Статья: Численное моделирование роста трещины в композиционных материалах (2020)

Исходя из физических аспектов вариантов реализации различных типов датчиков, в работе формируются базовые функциональные требования к элементам системы мониторинга технического состояния авиационных конструкций, расположенных на борту летательного аппарата. Установлено, что наибольший интерес для практических целей представляет поиск дефектов вблизи поверхности объемных конструкций, либо внутри относительно тонких пластин. Выявлены критерии физических явлений для оптимизации параметров системы мониторинга с точки зрения разрешающей способности и весовой эффективности. Приведены типы датчиков для использования в системе мониторинга.

Описаны конструкция и способ изготовления высококонтрастных в рентгеновском спектральном поддиапазоне коротких длин волн (  2,55 Å) рентгеношаблонов, являющихся инструментом для формирования резистивных масок толщиной до 250 мкм из негативных и до 1 мм из позитивных резистов. Данные рентгеношаблоны могут быть также использованы в поддиапазоне средних длин волн (810 Å) и в качестве переходных шаблонов при изготовлении LIGA-шаблонов, применяемых в поддиапазоне ультракоротких длин волн (0,53 Å). Способ изготовления базируется на кремниевой планарной технологии. Были изготовлены два вида шаблонов с преимущественно алюминиевой мембраной. Проведенная работа показывает, что, базируясь на данной технологии, можно изготавливать рентгеношаблоны и LIGAшаблоны со слоистыми несущими мембранами, выполненными из слоёв сравнительно легких материалов типа титана, алюминия, кремния и т. п., толщины которых могут варьироваться в зависимости от предназначения шаблона.

Представлены результаты численного моделирования параметров выходного излучения и эффективности лазера на парах меди, возбуждаемого импульсно-периодическим индукционным разрядом трансформаторного типа. Такой безэлектродный способ возбуждения является новым для лазера на парах меди и на практике пока не осуществлён. Выбраны параметры макета малого масштаба для проведения экспериментов по накачке индукционным разрядом рабочей среды такого лазера. Решена тепловая задача и определена дополнительная мощность, необходимая для нагрева разрядной трубки до требуемой температуры при пониженных мощностях разряда, возбуждающего лазерную среду.

Исследовано влияние УФ-излучения на радиационную долговечность некоторых полимеров при различных условиях испытания. Изучена кинетика роста трещин образцах из пленок диацетилцеллюлозы как при наличии УФ-облучения, так и без него. Предложен закон сложения скоростей радиационного vj и термофлуктуационного v разрушения в условиях фотомеханической деструкции.

В представленной работе приводятся результаты исследований люминесцентных свойств поверхности сапфира покрытой нанокластерами золота. В качестве метода возбуждения люминесценции в работе был использован поток быстрых электронов с ускоряющим напряжением 40 кВ. Показано, что в ультрафиолетовой области спектра катодолюминесценции чистого сапфира при малых ускоряющих напряжениях (40 кВ) свечение практически отсутствует. После нанесения покрытия золота свечение в ультрафиолетовой области усиливается за счет интенсивной генерации вакансий кислорода в области контакта золота с сапфиром. Показано, что F+-полоса люминесценции при возбуждении потоком быстрых электронов является в сапфире основной, а F-полоса подавлена. Продемонстрировано плазмонное усиление интенсивности люминесценции, как в ультрафиолетовой, так и красной области спектра при нанесении нанокластеров золота. При фокусировке пучка электронов обнаружен эффект усиления люминесценции в ультрафиолетовой области и температурного гашения в красной области спектра. Усиление интенсивности люминесценции F+- центров связано с генерацией новых вакансий кислорода и перезарядкой старых.

Исследованиями механизмов переноса тока в pSi-nSi1-xSnx структур в интервале температур 293–393 К было установлено, что в Si1-xSnx (0  x  0,04) твердом растворе существенную роль в формировании электрических свойств играет рассеяние носителей заряда не только на сложных комплексах, но и на нанообразованиях. И этим доказано, что, эпитаксиальные пленки твердых растворов Si1-xSnx (0  x  0,04), полученные на кремниевых подложках, могут быть перспективными при изготовлении диодов, работающих в режиме двойной инжекции.

Осаждением в СВЧ-плазме (2,45 ГГц) в смеси метан-силан-водород на подложках кремния и монокристаллического алмаза синтезированы композитные пленки алмазкарбид кремния кубического политипа (3C-SiC). Структура и фазовый состав пленок проанализированы методами сканирующей электронной микроскопии и комбинационного рассеяния света. Удельное сопротивление пленок  при температуре T = 340 К составило (0,8−6)10-2 Омсм. Температурные зависимости (T), измеренные в диапазоне 300−460 К, свидетельствуют о полупроводниковом характере электропроводности композитного материала, с энергией активации 0,09–0,20 эВ. Подобные композиты, состоящие из двух широкозонных полупроводников с отличными электронными свойствами и высокой теплопроводностью, потенциально могут быть интересными для применений в электронике.

Методами магнитно-силовой микроскопии (МСМ) и электронной оже-спектроскопии (ЭОС) исследованы плёночные образцы полумагнитного полупроводника на основе CdS, полученные термическим испарением и легированные Fe из поверхностного наноразмерного источника посредством отжига. Свойства слоев CdS: Fe определяются наличием отдельных атомов Fe, растворенных в CdS, и расположением наноразмерных фаз с ферромагнитными свойствами. Совместный анализ результатов МСМ, ЭОС и температурной зависимости магнитной восприимчивости позволил идентифицировать два типа наноразмерных магнитных фаз – FeS и Fe2O3, расположенных в пленке твердого раствора CdхFe1-xS.

Методами нейтронографии и высокоразрешающей рентгеновской дифрактометрии исследованы структурные характеристики гетероструктур на основе гетеропары InGaAs/GaAs, в том числе многослойной периодической гетероструктуры с квантовыми ямами InGaAs, содержащей 30 периодов. Продемонстрированы необходимость измерения карт обратного пространства около симметричных и асимметричных узлов отражения в дополнение к кривым дифракционного отражения для выявления качественных и количественных параметров кристаллической структуры гетероэпитаксиальных материалов, а также возможность применения такого измерения не только для гетероструктур, представляющих собой одиночный слой на подложке, а также для многослойных периодических эпитаксиальных структур. По результатам измерений методом рентгеновской дифрактометрии вычислены параметры кристаллических решёток слоёв InGaAs и GaAs в вертикальном и латеральном направлениях относительно плоскости поверхности подложки, толщины слоёв l и состав x твёрдого раствора InxGa1-xAs в гетероструктурах, оценена степень релаксации слоёв по измерениям карт обратного пространства около асимметричных узлов отражения. Методом нейтронографии была измерена многослойная гетероструктура, получен профиль толщины слоёв сверхрешётки по глубине структуры, оценены средние значения толщин квантовых ям InGaAs и барьеров GaAs. Установлено соответствие между результатами измерений средних толщин слоёв и периода сверхрешётки для многослойной периодической гетероструктуры различными методами, а также с технологическими ростовыми данными.

Статья посвящена изготовлению и исследованию свойств фоточувствительных элементов на основе теллурида висмута. В работе методом жидкостной эксфолиации получены суспензии 2D-материала на основе теллурида висмута в органическом растворителе без использования дополнительных поверхностно-активных веществ. Размеры двумерных листов в суспензии составили в среднем 200–300 нм при толщине 2–2,5 нм. Изготовлены фоточувствительные элементы резистивного типа методом drop-casting. Исследованы фотоотклики чувствительных элементов при комнатной температуре и температуре жидкого азота.

Разработано устройство для рафинирования металлургического кремния в плазме электронного пучка в сверхзвуковом потоке газа. Представлено описание и демонстрация возможностей электронно-пучкового метода и плазмы на его основе для удаления примесей из металлургического кремния в условиях форвакуумного диапазона давлений. На лабораторном оборудовании получены образцы кремния в варианте окислительного рафинирования с использованием паров воды.

Рекордная теплопроводность алмаза (до 24 Вт/см К) делает его предпочтительным материалом теплоотводов в электронике. Для практического решения таких задач слои поликристаллического алмаза (ПКА) должны быть синтезированы на подложках диаметром не менее 2 дюймов методом химического осаждения из газовой фазы. Типичными проблемами для таких ПКА пленок являются неоднородность и высокие значения механических напряжений, связанных с различием коэффициентов теплового расширения алмаза и кремния. В данной работе на основе моделирования электронного поля был разработан, изготовлен и затем испытан в СВЧ-реакторе ARDIS-100 держатель пьедестальной геометрии. С использованием такого держателя на подложке кремния толщиной 0,35 мм и диаметром 2 дюйма был синтезирован слой ПКА толщиной 80 мкм. Структура и фазовый состав синтезированного образца изучались методами растровой электронной микроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния. Прогиб двухдюймовой пластины «Алмаз-на-Si», измеренный с помощью интерферометра белого света, составлял ~50 мкм. Полученные результаты могут быть использованы для изготовления теплоотводящих ПКА слоёв для применения в электронике.

В работе посредством численного моделирования исследован процесс параметрического распада лазерной волны необыкновенной поляризации в плазме в сверхсильном магнитном поле. В таком взаимодействии волна накачки распадается на два верхнегибридных плазмона с последующим каскадным возбуждением мод Бернштейна. Обнаружено возникновение отраженной от области неоднородности плазмы необыкновенной волны на верхнегибридной частоте. Сделан вывод о том, что отраженная волна возбуждается верхнегибридными плазмонами, возникшими при первичном распаде. Исследована зависимость средней энергии электронов, набираемой при развитии неустойчивости, от величины внешнего магнитного поля и от градиента плотности плазмы

В работе обсуждается эффект частичного «запирания» рентгеновских квантов с энергией меньше или порядка 10 кэВ межэлектродной полидисперсной средой наносекундного вакуумного разряда (НВР) с виртуальным катодом, что иногда сопровождается высокоинтенсивными вспышками рентгеновского излучения (РИ). Предложена модель диффузии и выпуска РИ в НВР на основе решения уравнения для потока квантов в рассеивающей и поглощающей межэлектродной среде. Результаты представленной модели сопоставляются со схемой стохастического лазера В. С. Летохова.

Цель работы – показать возможность возбуждения индуцированной (собственной) намагниченности в антиферромагнитной (АФМ) нанопленке магнитного перехода (МП), а также рассмотреть вопрос его практического применения при создании спининжекционных источников ТГц сигнала. Приведено физическое обоснование рассматриваемого процесса за счет скашивания подрешеток АФМ под действием спинполяризованного тока, инжектируемого из ферромагнитного (ФМ) слоя вследствие sd-обменного взаимодействия спинов электронов проводимости с d-электронами кристаллической решетки. Приведены соотношения для определения частоты и мощности излучаемого сигнала. На примере работы ТГц спин-инжекционного излучателя, использующего «метапереход» с МП ФМ-АФМ, показана практическая значимость рассматриваемого эффекта. Экспериментально показана нетепловая природа излучения в МП ФМ-АФМ на частотах 16 ТГц с уровнем мощности сотни мкВт, а также влияние на процессы в метапереходе внешнего магнитного поля

В работе предложен новый способ измерения спектральных распределений первичного излучения по профилю полей вторичного излучения, возбуждаемых в цилиндрическом рассеивающем теле. Показана связь между распределением по энергии фотонов первичного пучка излучения и распределением в пространстве порождаемых ими фотонов вторичного излучения. Приведены результаты моделирования, иллюстрирующие возможность реализации предложенного способа измерений

Представлен критический анализ технологий обеззараживания воздуха на примерах оборудования производителей в России.