть спецкурсов: «Выращивание монокристаллов с заданными свойствами и структурой», «Пленочная технология», «Диффузия в полупроводниках», «Поверхностные явления в полупроводниках», «Диффузионные методы исследования структуры и структурных несовершенств», «Свойства, состав и технология получения ферритов. Ферриты для СВЧ».
Основателем и руководителем кафедры был заслуженный деятель науки и техники РФ, профессор, доктор технических наук Семен Самуилович Горелик (1911- 2007). Он прожил долгий и славный жизненный путь: с 16 лет — рабочий, комсомольский работник на строительстве Магнитки в
Научная деятельность С.С. Горелика к 1962 году концентрировалась на проблеме рекристаллизации металлов и сплавов. В июле 1962 года он был назначен на должность первого декана и в короткие сроки сумел организовать новый факультет полупроводниковых материалов и приборов. Семен Самуилович руководил факультетом в течение 10 лет, 25 лет он возглавлял кафедру материаловедения полупроводников. До самой своей смерти в 2007 г. С.С. Горелик читал лекции и вел активную научную работу на кафедре. В соавторстве с М.Я. Дашевским им написан учебник «Материаловедение полупроводников и диэлектриков», не имеющий аналогов в отечественной и мировой литературе.
Семеном Самуиловичем создана научная школа в области металловедения и материаловедения микро- и наноэлектроники. Под его научным руководством и при его огромной помощи в постановке и проведении исследований защищены 15 докторских и 75 кандидатских диссертаций. Исследования, проводимые этой школой, широко известны научной общественности, их результаты до сих пор ежегодно докладываются на отечественных и международных конференциях.
С.С. Гореликом впервые дано определение материаловедения как науки (Изв. вузов. МЭТ. 2003. № 1), в отличие от общепринятого в мире определения — «науки о материалах». Он является автором более 300 научных статей.
По инициативе С. С. Горелика в 1998 г. создан журнал «Известия вузов. Материалы электронной техники», получивший широкое признание.
Деятельность С. С. Горелика в области подготовки высококвалифицированных инженеров и научных работников и развития материаловедения как науки высоко оценена научной общественностью, Министерством высшего образования, Правительством. Он награжден орденами Красной Звезды (1944г.), «Знак Почета» (1980 г.), «Почета» (2002 г.), медалью «За трудовую доблесть» и 12 другими медалями.
Первоначально кафедра выпускала инженеров-физиков с усиленным материаловедческим образованием, а в последствие инженеров электронной техники по специальности «Полупроводники и диэлектрики». Дипломники специализировались по следующим профилям: материаловедение полупроводников (влияние состава, структуры и технологических воздействий на свойства); методы исследования структуры полупроводников; магнитные полупроводники — ферриты. К 1969 году кафедра выпустила уже более 300 инженеров и подготовила 6 кандидатов наук.
Организатором и первой заведующей кафедры кристаллографии была выдающийся ученый-кристаллограф, проф., доктор физико-математических наук Марианна Петровна Шаскольская
В 1962 г. в Московском институте стали и сплавов был создан факультет — «Полупроводниковые материалы и приборы», и Марианна Петровна становится организатором и заведующей кафедрой кристаллографии — первой подобной кафедрой в техническом вузе Советского Союза. Это одна из самых ярких и интересных страниц в ее биографии. Тогда, в период становления отечественной электроники, в большом количестве потребовались специалисты по материалам этой промышленности — полупроводниковым и диэлектрическим кристаллам. Кому, как не ей и проф. С.С. Горелику, первому декану нового факультета, было взяться за решение этой задачи? И М.П. вложила в создание кафедры свой огромный организаторский талант, душу, а главное — умение находить и привлекать к делу специалистов, умнейших и талантливейших людей, работавших в области кристаллографии и кристаллофизики, заражая их своим интересом и энтузиазмом.
М.П. возглавляла кафедру кристаллографии до 1972 года, а затем, передав ее своему ученику профессору А.А. Блистанову, оставалась профессором этой кафедры до последних дней своей жизни. В 1988 году по постановлению ЮНЕСКО имя М.П. Шаскольской внесено в сборник «47 выдающихся женщин-физиков мира».
Александр Алексеевич Блистанов
Награжден Орденом Трудового Красного Знамени. А.А. Блистанов в течение 15 лет являлся председателем Ученого Совета при МИСиС и членом Ученого Совета при ИК РАН по присуждению ученых степеней, председателем научно-методической комиссии Министерства образования РФ по направлению «Техническая физика». Много лет А.А. Блистанов активно работал в редколлегии журнала «Известия ВУЗов. Материалы электронной техники», был членом оргкомитетов ряда международных научных конференций по физике кристаллов. Под его руководством были разработаны учебные планы и программы для подготовки инженеров по специализации «Материалы и компоненты квантовой электроники и оптоэлектроники», бакалавров по направлению «Техническая физика» и магистров по программе «Физика кристаллов оптики и акустоэлектроники». По его предложению и при непосредственном руководстве кафедра физики кристаллов была сориентирована на выпуск специалистов в области квантовой электроники и акустоэлектроники. А.А. Блистанов явился инициатором создания
С 1988 г. по 1998 г. кафедрой Материаловедения полупроводников заведовал профессор доктор физико-математических наук Аули Александрович Галаев
В настоящее время заведующим кафедрой является профессор доктор физико-математических наук, лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники, директор ФГУП «Гиредмет», директор и создатель центра коллективного пользования «Материаловедение и металлургия» Юрий Николаевич Пархоменко.
Ю.Н. Пархоменко — крупный ученый в области физикохимии и технологии неорганических материалов, аналитических методов исследования состава и свойств неорганических и органических материалов, физического материаловедения, автор более 200 научных работ, среди которых 3 монографии, 5 патентов, авторские свидетельства. Им созданы: уникальные методы диагностики, физико-химические основы технологии материалов на основе кремния и его соединений, один из самых известных центров исследования строения, состава и свойств неорганических веществ и материалов.
Ю.Н. Пархоменко ведёт большую научно-организационную и педагогическую работу в качестве заведующего кафедрой «Материаловедение полупроводников и диэлектриков» МИСиС, главного редактора журнала Известия высших учебных заведений «Материалы электронной техники», члена редакционной коллегии научно-технического журнала «Наноиндустрия», зам. председателя диссертационного Совета Д. 212.132.06 при МИСиС, члена диссертационного Совета Д. 217.043.01 при «Гиредмете». Под научным руководством Пархоменко Ю.Н. защищены 6 кандидатских и 1 докторская диссертация.