Статья: Исследование фотодиодов с граничной длиной волны до 2,06 мкм на основе структур InGaAs (2017)

Приведены результаты разработки и испытаний камеры коротковолнового инфракрасного диапазона спектра 0,9–1,7 мкм на основе первого отечественного матричного фотоприемного устройства формата 320256 элементов с шагом 30 мкм. Данное ФПУ создано на базе гетероструктуры InGaAs/InP и имеет пониженную температурную зависимость чувствительности. Рассмотрены основные компоненты камеры, приведены их основные характеристики. Показаны преимущества и основные области применения камеры как в составе мультиспектральных оптико-электронных систем, так и в качестве самостоятельного прибора.

Тонкие фоточувствительные пленки моносульфида германия отлично подходят в качестве сырья при производстве солнечных панелей. Наряду с этим качеством, тонкие пленки GeS обладают эффектами переключения и памяти. Исследовано явление электрического переключения проводимости с памятью в структуре металл-диэлектрик-металл с диэлектрической пленкой GeS: Nd. Установлено, что структура многократно воспроизводима, переключается из высокоомного в низкоомное состояние и обратно под действием электрического напряжения. Показано, что явления переключения проводимости и памяти связаны с электроннотермическими процессами, которые приводят к фазовому переходу в материале диэлектрика и формированию проводящего канала. Определены параметры электрического переключения с памятью и влияние гамма лучей на эти параметры.

Изучено молекулярно-массовое распределение полифениленсульфонов, синтезированных при варьировании растворителей. При этом обнаружено, что степень разветвленности образующейся структуры зависит от сольватирующей способности апротонного диполярного растворителя. Показано влияние природы растворителя на физико-механические характеристики конечного полимера. Предложен ряд соотношений, демонстрирующих зависимость модуля упругости полимеров от их температуры стеклования, а также структурных и молекулярных характеристик, обусловленных природой растворителя. Указанные соотношения дают возможность достаточно точно количественно описать модуль упругости. Рассмотрена возможность регулирования этого параметра уже на стадии синтеза полимеров.

Методом рентгеновского малоуглового рассеяния исследована дефектная структура кристаллов 4H-SiC, выращенных методом PVT. Обнаружены массово-фрактальные и поверхностно-фрактальные поровые дефекты нанометровых масштабов. Определены их линейные характеристики и фрактальные размерности. Построены функции распределения рассеивающих неоднородностей по радиусам инерции. Установлено, что максимальные значения функций распределения (наиболее вероятные радиусы инерции) структурных неоднородностей приходятся на маломасштабные образования с радиусами инерции, лежащими в интервале 25–30 Å.

Продемонстрирована принципиальная возможность изменения электрофизических свойств ферритов на основе марганца и цинка путем их облучения электронным пучком с энергией электронов 10 кэВ в диапазоне давлений 10–20 Па. Для формирования электронного пучка использовался форвакуумный плазменный электронный источник, позволяющий формировать ускоренный электронный пучок в условиях повышенного давления форвакуумного диапазона 5–20 Па. Показано, что электронно-лучевое облучение малой мощности приводит к сглаживанию поверхности феррита. Определена зависимость электропроводности Mn–Zn-феррита от мощности электронно-лучевого воздействия и продолжительности облучения. Определены режимы электронно-лучевого облучения, позволяющие на несколько порядков повысить электропроводность по сравнению с ее исходным значением.

Разработана двухступенчатая микрокриогенная система (МКС) Стирлинга для криостатирования матричного фотоприёмного устройства (МФПУ) с редкоземельным (лантаноидным) регенератором в первой ступени охлаждения и магнитокалорическим охлаждением во второй ступени. Детандер МКС имеет встроенный активный регенеративный теплообменник. Вторая ступень охлаждения представляет собой редкоземельную насадку регенератора и неподвижный постоянный кольцевой магнит для обеспечения магнитокалорического охлаждения. Вторая ступень работает на эффекте адиабатного размагничивания предварительно охлаждённого гольмия. Система обеспечивает расширенный интервал температур криостатирования и отличается повышенным КПД вблизи температуры охлаждения 80 К.

Исследование спектра шумов всех элементов рентгенологической системы может позволить оптимизировать методику медицинских измерений, что открывает перспективы для дальнейшего уменьшения лучевой нагрузки на пациента во время проведения исследований. В настоящей работе экспериментально исследовались факторы, вносящие вклад в шум цифровых изображений, возникающих в фоточувствительных сенсорах высокого разрешения на примере фотосенсора Dalsa CM42M с размером пикселя 50 мкм. Выполнена классификация модельных шумов матрицы фотосенсора в зависимости от природы их появления, рассмотрены основные факторы, вносящие вклад в шум цифровых изображений, описан суммарный шум, получаемый при оцифровке сигналов. Построена качественная модель, позволяющая определить оптимальные параметры для регистрации изображения. В последовательных сериях автоматизированных измерений проведено тестирование фоточувствительной матрицы Dalsa CM42M. На основе экспериментальных данных измерены значения основных параметров изображения применительно к исследуемому сенсору. Установлено, что исследуемая система отвечает всем предъявляемым стандартам качества обработки изображений для медицинских задач.

Методом спада фотопроводимости -PCD в образцах кремниевых пластин различного типа исследовалось влияние технологических операций на образование пространственных (кольцевых) неоднородностей в распределении времени жизни неосновных носителей заряда. Показано, что средняя величина неоднородности, небольшая в исходных образцах, возрастает при проведении термических операций, используемых при изготовлении фотодиодов. Неоднородности сильнее выражены в кремнии n-типа. Обнаруженные кольцевые неоднородности в распределении времени жизни коррелируют с неоднородностями в распределении микродефектов. На основе полученных результатов предполагается, что причиной снижения времени жизни в кольцевых неоднородностях являются указанные микродефекты, представляющие собой кислородные преципитаты с петлевыми дислокациями, декорированными быстродиффундирующими примесями.

При горении разряда постоянного тока с водным катодом и анодом из молибдена наблюдалось образование поликристаллического осадка на аноде при токе разряда 60–70 мА. Полученный продукт изучен с использованием методов рентгеноструктурного анализа, сканирующей электронной микроскопии и инфракрасной спектроскопии. Показано, что на аноде осаждается оксид молибдена MoO3 в -модификации. В спектрах излучения разряда обнаружены линии атомов молибдена. Исследовано влияние условий горения разряда на формирование продукта. Показано, что поликристаллический оксид практически не осаждается при использовании разряда с металлическим катодом и разряда в аргоне с водным катодом.

Представлены результаты экспериментов по исследованию взаимодействия электронного пучка с поверхностью непроводящей мишени в форвакуумной области давлений (1–10 Па). Показано, что распределение потенциала существенно зависит от энергии пучка, давления газа и плотности тока электронного пучка на мишень. На основе численного моделирования анализируется эволюция распределения потенциала на поверхности мишени при изменении профиля распределения плотности тока пучковых электронов.

Процесс генерации трёхатомных ионов дейтерия D3 + в дейтериевой плазме отражательного разряда с полым катодом исследован в широком диапазоне токов разряда в непрерывном и импульсном режимах. Показано, что при оптимальном токе разряда и давлении дейтерия (100 мА и 110-4 Торр, соответственно) максимальная доля ионов D3 + в плазме может достигать 70 %. При извлечении ионов из плазмы максимальный ток эмиссии ионов D3 + составлял 12 мА.

Проведены экспериментальные и теоретические исследования по инициированию и анализу устойчивости движения электрической дуги в каналах переменного поперечного сечения (плоских и осесимметричных) с металлическими и графитовыми электродами. Изучены возможности стабилизации движения дуг при наложении внешнего магнитного поля. Показано, что специальный выбор витков подмагничивания канала позволяет cтабилизировать движение направленно перемещающейся дуги и даёт возможность увеличить скорость её перемещения. Более существенно повысить скорость плазменного сгустка можно, используя в конструкции генератора элементы канала капиллярного разряда, стабилизируемого магнитным полем токов, протекающих по аноду.

Экспериментально показано, что при достижении ВЧ-генератором мощности 500 Вт и магнитных полях более 10 Гс в цилиндрическом индуктивном источнике плазмы с внешним магнитным полем формируется волновая структура. В области расположения антенны продольная составляющая ВЧ магнитного поля достигает максимума у стенок источника плазмы, в то время как на расстояниях от антенны более 10 см максимум поля наблюдается на оси источника. Одновременно по мере удаления от антенны формируется явно выраженный пик радиального распределение зондового ионного тока насыщения на оси источника плазмы.

Плазменный релятивистский СВЧ-генератор (ПРГ) позволяет получать излучение в диапазоне частот от 2 до 25 ГГц с мощностью 50–100 МВт. Актуальной задачей исследования ПРГ является оптимизация характеристик выходного тракта. При выведении мощного излучения ПРГ в пространство необходимо преобразование волны ТЕМ01 в волну H11 или Н10. Для этого в выходном тракте ПРГ используется преобразователь мод. В данной работе предложена новая конструкция преобразователя волны типа ТЕМ01 в волну типа H11. Была построена модель предложенного преобразователя. По результатам численного моделирования получены значения коэффициента передачи S21 и коэффициента преобразования мод. Показано, что новая конструкция преобразователя имеет улучшенные коэффициенты передачи и преобразования мод в области частот 10–16 ГГц по сравнению с используемой в настоящее время.

В настоящей статье в аддитивном приближении получено выражение для ван-дерваальсовой силы трения нейтрального зонда АСМ при его движении вблизи гладкой плоской поверхности с диэлектрическими свойствами. В качестве исходного использовалось выражение для силы взаимодействия нейтральных частиц, полученное в рамках теории флуктуационно-электромагнитного взаимодействия в незапаздывающем приближении. Геометрия зонда АСМ выбрана в форме «конус со сферическим окончанием». Численные оценки выполнены для частицы и материала поверхности, характеризующиеся зависящей от частоты диэлектрической проницаемостью в модели Дебая. При расчете силы трения учтено влияние тонкой водной пленки, образующейся на поверхности образца в атмосферных условиях. По результатам расчета можно сделать вывод о том, что возможности современной атомносиловой микроскопии позволяют регистрировать силы бесконтактного трения между движущимся зондом и гладкой поверхностью диэлектрика.

В работе приводятся результаты экспериментально-теоретических исследований скорости распространения и коэффициента поглощения продольных ультразвуковых волн (УЗВ) вблизи температуры плавления моно- и поликристаллических структур кристаллов дибензила, а также в их расплаве вблизи температуры кристаллизации. Обнаруженные аномалии в значениях скорости и коэффициента поглощения УЗВ поддаются качественному описанию с помощью феноменологической теории, учитывающей инерционные свойства параметра релаксации. Полученное выражение для коэффициента поглощения УЗВ на длину волны полностью описывает влияние релаксационных процессов и резонансных явлений на аномалии акустических характеристик в области плавления дибензила, являющегося типичным молекулярным кристаллом.