Статьи

В обзорной статье рассматривается мемристор как один из основных элементов нейроморфного вычисления, в частности будущего искусственного интеллекта. Рассмотрена архитектура кроссбарного включения мемристора в искусственную нейронную сеть. Описываются величины, которыми характеризуются основные свойства мемристоров всех типов. Анализируются мемристоры на основе различных активных слоев. Особое внимание уделяется мемристорам на основе двумерных материалов планарной и вертикальной архитектуры. Обсуждаются физические механизмы резистивного переключения, на которых основаны принципы работы мемристоров. В конце статьи перечисляются основные достоинства и недостатки по сравнению с существующими элементами памяти, используемыми в классических компьютерах.

Анализируются основные результаты работы современной технологической системы нанесения и контроля оптических покрытий на подложки с различной степенью шероховатости по данным регистрации характеристик индикатрисы рассеянного лазерного излучения. Рассматриваются особенности приближений метода дифференциального рассеяния, используемого для оценки статистических параметров профилей оптических подложек: спектральной плотности корреляционной функции (СПКФ) и эффективного среднеквадратического отклонения (СКО) – эф. Приводятся основные характеристики рассеянного лазерного излучения от поверхностей оптических подложек с различным уровнем шероховатости. Обсуждаются результаты экспериментальных исследований, посвящённые влиянию качества поверхностей оптических подложек на эксплуатационные характеристики различных пленкообразующих материалов оптических покрытий, нанесённых с ионным ассистированием и без него. На основании проведенного эксперимента исследуются возможности снижения светорассеяния и нивелирования неровностей поверхностей подложек с различной степенью шероховатости.

Фотоэлектрическим методом изучены контактные явления на границе металл (Ме) (Al, Sb, Cr, Ag, In, Bi)-ХСП состава (As2Se3)0,3(Sb2Se3)0,7. По экспериментальным данным зависимости фототока от энергии фотонов в структурах Ме-ХСП-SnO2 определена высота потенциальных барьеров на границе ХСП для каждого из контактирующих металлов.

Показано, что согласно модели Мотта-Дэвиса-Стрита, которая предусматривает наличие в запрещенной зоне полупроводника собственных дефектов двух типов-заряженных Д+, Д– и нейтральных Д0 центров, концентрация которых, определенная из термостимулированной деполяризации (ТСД) оценивается в селениде мышь-яка ~ 1017–1018 см-3, по Мотту концентрация таких центров оценена ~ 1018–1019 см-3.

Проведено сравнение экспериментальных данных с аналитически рассчитанными, на основании которых установлено, что потенциальные барьеры на границе иссле-дованных структур Ме-ХСП относятся к барьерам типа Бардина.

Введено понятие профильной фотоэлектроники. На примере фоторезистора изложены основные принципы этого нового, многообещающего направления фотоэлектроники. Оно базируется на специальном профилировании формы потока падающего излучения относительно направления электрического поля. Теоретически показана возможность новых, аномальных фотоэлектрических эффектов в полу-проводниках. Они названы самоусилением падающего излучения, самогашением его и самоинверсией знака скорости фотогенерации (возникновение отрицательной фотопроводимости). Приведены конкретные примеры для всех трех типов профилей. Результаты анализа фундаментально изменяют современные представления о возможных фотоэлектрических эффектах в полупроводниках. Эти результаты открывают возможность создания нового поколения фотодетекторов слабого оптического и коротковолнового излучений.

Работа посвящена разработке методики пирометрической регистрации температуры нагретых полупрозрачных материалов и рассмотрению результатов исследования тепловых полей кварцевой и сапфировой оболочек различных газоразрядных источников излучения. Показано влияние на температурное состояние оболочки конструктивных параметров лампы, удельной мощности разряда, теплопроводности плазмообразующей среды, свойств материала колбы, условий эксплуатации, пространственного расположения источника излучения.

Экспериментально исследованы распространение и структура импульсного микро-плазменного разряда (длительность разряда 100 мкс, амплитуда электрического тока в разряде 200 А), инициируемого на поверхности титанового образца, покрытого тонкой диэлектрической пленкой толщиной около 10 нм, широкоапертурным потоком плазмы c плотность плазмы 21013 см-3 и длительностью импульса 25 мкс. Обнаружено, что свечение микроплазменного разряда визуально в макромасштабе имеет разветвленную структуру типа дендрита, которая в микромасштабе состоит из большого количества ярко светящихся «точечных» образований – локализованных на поверхности металла катодных пятен. В результате взаимодействия микроплазменного разряда с образцом титана происходит эрозия его поверхности. При этом эрозионная структура визуально «идентична» структуре свечения разряда и состоит из большого количества отдельных микрократеров с характерными размерами от 0,3 до 10 мкм, локализованных на поверхности металла в пределах области площадью 1 см2. Вся совокупность микрократеров в макромасштабе образует разветвленную структуру типа дендрита. Установлено, что микроплазменный разряд распространяется вдоль поверхности титана, по-крытого тонкой диэлектрической пленкой, со средней скоростью 70 м/с. Причём, распространение микроплазменного разряда имеет «прыжковый» характер: плазма «неподвижных» горящих катодных пятен инициирует возбуждение новых катод-ных пятен на расстояниях локализации 3–30 мкм от них.

Получены образцы a-C:H:SiOx пленок на подложках из кремния, нержавеющей ста-ли AISI 316L и сплава ВК-8 методом плазмохимического осаждения с использованием импульсного биполярного напряжения смещения подложки. Показана возможность нанесения a-C:H:SiOx пленки толщиной более 7 мкм с твердостью около 15 ГПа, высокой адгезионной прочностью и низкими внутренними напряжениями (менее 0,5 ГПа). Трибологические испытания показали, что пленки обладают низким коэффициентом трения (менее 0,08) и низкой скоростью износа (~10-7 мм3/Н∙м).

В работе решается прикладная задача расчета профилей полей вторичного излучения, возбуждаемого в элементах конструкции линейного многоканального детектора, протяженного вдоль линии распространения первичного излучения. Приведен анализ влияния вторичного излучения на форму экспериментально регистрируемых абсорбционных кривых. Сделана постановка задачи и предложена методика моделирования, учитывающая взаимодействие со связанными электронами атомов. Выполнен численный расчет и выявлены закономерности формирования профилей полей вторичного излучения, обусловленные условиями возбуждения первичного излучения, физическими свойствами рассеивающей среды и размерами области облучения. Экспериментально показано, что в плоскости регистрации, непосредствен-но примыкающей к рассеивающему фантому, поля вторичного излучения имеют градиентную структуру.

В работе исследованы методы определения концентрации и подвижности носителей заряда в материалах группы нитридов р- и n-типа проводимости, предложены выражения для определения коэффициента Холла и подвижности носителей заряда в образцах нестандартной формы, а также поправочные коэффициенты, уменьшающие погрешность измерений. Определены концентрации и подвижности в образцах на основе группы нитридов р- и n-типа проводимости методом Холла и методом Ван-дер-Пау для образцов разной геометрии с контактами различной формы.

Рассмотрены некоторые виды щелевого ввода больших значений энергии в цилиндрические и прямоугольные резонаторы. Выбран и оптимизирован ввод энергии через щелевые волноводные отверстия, расположенные на центральной окружности резонатора. Определен КСВ системы. Проведено моделирование изменения энергии электрического поля в резонаторе при смещении положения щелевого волновода. Показаны оптимальные (наилучшие для обработки плазмой СВЧ-разряда) положения объектов и волноводных щелей, а также критические положения (выбор которых может вывести генератор из строя). Рассчитано увеличение напряженности поля между двумя металлическими объектами. Получены результаты, демонстрирующие неприемлемый способ щелевого ввода энергии для решения некоторого типа задач, связанных с обработкой сложных поверхностей СВЧ-разрядом.

Для частотно-временного анализа нестационарных сигналов традиционно применяются различные варианты быстрого преобразования Фурье, а также более сложный в реализации вейвлет-анализ. В настоящей работе рассматривается упрощённый подход для быстрой обработки и анализа сигналов, основанный на измерении временных интервалов между локальными экстремумами (максимумами) осциллограммы. Обратная величина этого интервала называется мгновенной частотой. Этот метод позволяет исследовать сложные по частотно-временной структуре СВЧ-импульсы, даёт представление об изменении спектрального состава излучения в течение импульса, прост в реализации. Применение «метода мгновенной частоты» рассматривается на примере квазимонохроматических сигналов, сигналов с перескоком частот, сигналов с дрейфом частоты и шумовых сигналов, генерируемых мощными релятивистскими плазменными источниками СВЧ-излучения в интервале частот 0–4 ГГц. Метод позволяет эффективно сравнивать однотипные сигналы, а также строить трёхмерное изображение мгновенной частоты в координатах частота-время.

Ионно-плазменным способом в импульсном режиме с ионной стимуляцией синтезировались плёнки самоорганизованного двумерно-упорядоченного линейно-цепочечного углерода (ДУЛЦУ) толщиной 50–300 нм. В межцепочечное пространство плёнки ДУЛЦУ внедрялись атомы других элементов. Это осуществлялось путём их допирования в процессе синтеза или прямым контактным диффузионным взаимодействием. Отжиг таких систем приводит к изменению морфологических, оптических и электрофизических свойств. Внедрялись различные элементы, показаны структуры для образцов с платиной, никелем, серебром. Рассмотрены результаты исследования свойств плёнок ДУЛЦУ, интеркалированных серебром.

Показаны изменения структуры и свойств в процессе приготовления образцов: на атомном силовом микроскопе, на спектрофотометре Lambda-25, на просвечивающем электронном микроскопе. Рассмотрена электронограмма, доказывающая интеркалирование кластеров атомов серебра в плёнку ДУЛЦУ. Изменения электрических свойств показаны на примере датчика влажности, изготовленного на основе системы Ag–ДУЛЦУ–Sn.