Научный архив: статьи

Проведен анализ процессов травления сапфировых подложек. Рассматриваются особенности использования методов химико-механического, лазерного, ионного, электронного травления сапфировых подложек. Определено, что при химико-механическом и лазерном травлении плоскостей сапфира происходит послойное удаление материала через промежуточные процессы внутрислоевого растрескивания, а скорость травления коррелирует с межплоскостным расстоянием. В случае применения ионного и электронного травления основным механизмом является образование пронизывающих пор, треков, которые ослабляют межатомные связи и приводят к разрушению кристаллической решетки сапфира. При этом скорость травления различных плоскостей кристалла сапфира коррелирует с потенциальной энергией межатомного взаимодействия внутри соответствующей плоскости. Наименьшая интенсивность F+-полосы катодолюминесценции, как и скорость генерации кислородных вакансий наблюдается для С-плоскости сапфира, атомы кислорода в которых формируют плотноупакованный каркас. Наибольшая интенсивность катодолюминесценции наблюдается для А-плоскости сапфира, в которой атомы обладают наименьшей потенциальной энергией.

Впервые получены универсальные формулы, пригодные для расчетов коэффициентов излучения и интегральных плотностей потоков излучения как тел, имеющих размеры много большие, чем излучаемые ими длины волн («большие тела»), так и субволновых тел (частиц). К несомненным достоинствам предложенного метода расчета, базирующегося на теории мод, следует отнести: точную связь между размерами, формой и температурой тел и величинами коэффициентов излучения и интегральных плотностей потоков излучения; этот метод гораздо менее трудоемок и более нагляден, чем другие методы.

Исследована пропускная способность оптического канала связи с приемником информации в виде кремниевого фотоэлектронного умножителя (Si-ФЭУ) в условиях фоновой засветки. Представлены зависимости пропускной способности оптического канала связи от уровня фоновой засветки, а также определены уровни фоновой засветки, необходимой для «ослепления» фотоприемника от перенапряжения. Показано, что использование светофильтра с длиной волны 470 нм, соответствующего максимуму спектральной чувствительности Si-ФЭУ, позволяет восстановить информационный сигнал после «ослепления». Полученные результаты могут быть использованы при разработке оптических систем связи.

Рассмотрено численное моделирование бессвинцового перовскитного солнечного элемента в программе SCAPS-1D для оптимизации его структуры и улучшения эффективности преобразования энергии. Проведено исследование влияния толщины, концентраций дефектов и акцепторов в слое бессвинцового перовскита CH3NH3SnI3, а также работы выхода из материала тыльного контакта на фотоэлектрические параметры солнечного элемента. Получено, что оптимальная толщина слоя CH3NH3SnI3 составляет 500 нм, концентрация дефектов должна составлять порядка 1014–1015 см-3, а оптимальная концентрация акцепторов должна составлять 1016 см-3. Показано, что работа выхода материала тыльного контакта должна быть не менее 4,9–5 эВ для создания высокоэффективных солнечных элементов. Получена макси-мальная эффективность 23,13 % для перовскитного солнечного элемента со структу-рой FTO/TiO2/CH3NH3SnI3/Cu2O/C (ток короткого замыкания 31,94 мА/см2, напряже-ние холостого хода 0,95 В, фактор заполнения 76,07 %). Результаты могут быть ис-пользованы при разработке и изготовлении нетоксичных, высокоэффективных и не-дорогих перовскитных солнечных элементов.

Измерена интенсивность свечения второй положительной системы азота вблизи поверхности раствора в разряде с жидким электролитным катодом при атмосферном давлении в воздухе для водных растворов разного состава. Показано, что интенсивность свечения для всех исследованных растворов сильно падает с ростом разрядного тока от 20 до 100 мА. Показано, что для этих растворов при всех разрядных токах вращательная и колебательная температуры, определённые по молекулярному азоту, идентичны и равны соответственно 2400 и 3800 К. Обсуждаются возможные причины различия в интенсивности свечения второй положительной системы азота при одинаковых температурах.

В настоящее время в Национальном исследовательском центре «Курчатовский институт» идёт подготовительная стадия работ для первых экспериментов на токамаке Т-15МД. Одним из этапов подготовки является сооружение гиротронного комплекса и конструирование системы ввода СВЧ-мощности для электронно-циклотронного резонансного (ЭЦР) нагрева плазмы. Во время наладочных работ, в связи с пониженным энергопитанием, Т-15МД будет работать с относительно низкими магнитными полями (тороидальное магнитное поле в центре плазмы Btor(r/a = 0)  1,5 Тл). Поэтому частота гиротрона выбрана равной 82,6 ГГц при длительности импульса до 30 секунд с выходной мощностью около 1 МВт. Эксперименты предполагается проводить на второй гармонике необыкновенной волны при вводе СВЧ-излучения с внешней стороны вакуумной камеры (резонанс при Btor  1,5 Тл). СВЧ-излучение гиротрона поступает к фланцу камеры установки по вакуумному гофрированному волноводу, длинной около 35 м, с внутренним диаметром 63,5 мм. Главной задачей гиротронного комплекса Т-15МД на первой стадии работ является предыонизация рабочего газа. Система ввода позволяет фокусировать волновой пучок, и в области фокусировки плотность мощности в поперечном сечении достигает значений  0,200,25 МВт/см2, что аналогично успешным экспериментам по пробою на токамаке Т-10. Последнее зеркало системы ввода способно отклонять пучок в тороидальном и полоидальном направлениях в пределах (25о) и (–5о)(+35о) соответственно. Это придаёт гибкость экспериментам, как по пробою, так и другим задачам по ЭЦР-нагреву и поддержанию безындукционного тока электронно-циклотронными волнами на квазистационарной стадии разряда. В условиях пробоя на стороне сильного магнитного поля (Btor(r/a = 0)  1,3 Тл), электротехническая система Т-15МД позволяет быстро поднять поле в процессе разряда, переместив нагрев в центр.

Исследовано влияние распределения освещенности в пятне рассеяния на измерение коэффициента фотоэлектрической связи (ФЭС) фотоприемных устройств (ФПУ) второго поколения. Проведены теоретические исследования путем математического моделирования для форм освещенности различных по структуре, а также для различных соотношений шага ФПУ к эффективному размеру фоточувствительной площадки. Получена формула для расчета коэффициента фотоэлектрической связи при известном распределении чувствительности по фоточувствительному элементу (ФЧЭ). Сформулированы основные условия, оказывающие влияние на достоверность полученных результатов смоделированного процесса измерения.

Представлена методика измерений свойств покрытий кардиоэлектродов, осаждаемых плазменными методами. Методика измерений позволяет определять эффективность передачи заряда, импеданс, время деполяризации, а также нелинейные зависимости этих характеристик от подаваемого потенциала и длительности импульса. Покрытия, наносимые плазменными методами, имеют развитую поверхность (эффективную площадь превышающую площадь геометрической поверхности). Описанная методика позволяет определить параметр. Поверхность электродов исследовалась с помощью растровой электронной и атомно-силовой микроскопии, значения , полученные при этих исследованиях, сопоставляются с измеренными значениями.

Выполнена экспериментальная оценка влияния электрических режимов работы интегральной микросхемы линейного стабилизатора напряжения положительной полярности с номинальным выходным напряжением Uвых = 9 В («ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ») на дозовую радиационную стойкость с помощью разработанного аппаратно-программного комплекса на основе рентгеновской установки РИК–0401. Экспериментально установлено, что наиболее чувствительными параметрами стабилизатора напряжения к эффектам поглощенной дозы являются выходное напряжение и минимальное падение напряжения. Получены аналитические зависимости основных параметров стабилизатора напряжения от величины поглощенной дозы при радиационном облучении.

Реализована поддержка трассировки пути в разработанном симуляторе трехмерных динамических сцен. Данный метод позволяет получить физически корректные изображения с учетом многократных взаимодействий электромагнитных волн с телами. Представлены результаты расчета нескольких сцен и оценка быстродействия аппаратно-ускоренной трассировки пути в видимом диапазоне длин волн.

Рассмотрены два возможных способа получения ФПУ на основе фотодиодных матриц из антимонида индия с улучшенной однородностью: использование структур, выращенных методом МЛЭ, и применение ионной обработки при изготовлении ФЧЭ из объемного материала. Представлены результаты исследований чувствительности в фотодиодных матрицах из InSb при воздействии оптического излучения ИК, видимого и УФ-диапазонов. Установлено, что метод ионной обработки стороны засветки МФЧЭ перед просветлением позволяет существенным образом подавить рекомбинацию фотоносителей на поверхности, а также улучшить адгезию наносимого антиотражающего покрытия (АОП). В результате ионной обработки уменьшается разброс чувствительности (токовой или вольтовой) по площади МФЧЭ в несколько раз.

Приводятся результаты двух фаз завершающих испытаний (конец 2021 – начало 2023 годов) по подготовке к первым экспериментам с круглой плазмой на установке токамак Т-15МД. На этом этапе система СВЧ-нагрева (гиротронный комплекс) установки оснащена одним гиротроном с рабочей частотой 82,6 ГГц и выходной мощностью около 1 МВт. Установлена фокусирующая система ввода СВЧ-излучения, которая может быть использована как для предыонизации рабочего газа, так и для нагрева плазмы. Осуществление СВЧ-пробоя планируется на второй гармонике необыкновенной волны. Испытания, проведённые на гиротронном комплексе Т-15МД, включали в себя юстировку вакуумированного зеркально-волноводного тракта, общая длина которого 37 м, и измерения потерь СВЧ-мощности до входа в камеру токамака. Измерения величины мощности гиротрона производились калориметрическим способом, при этом значение коэффициента передачи СВЧ-линии передачи составило величину не меньше 0,9. Осуществлён ввод СВЧ-излучения в камеру Т-15МД на уровне мощности 0,95 МВт при длительности импульса 125 мс.