В 1987 году для развертывания фундаментальных исследований по высокотемпературной сверхпроводимости по инициативе Константина Константиновича Лихарева и Александра Турсуновича Рахимова, поддержанной академиком Евгением Павловичем Велиховым, была создана научно-исследовательская лаборатория «Криоэлектроника». Контроль за выполнением приказа был возложен на тогда еще первого проректора МГУ В.А. Садовничего.

Спектр исследований, выполненных лабораторией, оказался существенно шире запланированного и за прошедшие 25 лет были разработаны также методы изготовления и исследования самых разнообразных наноструктур и создания уникальных устройств на их основе.

В конце 80-х годов лаборатория одновременно с ведущими лабораториями мира в США, Швеции, Голландии начала пионерские исследования наноразмерных объектов, созданных на основе оригинальных методов с использованием технологических процессов традиционной микроэлектроники. В течении 15 лет лаборатория занимала лидирующее положение в мировой науке в области исследования коррелированного транспорта квантов магнитного потока и электрического заряда в наноструктурах.

В нашей лаборатории были созданы и исследованы квантовые магнитометры на основе макроскопических квантовых эффектов в низкотемпературных и в высокотемпературных сверхпроводниках, так называемые СКВИДы. Вторым ярким направлением работ, принесшим мировую известность лаборатории явились пионерские теоретические и экспериментальные работы в области быстрой одноквантовой логики на основе джозефсоновских переходов, использующей одиночные кванты магнитного потока для кодирования информации.

Технологическая экспериментальная база, созданная в лаборатории для полного цикла изготовления наноструктур, позволила вести исследования и разработки в области мезоскопической физики и наноэлектроники на мировом уровне, демонстрируя впервые созданные оригинальные устройства, основанные на коррелированном движении квантов магнитного потока и электрического заряда в наноструктурах, устанавливая мировые рекорды в реализации их важнейших характеристик. Так сотрудниками лаборатории криоэлектроники было предсказано [1], открыто и опубликовано [2] явление одноэлектронного коррелированного туннелирования в наноразмерных объектах, а затем о подобном успехе было заявлено американской фирмой AT&T Bell Lab [3].

Лаборатория хорошо известна в научном мире и ведет работы, публикуемые в высокорейтинговых журналах, поднимающие престиж МГУ. Пионерские работы в области одноэлектроники [4,5,6,7] сопровождались установлением мировых рекордов по чувствительности одноэлектронных транзисторов-электрометров [8,9], демонстрацией [10,11,12,13] и применением [14,15] оригинальных наноразмерных устройств нового поколения. Изучение оптических свойств одиночных молекул и наночастиц [16,17,18,19], начатые сравнительно недавно, еще более раширили спектр проводимых исследований. Ведущееся в настоящее время исследование различных устройств сверхпроводниковой электроники, таких как активные электрически малые антенны, усилители гигагерцового диапазона частот с уникальными свойствами, является передовым в мире. Опыт, накопленный в лаборатории, является уникальным и позволяет выполнять на мировом уровне самые современные проекты по разработке, исследованию и созданию оригинальных наноэлектронных устройств для использования в физике, химии, биологии, медицине и технике. Ведущие сотрудники лаборатории имеют высокие значения h-фактора от 9 до 14. Аналогов подобных исследований в учебных учреждениях России нет.

На настоящий момент существенным сдерживающим фактором развития исследований в области физической наноэлектроники и нанотехнологии на физическом факультете МГУ является отсутствие чистого технологического помещения, позволяющего существенно расширить круг решаемых фундаментальных и прикладных задач. Устаревшая технологическая база не позволяет эффективно вести разработки на завершающей стадии исследований — создании прототипов инновационных устройств.

Для устранения этого недостатка в январе 2014 года между Физическим факультетом Московского Государственного Университета имени М.В.Ломоносова, ООО «ОПТЭК» и концерном Carl Zeiss Microscopy GmbH было подписано Соглашение о сотрудничестве, имеющее своей целью, привлечение ведущих ученых и специалистов Физического факультета МГУ к научно-техническим инновационным разработкам Карл Цейсс в области оптического и прецизионного приборостроения и создание совместного «Учебно-методического центра литографии и микроскопии» на базе лаборатории Криоэлектроники Физического факультета МГУ. В настоящее время центр литографии спроектирован и находится в состоянии активного строительства. 

Заведующий лабораторией «Криоэлектроника», профессор О.В. Снигирев.

Список цитируемых публикаций

[1] А.В. Аверин. К.К. Лихарев. “Когерентные осцилляции в малых  туннельных контактах”, ЖЭТФ, 90, 733 (1986).
[2] Л.С. Кузьмин, К.К. Лихарев. “Прямое экспериментальное наблюдение дискретного коррелированного одноэлектронного туннелирования” Письма в ЖЭТФ, 45, 389 (1987).
[3] T.A. Fulton, G.J. Dolan. “Observation of single-electron charging effects in small tunnel junction”, Phys. Rev. B, 59, 109 (1987).
[4] A.B. Zorin, F.-J. Ahlers, J. Niemeyer, T. Weimann, and H. Wolf, V.A. Krupenin and S.V. Lotkhov “Background charge noise in metallic single-electron tunneling“, Phys. Rev. B, 53(20), 13682 (1996).
[5] V.A. Krupenin, S.V. Lotkhov, H. Scherer, Th. Weimann, A.B. Zorin, F.-J. Ahlers, J. Niemeyer, and H. Wolf. “Charging and heating effects in a system of coupled single-electron tunneling devices”, Phys. Rev. B, 59(16), 10778 (1999).
[6] Krupenin V.A., Zalunin V.O., Zorin A.B. “The peculiarities of single-electron transport in granular Cr films”, Microelectronic Engineering 81 (2-4), 217 (2005).
[7] В.О. Залунин, В.А. Крупенин, С.А. Васенко, А.Б. Зорин. “Моделирование одноэлектронных транспортных процессов в тонких гранулированных хромовых пленках”, Письма в ЖЭТФ, 91 (7-8), 436 (2010).
[8] Krupenin V.A, Presnov D.E, Savvateev M.N, et al. “Noise in Al single electron transistors of stacked design”, J. Appl. Phys. 84 (6), 3212 (1998).
[9] Krupenin V.A, Presnov D.E, Zorin A.B, et al. “Aluminum single electron transistors with islands isolated from the substrate”, J. Low Temp. Phys. 118 (5-6), 287 (2000).
[10] Krupenin V.A, Zorin A.B, Savvateev M.N, et al. “Single-electron transistor with metallic microstrips instead of tunnel junctions”, J. Appl. Phys., 90 (5), 2411 (2001).
[11] V.A. Krupenin, D.E. Presnov, V.O. Zalunin, S.A. Vasenko, A.B. Zorin, “Strongly asymmetric single-electron transistor operating as zero-biased electrometer“, Письма в ЖЭТФ, 82 (2), 82 (2005).
[12] Е.С. Солдатов, В.В. Ханин, А.С. Трифонов и др. “Одноэлектронный транзистор на основе кластерной молекулы при комнатной температуре”, Письма в ЖЭТФ, 64, 510 (1996).
[13] В.А. Крупенин, С.В. Лотхов, Д.Е. Преснов. “Факторы нестабильности одноэлектронной памяти при низких температурах в структурах Al/AlOX/Al”, ЖЭТФ, 111, 344 (1997).
[14] Klaffs T., Krupenin V.A., Weis J, et al, “Eddy currents in the integer quantum Hall regime spatially resolved by multiple single-electron transistor electrometers“, Physica E, 22 (1-3), 737 (2004).
[15] M. Chukharkin, A. Kalabukhov, J. Schneiderman, F. Oisjoen, O.V. Snigirev Z. Lay, and D. Winkler. “Properties of HTS superconducting flux transformers fabricated using chemical-mechanical polishing”, Appl. Phys. Lett., 101, 042602-1/5 (2012).
[16] X.-L. Guo, Z.-C. Dong, A.S. Trifonov, S. Mashiko and T. Okamoto, “Role of molecules in tunneling-current-induced photon emission from the surface of a perinone derivative molecular monolayer on Au(100)”, Phys. Rev. B, 68, 113403 (2003).
[17] Z.-C. Dong, X.-L. Guo, A. S. Trifonov, P. S. Dorozhkin, K. Miki, K. Kimura, S. Yokoyama, and S. Mashiko, “Vibrationally Resolved Fluorescence from Organic Molecules near Metal Surfaces in a Scanning Tunneling Microscope”, Phys. Rev. Lett., 92 (8), 086801 (2004).
[18] A.S. Trifonov, I.S. Osad’ko, I.S. Ezubchenko, I.G. Prokhorova, O.V. Snigirev. “Electroluminescence of single CdSe nanocrystal induced by scanning tunneling microscope”, - Optics Comm., 285, 1997, (2012).
[19] I.S. Osad’ko A.S. Trifonov, I.S. Ezubchenko, I.G. Prokhorova. “Fluctuation of electroluminescence intensity of single CdSe nanocrystal excited by scanning tunneling microscope current”, Surface Science, 606, 394 (2012).