Научный архив: статьи

В работе исследованы плазменные возбуждения в двумерных электронных системах (ДЭС) в квантовых ямах GaAs/AlGaAs при наличии бокового металлического затвора и двумерного слоя доноров, обладающего остаточной проводимостью. Установлено, что слабо проводящий слой доноров может быть использован в качестве прозрачного затвора, позволяющего эффективно управлять концентрацией электронов в ДЭС, и перестраивать плазменную частоту в широких пределах. Установлено, что такой прозрачный затвор не вносит дополнительного вклада в экранирование плазмонов в ДЭС и не возмущает закон дисперсии двумерных плазмонов.

Исследованы рассеяние и волновые свойства субволновых диэлектрических элементов в виде плоских тонких эллипсов, возбуждаемых токами смещения при различных углах падения плоской электромагнитной волны СВЧ-диапазона. Измеренные основные магнитные резонансы в спектре электромагнитных полей плоского эллипса совпадают с рассчитанными резонансными частотами. Вихревые токи смещения приводят к появлению магнитного диполя и возникновению отрицательной магнитной восприимчивости у эллипса. Измерено распределение магнитного поля в ближней волновой зоне эллипса на частоте основного магнитного резонанса. Обнаружена анизотропия рассеяния магнитного поля при различной ориентации эллипса относительно волнового вектора падающей волны.

Проведено рентгенографическое исследование фазового состава, субструктуры и остаточных напряжений в порошковых телах системы Cu–SiC. Они были получены односторонним формованием смеси порошков меди и карбида кремния. Фазовый состав исследуемых материалов представлен кристаллографическими фазами карбида кремния (6H-SiC и 15R-SiC), меди (ГЦК) и её оксида. Смещения дифракционных линий фаз меди и SiC по брэгговскому углу свидетельствуют о наличии сжимающих (для Cu) и растягивающих (для карбида кремния) остаточных напряжений. Анализ соотношений интенсивности дифракционных линий меди и карбида кремния указывает на отсутствие преимущественной ориентации в зернах меди и карбида кремния – отсутствует текстура. Предложен механизм формирования фазового состава, субструктуры и остаточных напряжений в порошковых телах системы Cu–SiC.

Разработана методика вычисления толщин эпитаксиальных слоев GaAs и AlGaAs, применяемых в технологии изготовления матричных фотоприемных устройств с квантоворазмерной активной областью (QWIP), чувствительных в спектральном диапазоне 8–10 мкм. Реализована имитационная модель гетероперехода AlGaAs-GaAs со слоями, имеющими разные степени легирования, для использования в методике электрохимического вольт-фарадного профилирования (ECV). Проведен расчет границы гетероперехода для структур, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии, из экспериментально полученных профилей концентрации носителей заряда по толщине структуры. Полученные с помощью данной методики на основе ECVпрофилирования значения концентраций носителей заряда и толщин эпитаксиальных слоев позволили оптимизировать условия роста гетероэпитаксиальных структур с множественными квантовыми ямами для QWIP-фотоприемников.

Рассмотрена концепция построения фоточувствительной униполярной nBn-структуры для фотоприемного устройства (ФПУ) средневолнового ИК-диапазона спектра на основе CdHgTe. Представлена архитектура и рассчитаны ее характеристические параметры: смещение энергии валентной зоны, напряжение плоских зон, поверхностный потенциал  s на границе коллектор/барьер; плотность темнового тока, которая при рабочих температурах Т = 110–160 К составила Jdark = 10-10–10-6 А/см2. Показано, что nBn-архитектура на основе CdHgTe может использоваться для построения ФПУ нового типа с повышенными характеристиками.

Проведен анализ гистограммы темновых токов матриц длинноволновых фотодиодов, изготовленных из гетероэпитаксикальных структур (ГС) Cd0,22Hg0,78Te/CdTe/ZnTe/ GaAs(301). Максимум гистограммы соответствует диффузионным токам для номинальных фотоэлектрических параметров CdHgTe. Имеются единичные фотодиоды с темновыми токами, на порядки превышающими диффузионный ток. Вероятность их появления связывается с V-дефектами структуры ГС, плотность которых составляет величину порядка 103 см-2 и которые представляют собой области нарушеннной структуры CdHgTe с избытком теллура. Имеется достаточно большое количество диодов (десятки процентов) с повышенными темновыми токами. Исследование C-Vхарактеристик МДП на ГС показывает наличие положительного заряда, неоднородно распределенного по поверхности и достаточного для инверсии типа проводимости в отдельных областях. Образование шунтирующего слоя n-типа на поверхности должно приводить к увеличению темновых токов фотодиодов, попадающих в такие области.

В данной работе изучен процесс рекомбинации носителей через мелкие примесные центры бора в кремнии при низких температурах. Основное внимание было уделено теоретическому объяснению «эмпирических» температурных зависимостей времени жизни  (T) носителей в интервале температур (1,74,2) K при концентрациях легирующей примеси nB  1014 см-3 и компенсацией  10 % (nD + nA  1013 см-3). Довольно точно удалось установить, что мелкий возбужденный уровень с энергией связи 5 мэВ (3s-состояние) является почти резонансным. Получены приближенные формулы для коэффициента резонансного захвата.

Проведен анализ электронно-оптических преобразователей (ЭОП). Отмечена тенденция, направленная на расширение их рабочего спектрального диапазона в область инфракрасного излучения и повышение чувствительности. Расширение длинноволновой границы спектральной чувствительности ЭОП с одновременным повышением чувствительности возможно с применением автоэмиссионных катодов, обладающих уникальными эмиссионными характеристиками. В статье предлагается ЭОП с автоэмиссионным фотокатодом. Разработана конструкция такого преобразователя, рассмотрены режимы работы и проведены оценки чувствительности и спектрального диапазона. Отмечается, что разработка и создание ЭОП с автоэмиссионными фотокатодами, работающими в инфракрасном диапазоне, является важным этапом в развитии инфракрасной техники.

Работа посвящена исследованию износостойкости (эрозии) материала электродов в плазмотронах постоянного и переменного тока. Ресурс работы электродов определяется многими факторами, такими как состав материала электрода, конструкция электродуговой камеры, температура тела электрода, температура в зоне привязки электрической дуги и способ ее перемещения, характер химических реакций между плазмообразующим газом и материалом электрода. При этом основными факторами, влияющими на эрозионный унос материала, является величина тока в дуге, характер привязки к электроду (катодное или анодное пятно), а также организация газового потока в зоне пятна. При проведении экспериментов использовались плазмотроны постоянного и переменного тока мощностью до 50 кВт, для изготовления электродов использовались медь, нержавеющая сталь и композитный материал состава железо– медь. В работе приведены характерные значения и зависимости величин удельной эрозии плазмотронов различных конструкций в широком диапазоне рабочих параметров.

Проанализированы результаты мониторинга аэрозольного загрязнения атмосферы города Новороссийска методами лазерного зондирования. Мониторингзаключается в установке оптических лазерных датчиков аэрозольного загрязнения качества воздуха, которые ведут непрерывный контроль содержания частиц РМ2,5 и РМ10 в атмосферном воздухе. Специфика размещения этих датчиков заключается в том, что они расположены недалеко от Новороссийского городского мусорного полигона. В рассмотренный промежуток времени важнейшим фактором формирования аэрозольного загрязнения стали пожары на полигоне. Исследование факторов превышения предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ свидетельствует о резком увеличении концентрации аэрозолей в воздухе вследствие пожара, что может негативно влиять на здоровье людей.

Выполнено компьютерное моделирование лидарного уравнения для комбинационного рассеяния света молекулами алканов для измерения концентраций молекул этих углеводородов в атмосфере. Оценка возможностей лидарных измерений важна для популяционного контроля концентраций алканов - метана, этана, пропана, бутана, пентана и гексана, в атмосфе. Использование в лидарах комбинационного рассеяния света излучения лазеров на длинах волн 532, 405, 650 и 785 нм показало, что наилучший результат дает использование излучения на длинах волн 405 и 532, нм. Получено, что на длине волны 532 нм можно зарегистрировать концентрацию на уровне ПДК для метана во всем рассмотренном диапазоне расстояний до 1500 м, для этана – до 767 м, для пропана – до 941 м, для бутана – до 707 м, для пентана – до518 м и для гексана - до 185 м.

Оперативное получение результатов измерений и их обработка является важнейшей частью физического эксперимента. Для этих целей используется большое количество различных аппаратных и программных средств. Существуют эффективные программные средства для отображения и анализа информации, полученной в ходе эксперимента. Например, широко используемые для этой цели программные пакеты
ORIGIN и MATLAB, а также входящий в состав MicrosoftOfficeEXCEL.

ORIGIN— пакет программ фирмы OriginLabCorporation для численного анализа данных и научной графики. Возможности этого средства более чем достаточны для обработки данных и построения качественных графиков. К недостаткам можно отнести трудность изучения и сложный интерфейс. Те же замечания можно отнести и к MATLAB. Необходимо отметить также высокую стоимость этих программных средств.