Статья: Формирование наноразмерных и субмикронных стоков радиационных дефектов на поверхности фотопроводника (2018)

Представлена теоретическая модель для изучения эффектов кислородонасыщения эритроцитов с помощью оптоакустических сигналов (ОАС). Разработана математическая модель распределения оксигенированных и дезоксигенированных эритроцитов с учетом гематокрита. Сигнал от моделей эритроцитов был рассчитан с использованием принципа суперпозиции для сигналов, излучаемых отдельными эритроцитами. Было замечено, что амплитуда ОА-сигнала возрастала по мере уменьшения кислородонасыщения для оптического излучения 700 нм. Однако для падающего светового пучка с длиной волны 1064 нм амплитуда сигнала ОАС увеличивалась с увеличением кислородонасыщения. Моделирование проводилось для последующей проверки полученных результатов с помощью экспериментальной лазерной установки LIMO 100-532/1064-U.

В работе с использованием парного потенциала Леннарда–Джонса выведены формулы для потенциала и силы взаимодействия молекулы фуллерена С60 с двумя плоскостями графена (бислой графена). Проведено численное моделирование движения молекулы фуллерена между плоскостями графена. Показано, что молекула фуллерена совершает колебательное движение, характер которого зависит от начальных условий и параметров взаимодействия. Полученные результаты представляют интерес для изучения процесса адсорбции молекул фуллерена в бислое графена.

Предложен и исследован метод формирования сверхтонких (~ нм) пленок металлов и диэлектриков. Суть метода состоит в оптимизации соотношения скоростей нанесения тонких пленок и их одновременного травления пучком ионов, что позволяет управлять структурой пленок и их адгезией к подложке. Проведены исследования процессов формирования сверхтонких слоев меди (или серебра) и слоя диоксида гафния в едином вакуумном цикле. Проведено осаждение структур Si/SiO2/Cu/HfO2 и Si/SiO2/Ag/HfO2. Скорость осаждения слоев металлов составляет примерно 1 нм/мин, слоя диоксида гафния – 0,65 нм/мин.

В работе рассматриваются различные фоточувствительные структуры высокоэффективных фотоприемных модулей (ФПМ) для современных оптико-электронных систем и приборных комплексов, работающих при низких уровнях естественной ночной освещенности (менее 10-3 лк) и в условиях воздействия естественных и организованных оптических помех. Анализируются варианты с использованием электронно-оптических преобразователей (ЭОП) III и III+ поколений, фото- и электронно-чувствительных матриц ПЗС или КМОП. Рассматривается возможность создания сверхвысоковакуумных гибридных модулей на основе фотокатодов с отрицательным электронным сродством, используемых в ЭОП III и III+ поколений, и кремниевых электронно-чувствительных ПЗС или КМОП матриц с бомбардировкой фото-электронами утоненной обратной стороны матрицы, приведены их основные характеристики, показано их преимущество по сравнению с другими структурами ФПМ и приведены основные области применения в составе современных оптико-электронных систем ночного видения.

Представлены расчеты нагрева кристалла CdxHg1-xTe (КРТ) с x = 0,22 в процессе ионнолучевого травления (ИЛТ) низкоэнергетическими ионами Ar+. Показано, что при хорошем тепловом контакте кристалла и охлаждаемого столика установки нагрев КРТ не превышает 0,2 оС. В случае полного отсутствия теплового контакта образца и столика радиационный нагрев кристалла может превышать 120 оС. Проведено сравнение нагрева КРТ в процессе ИЛТ Ar+ и ионной имплантации аргона.

Исследованы вольт-фарадные характеристики МДП-структур, полученных на основе эпитаксиальных слоев n-Cd0,24Hg0,76Te, подвергнутых воздействию мягкого рентгеновского излучения. Показано, что в результате релаксации электронных возбуждений в приповерхностном слое полупроводника генерируются точечные дефекты, изменяющие электрофизические свойства этого слоя и границы раздела «диэлектрик-полупроводник».

Проведены расчеты скорости поверхностной рекомбинации для слоев HgCdTe р-типа проводимости при различных концентрациях легирующих примесей и плотности концентрации ловушек Nt. Показано, что при указанных выше начальных параметрах скорость поверхностной рекомбинации Smax находится в диапазоне 10–104 см/с. Проведено моделирование токовой чувствительности для HgCdTe р-типа, используя зависимость квантовой эффективности в приближении больших времен жизни τn0 и больших диффузионных длин Ln неосновных носителей заряда с учетом влияния скорости поверхностной рекомбинации.

Вольт-фарадные характеристики (ВФХ) МДП-систем на основе nBn-структуры из HgCdTe, выращенной методом молекулярно-лучевой эпитаксии на подложках из GaAs (013), впервые исследованы при разных частотах и температурах. При помощи емкостных измерений найдена концентрация электронов в приповерхностном слое пленки, которая хорошо соответствует концентрации легирующей примеси индия. Показано, что ВФХ МДП-систем имеют высокочастотный вид в широком диапазоне условий измерения, а произведение дифференциального сопротивления области пространственного заряда на площадь электрода в режиме сильной инверсии достигает значения 40 кОм×см2. Обнаружен эффект уменьшения емкости МДП-системы в режиме обогащения после освещения излучением с длиной волны 0,91 мкм, который можно объяснить изменением энергетической диаграммы резкого гетероперехода при изменении зарядового состояния дефектов под действием освещения.

Исследована многоразрядная актуаторная система (МАС) на основе усовершенствованной трехэлектродной схемы с экранирующим электродом. Проведена оптимизация геометрических и физических параметров подобной МАС с целью повышения скорости и энергетической эффективности создаваемого потока. Получены экспериментальные зависимости скорости воздушного потока на выходе МАС от частоты, амплитуды напряжения и средней мощности питания. Также представлены зависимости максимальной скорости от суммарной толщины диэлектрической подложки.

От организации подачи плазмообразующего газа и характера взаимодействия газового потока с электрическими дугами зависят характеристики плазмотронов (далее – П). При оптимальном режиме работы инжектора и разрядной камеры рельсового П на первом этапе исследования было выполнено 3D-моделирование газодинамического течения холодного рабочего газа в области тангенциальной подачи, в цилиндрическом канале, в сужающемся сопле инжектора (однофазного двухканального П переменного тока), в разрядной камере трёхфазного рельсового П, а также за его пределами (в окружающей среде). При этом было проведено ещё сравнение течения холодного плазмообразующего газа в инжекторе и в разрядной камере рельсового П при включенном тангенциальном контуре его разрядной камеры с газодинамическим течением холодного плазмообразующего газа в его инжекторе и в разрядной камере при отключенном тангенциальном контуре его разрядной камеры.

Проведено экспериментальное исследование электрических и излучательных характеристик ртутного бесферритного индуктивного разряда в лампе, образованной замкнутой кварцевой трубкой с внутренним диаметром dвн = 25 мм. Разряд возбуждался на частоте f = 1,7 МГц в смеси паров ртути (~10-2 мм рт. ст.) и аргона (1,0 мм рт. ст.) с помощью трехвитковой индуктивной катушки, размещенной по «внутреннему» периметру лампы длиной 500 мм и высотой 130 мм. Измерения, проведенные в интервале мощности плазмы Рpl = 52–112 Вт, показали, что ток катушки индуктивности Ic, мощность потерь в проводе катушки Pcoil, и средняя по сечению разрядной трубки напряженность ВЧ электрического поля в плазме Ēpl, минимальны, а разрядный ток лампы Ipl и КПД генерации УФ-излучения лампы на длине волны 254 нм ηlamp = Ф254/Рlamp максимальны при мощности плазмы Ppl = 85–90 Вт. Поток УФ-излучения лампы Ф254 и КПД генерации УФ-излучения плазмы ηpl = Ф254/Рpl возрастают практически линейно с увеличением мощности плазмы от 28 до 72 Вт и от 0,52 до 0,65 соответственно.

В настоящей работе изучены характеристики разряда, основанного на комбинации индуктивного высокочастотного (ВЧ) разряда и разряда постоянного тока. Исследованы закономерности вложения ВЧ-мощности в плазму, выполнены измерения азимутальной B и продольной Bz составляющих высокочастотного магнитного поля, аксиального распределения концентрации и температуры электронов, потенциала пространства. В качестве объекта исследования использован однокамерный цилиндрический источник плазмы диаметром 20 см. Канал постоянного тока сформирован двумя электродами, расположенными на торцах цилиндрического источника плазмы. Измерения выполнены в аргоне в диапазоне давлений 0,1–2,3 мТорр при значениях индукции внешнего магнитного поля 0–60 Гс и мощностях ВЧ-генератора 0–1000 Вт. Показано, что при появлении канала постоянного тока потенциал плазмы понижается по сравнению с чисто индуктивным разрядом. При подаче между электродами напряжения 100 В амплитуда продольной и азимутальной компонент магнитного ВЧ-поля возрастает, что связано с увеличением коэффициента отражения волны на границе источника плазмы.

Определены параметры разряда для заряженных пылевых структур сферической формы (кулоновских пылевых сфер) в плазме неона при температуре стенки разрядного устройства 77 К. Пылевые сферы наблюдались экспериментально при фиксированных давлениях неона 0,15, 0,9 и 1,2 Торр и были получены экстраполяцией при давлениях 0,42 и 0,65 Торр. Пылевые сферы соответствовали точке пересечения зависимостей радиального и аксиального размеров пылевых структур от тока разряда. Проанализирована связь параметров плазмы, при которых образуются пылевые сферы, с составом, фазовым и динамическим состоянием компонент, образующих пылевые сферы, и с размером пылевых сфер. Проведён численный расчёт параметров плазмы разряда и пылевых сфер при изменении давления газа. Обнаружен непрерывный фазовый переход второго рода в пылевых сферах при давлениях 0,15–0,65 Торр. Обнаружено увеличение величины «химического потенциала» пылевой сферы вблизи линии ликвидуса и линии раздела компонентов пылевой смеси на фазовой P–I диаграмме.

В работе описана методика, позволяющая измерять величину фактора превышения рентгеновского излучения над тормозным излучением чистой водородной плазмы и, таким образом, количественно оценивать наличие примесей в плазме в течение импульса. Методика основана на измерении полупроводниковыми детекторами интенсивности излучения мягкого рентгеновского излучения (МРИ) плазмы. Выполнено сравнение измерений фактора превышения предлагаемой методикой и традиционной методикой, основанной на измерении спектра МРИ. Представлены результаты наблюдений фактора превышения, измеренного с помощью предлагаемой методики в экспериментах по ЭЦР-нагреву плазмы на стеллараторе Л-2М. Измерения проводились в различных режимах работы установки.