Уникальная технология получения полупроводниковых структур на основе соединений А3В5, А4В4 и их твердых растворов, разработанная в НИИ «Микроэлектроника и нанотехнологии», позволяет создавать наноразмерные образцы, содержащие квантовые ямы и точки. Исследования в области физики формирования и модификации наноструктур на основе А3В5, А4В4 и их твердых растворов вносят вклад в создание элементной базы нового поколения приборов, работающих в экстремальных условиях эксплуатации (высокие температуры, химически агрессивные среды, повышенный радиоактивный фон), что является одной из наиболее актуальных задач современной электронной техники.

В настоящее время существует большая потребность в полупроводниковых материалах, стойких к воздействию высокой температуры, радиации, агрессивных сред, способных излучать и поглощать энергию в коротковолновой области спектра излучения. Наиболее перспективными в этом отношении являются бинарные соединения А3В5, А4В4 и их твёрдые растворы карбида. Тематика научно-исследовательских работ, проводимых в НИИ, охватывает как разработку технологий формирования объемных кристаллов, слоев с различной атомной структурой полупроводниковых соединений А3В5, А4В4 и их твердых растворов, так и гомо- и гетероструктур, многослойных композиций для приборных приложений. Поэтому результаты НИР могут быть применены для разработки приборов нового поколения с повышенными рабочими напряжениями и плотностями токов, способными работать в экстремальных условиях.

Лаборатории НИИ оснащены современным технологическим и аналитическим оборудованием, позволяющим существенно улучшить качество проводимых исследований. Приборная база лабораторий НИИ активно используется в учебном процессе для подготовки специалистов в области электроники, микросистемной техники, материаловедения и т.д. 

В НИИ созданы все условия для эффективного воспроизводства научных и научно-педагогических кадров и закрепления молодежи в сфере науки и образования, а также условия для развития науки и инновационных идей. Коллектив НИИ принимает активное участие в подаче заявок и выполнении научных целевых федеральных программ, конкурсов и грантов.

В настоящее время научные подразделения НИИ ведут фундаментальные и прикладные исследования по современным направлениям в области физики конденсированного тела, физики полупроводников. Активно развиваются фундаментальные и прикладные исследования в области создания, исследования и применения наноструктурированных материалов для нано- и оптоэлектроники, создания твердотельных лазеров. Создаются новые методики тестирования наноструктурированных материалов, изделий, в том числе биообъектов.

На основе сложившейся практики тесного взаимодействия образовательного и научно-исследовательского процессов НИИ успешно сотрудничает с ведущими научными институтами России.

Ярким примером сотрудничества служат развёрнутые в НИИ совместные с ФГУП «ГИРЕДМЕТ» пионерские исследования в области ионно-лучевого легирования эпитаксиальных слоев полупроводников в процессе роста, положившие начало новой технологии создания полупроводниковых приборов методами ионной имплантации.

НИИ входит в Национальный технический комитет 441 (ТК 441), работающий в координации с Международными техническими комитетами по стандартизации в нанотехнологиях. Куратором Национального ТК 441 в России является Научно-исследовательский центр по изучению свойств поверхности и вакуума (НИЦПВ). Генеральный директор НИЦПВ, д.ф.-м.н., профессор П.А. Тодуа посещал НИИ «Микроэлектроники и нанотехнологий».

Целью ТК 441 является стандартизация в области нанотехнологий, включающих в себя:

- понимание и управление процессами и свойствами материалов в нанометровом диапазоне, как правило, для размеров менее 100 нанометров по одной или более координат, где учет размерных явлений обычно приводит к новым применениям;

- использование свойств материалов нанометрового диапазона, которые отличаются от свойств как отдельных атомов и молекул, так и от свойств объемных материалов, для создания более совершенных материалов, приборов и систем, реализующих эти новые свойства.

В рамках сотрудничества с НИЦПВ в НИИ были выполнены работы по разработке установления ГОСТА для базисного эталона единицы длины в диапазоне 1 нм – 100 мкм на основе зондовой микроскопии и лазерной интерферометрии.

Совместные исследования НИИ проводит и с ЗАО «НТ-МДТ», коллектив которого обладает большим опытом и знаниями в области нанотехнологий. Реализация опыта и знаний вылилась в обеспечение исследователей приборами, способными решать всевозможные задачи, лежащие в области изучения объектов нанометровых размеров. Компания NT-MDT была основана в Зеленограде - центре Российской микроэлектроники. Разработка приборов основывается на комбинации технологии МЭМС, использовании новейших программных продуктов, высококачественных микроэлектронных компонентов и прецизионной механики. Генеральный директор НТ-МДТ В.А. Быков был выбран Президентом НОР на 2010–2011гг. В.А. Быков также был гостем института.

Для совместных научных исследований сотрудники НИИ и аспиранты кафедры микроэлектроники ДГТУ используют технологическое и аналитическое оборудование ФГУП «ГИРЕДМЕТ».

В НИИ проводятся исследования в области получения стойких к воздействию радиации материалов, в частности по созданию и модификации физических свойств многофункциональных, наноструктурированных материалов с помощью методов ионной имплантации, термического испарения, ионного распыления. Совместно с коллективом кафедры материалов электронной техники Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (рук. – член-корреспондент РАЕН, профессор, доктор технических наук Кузнецов Геннадий Дмитриевич), сотрудники НИИ реализуют практические результаты эффектов ионного воздействия и применения низкотемпературной плазмы для получения и травления микро- и наноразмерных пленочных гетерокомпозиций.

Одним их приоритетных научных направлений НИИ является получение и исследование свойств функциональной керамики на основе карбида кремния. Признанный лидер в этой области, как в России, так и за рубежом - ФГУП ОНПП «Технология», генеральным директором которого является А.Н. Силкин. ФГУП ОНПП «Технология» является одним из общероссийских центров по разработке нанотехнологий. На предприятии разрабатываются и используются нанотехнологии для получения конструкционных материалов с заданными свойствами. Изучение параметров полученных материалов и изделий на их основе проводится на уникальном измерительном оборудовании аналитического центра ФГУП ОНПП «Технология».

Для реализации уникальных свойств керамических материалов, получаемых в НИИ (руководитель – к. ф.-м. н., доцент Г.Д. Кардашова) привлекается кадровый потенциал управления развития перспективных исследований Национального исследовательского ядерного университета (МИФИ), (руководитель - Н.И. Каргин, д.т.н., профессор). Следует отметить, что ректор МИФИ М.Н. Стриханов и начальник управления развития перспективных исследований Национального исследовательского ядерного университета (МИФИ), Н.И. Каргин также посещали НИИ «МиН».

В настоящее время предметом научных исследований НИИ являются:

·  материалы (карбид кремния, нитрид алюминия, алмазоподобный углерод) и их композиции для экстремальной электроники;

· методы субмикронной диагностики (растровая и просвечивающая электронная микроскопия, электронография, Оже-спектроскопия, лазерная масс-спектрометрия);

· сенсоры для экстремальных условий эксплуатации (высокие температуры, агрессивные среды, радиация) и контроля состояния среды обитания человека (температура, давление, ультрафиолетовое излучение, влажность).

Для реализации потенциальных возможностей разработанных материалов, композиций на их основе и методик исследования их свойств, проводятся совместные исследования с кафедрой микроэлектроники Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» (г. Санкт-Петербург).

Разработана методика формирования пористого кремния, который является перспективным материалом для опто-, микро- и наноэлектроники. Уникальные свойства слоев пористого кремния позволяют создавать на их основе приборы различного назначения с высокими показателями.

Модернизирована установка магнетронного распыления с применением СВЧ генератора, для распыления как проводящих, так и диэлектрических материалов. Данная установка позволяет получать пленки как для активных элементов микро- и наноэлектроники, так и защитные покрытия элементов микроэлектронной и микросистемной техники.

Разработана методика формирования высокопроводящей керамики на основе карбида кремния и нитрида алюминия с применением импульсного электроискрового спекания, позволяющая уменьшить время спекания керамических материалов и расход энергии более чем на порядок по сравнению с обычным методом горячего спекания.

Отработаны методики получения объемных кристаллов карбида кремния SiC (4H) диаметром 2-3 дюйма. В настоящее время данные материалы очень востребованы в оптоэлектронике для получения мощных светодиодов белого и ультрафиолетового спектра излучения.

Коллектив НИИ ведет большую научно-исследовательскую работу и в этом старшим коллегам помогают молодые ученые, которые активно участвуют в различных конкурсах, семинарах и научных мероприятиях.