Кафедра была создана в 1954 году по инициативе академика Л.А. Арцимовича (ее первое название - кафедра атомной физики и электронных явлений), который и был ее первым заведующим до 1973 года. С 1973 по 1988 г. заведующим кафедрой был академик Е.П. Велихов, с 1988 г. по настоящее время - профессор А.Т. Рахимов. В 1966 г. для расширения ведущихся на кафедре научных работ в НИИ Ядерной физики МГУ был создан отдел физики плазмы (ОФП), в 1989 году переименованный в отдел микроэлектроники (ОМЭ). В 1988 г на кафедре была создана лаборатория криоэлектроники (ЛКЭ). Такова история организационного образования кафедры (которая кстати отражена и в постепенно трансформирующемся названии кафедры). Однако надо сказать, что сегодня это исторически сложившееся организационное деление является чисто формальным, т.к. исследования по всем научным направлениям ведутся одновременно сотрудниками, формально числящимися в разных структурных подразделениях кафедры.

Сегодня по различным научным направлениям, ведущимся по специальностям, преподаваемым на кафедре атомной физики, физики плазмы и микроэлектроники, работает около 100 научных сотрудников, среди которых 12 докторов наук и около 50 кандидатов наук.

За время своего существования на кафедре получен ряд крупных научных результатов.

Приведем только два примера, наиболее характерных для современного развития так называемой науки высоких технологий.

Сотрудниками кафедры были впервые в мире реализованы и исследованы стационарные несамостоятельные разряды в газах атмосферного давления. В ходе исследований были получены уникальные физические результаты, позволившие понять электродинамику несамостоятельного разряда и влияние процессов в плазме на параметры газовых лазеров. Эти результаты оказали существенное влияние на формирование современной физики газового разряда и газоразрядных лазеров.

В ходе исследований электроразрядной накачки газовых лазеров было показано, что элементарные плазмохимические реакции в газовой фазе и гетерогенные реакции решающим образом влияют на электродинамические характеристики разрядов и существенно меняют состав низкотемпературной плазмы за счет сверхравновесной наработки химически активных радикалов. Исследования в этом направлении инициировали начало новых работ, связанных с использованием электрических разрядов в качестве плазмохимических реакторов. Результаты, полученные в этих исследованиях, явились основой для разработки нового направления плазменных методов, направленных на решение ряда проблем вакуумной электроники и микроэлектроники. Сегодня исследования в этом направлении сконцентрированы на разработке физических основ нового поколения плазмохимических реакторов, позволяющих перейти от микро к нанотехнологическому уровню в создании как Сверх Больших Интегральных Схем (СБИС), так и принципиально новых нано структурированных материалов.

Сотрудниками кафедры были впервые в мире выполнены теоретические и экспериментальные работы, давшие начало новому направлению современной наноэлектроники - одноэлектронике, манипулирующей одиночными электронами. Эти работы привели к созданию первого в мире одноэлектронного транзистора. В 90-е годы в стенах лаборатории стартовали исследования, давшие начало новому направлению в этой области - молекулярной одноэлектронике. В 1996 году впервые в мире был получен одноэлектронный транзистор на основе одиночной молекулы-кластера, а также продемонстрированы эффекты коррелированного туннелирования электронов в таких структурах при комнатной температуре.

Пионерские исследования в этих направлениях были отмечены как нашим, так и международным научным сообществом, в частности Государственными и Ломоносовскими премиями.

Приведем еще два наиболее ярких и известных результата научных работ, проведенных на кафедре, которые вышли за рамки научной лаборатории и были доведены до практической реализации.

Первый: производство плазменных экранов коллективного пользования, разработанных на кафедре. Сегодня, к примеру, вы можете видеть один из таких экранов при входе в ГЗ МГУ через клубный вход.

В качестве второго примера приведем разработку плазменных методов получения наноуглеродных пленок, обладающих уникальными электрофизическими свойствами. Сегодня на нескольких российских фирмах разрабатываются приборы вакуумной СВЧ электроники, в основу которых положены именно разработанные на кафедре нано структурированные материалы.

Важнейшей формой работы на кафедре является участие в российских и международных грантах и проектах. Сотрудники кафедры являлись или являются руководителями (соруководителями) нескольких десятков грантов РФФИ, в том числе 4 грантов "Ведущие научные школы РФ", 4 грантов CRDF, 2 грантов SfP NATO, 1 гранта в рамках европейской программы E6, многочисленных грантов МНТЦ (ISF), INTAS, грантов в рамках российских государственных научных и научно-технологических целевых программ. Сотрудники кафедры работают в рамках прямых договоров с иностранными высокотехнологичными фирмами.

На кафедре одновременно обучается в среднем 30 студентов и 10 аспирантов, которые активно участвуют в научной работе кафедры. Студенты и аспиранты принимают активное участие и в работе по грантам и договорам, принимают активное участие в международной кооперации.

Кафедра имеет тесные научные контакты с ведущими научными центрами страны: ФИ РАН, ИОФ РАН, ТРИНИТИ, РНЦ "Курчатовский институт" и др., а также с зарубежными научными центрами США, Канады, Франции, Германии, Бельгии, Швеции и других стран.