Статьи

В статье рассматривается современное состояние и текущие разработки микрокриогенных систем Стирлинга. За последние десять лет новые исследования
открыли потенциал для существенного улучшения и расширения областей применения микрокриогенных машин. Рассмотрены методы компьютерного моделирования криогенных систем. Представлены и обобщены проблемы современных интегральных роторных криогенных систем Стирлинга и улучшения, внесенные в конструкцию коммерческих криогенных машин. Также представлена общая тенденция развития новых микрокриогенных систем.

Кратко описан космический эксперимент «Солнце-Терагерц», проведение которого планируется в 2025–2027 гг. на борту российского сегмента Международной космической станции. Цели указанного эксперимента – изучение Солнца в ранее неисследованном терагерцевом диапазоне, получение данных о терагерцевом излучении Солнца, а также изучение солнечных активных областей и солнечных вспышек. Рассмотрена разрабатываемая для эксперимента «Солнце-Терагерц» научная аппаратура, состоящая из восьми детектирующих каналов, которые чувствительны к излучению различной частоты в диапазоне 0,4–12,0 ТГц. Каждый канал содержит оптический телескоп, систему последовательных фильтров, оптический прерыватель и приёмник излучения с оптоакустическим преобразователем – ячейкой
Голея. С помощью одноканального макета исследовано изменение чувствительности ячеек Голея аппаратуры при изменении их собственной температуры (температурный эффект). Проведена калибровка восьми детектирующих каналов при
использовании имитатора чёрного тела. На основании полученных экспериментальных данных произведена оценка чувствительности аппаратуры.
 

Рассмотрены варианты конструктивного исполнения n-канального полевого транзистора с управляющим p–n-переходом, интегрируемого в высоковольтный комплементарный биполярный технологический процесс с изоляцией обратносмещенным p–n-переходом. Сформулированы критерии отбора моделей транзисторов по электрическим параметрам. С учетом критериев проведено приборно-технологическое моделирование на подложках объемного кремния. На основе полученных результатов проведен сравнительный анализ nканального и ранее разрабо-танного р-канального полевых транзисторов. Для оценки адекватности модели транзистора проведен ряд измерений статических параметров экспериментальных образцов, в т. ч. в экстремальном диапазоне температур, изготовленных по рассчитанному технологическому маршруту. На основе полученных данных выбран наиболее оптимальный вариант по соотношению статических и динамических параметров.

Для получения фоточувствительного материала HgCdTe методом молекулярно-лучевой эпитаксии предпочтительно использовать изотипные подложки CdZnTe. Одним из методов выращивания таких монокристаллов и подложек является метод Давыдова–Маркова. Кристаллы CdZnTe, выращенных этим методом, характеризуются высокой однородностью параметров и практически полностью могут быть использованы для изготовления устройств и подложек. В рамках работы была показана возможность получения таких монокристаллов CdZnTe и перспективы развития этого направления.

В приближении квазинейтральности проведено теоретическое исследование преобразования скорости междузонной фотогенерации носителей слабым оптическим излучением в гомогенном полупроводнике в электрический ток при отсутствии внешнего электрического поля. Рекомбинация фотоносителей предполагалась примесной. Выведено аналитическое соотношение для коэффициента фотоэлектрического преобразования образцом с блокирующими электронный ток контактами. Исследована зависимость коэффициента фотоэлектрического преобразования от концентрации центров рекомбинации. Показана возможность возникновения фототока несмотря на отсутствие внешнего электрического поля

Экспериментально и методом компьютерного моделирования исследовано влияние коэффициента заполнения положительной полярности импульса знакопеременного прямоугольного удерживающего напряжения на траектории колебаний заряженных микронных диэлектрических частиц в линейной квадрупольной ловушке в воздухе при атмосферном давлении. Обнаружено, что при изменении коэффициента заполнения положительной полярности прямоугольного импульса при постоянных частоте и амплитуде сигнала меняется угол наклона траекторий частиц в поперечном сечении ловушки. При уменьшении заполнения менее 50% или при увеличении заполнения более 50 % меняется диагональ наклона траектории микрочастиц в квадрате поперечного сечения. Обнаруженный экспериментально эффект поворота наклона траекторий микрочастиц согласуется с результатами компьютерного моделирования для одиночной частицы. Обнаруженный эффект можно использовать для управления одиночными частицами и кулоновскими системами заряженных частиц, для определения новых областей устойчивости движения микрочастиц, а также при разработке квантовых компьютеров на основе квадрупольных ловушек.

Представлена инновационная модель шлангового гамма-дефектоскопа переносного класса «РИД 50W», оснащенная экологически чистым вольфрамовым блоком защиты для работы с излучателями на основе 75Se и 192Ir. Рассмотрены вопросы оптимизации, синтеза, компьютерной инженерии ответственных компонентов, представлена количественная оценка технических параметров и характеристик

Экспериментально и методом компьютерного моделирования исследованы спектры резонансного рассеяния на основной магнитной моде субволновых линейных структур из двух непараллельных диэлектрических плоских тонких колец, расположенных вдоль волнового вектора и возбуждаемых падающей плоской электромагнитной волной СВЧ-диапазона. Обнаружено, что в амплитудно-частотном спектре в области резонанса магнитного поля внутри системы из двух колец возникает резкий провал на резонансной частоте одиночного кольца при наклоне плоскостей колец относительно друг друга. При параллельных плоскостях колец резонансный провал не регистрируется. Обнаруженный эффект можно использовать при монтаже нескольких колец для контроля их плоскостей или для создания диагностики отклонения на малые углы.
 

Представлены экспериментальные результаты по формированию сварных соединений стекла и кремния при воздействии лазера с длительностью импульса 230 фс. Приведены результаты по измерению геометрии сварных швов соединения стекло-кремний. Установлено, что при увеличении скорости сварки от 30 до 70 мм/с увеличивается ширина сварного шва от 100 до 180 мкм, в то время как глубина сварного шва уменьшается от 100 до 80 мкм. Определено, что стабильное формирование соединения стекло-кремний образуется при энергии импульса в диапазоне от 10 до 17 мкДж. В ходе проведения работы исследована зона перехода стекло-кремний с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM). Определено, что в зоне перехода образуются прочные связи стекла и кремния в результате диффузии химических элементов обоих материалов.
 

Методом молекулярно-пучковой эпитаксии на подложках InSb(100) получена барьерно-диодная (nBn) структура с униполярным барьером In0,8Al0,2Sb. Кристаллическое совершенство структуры и её соответствие номинально заложенному дизайну подтверждено с помощью рентгеноструктурного анализа. Электронная подсистема полученной nBn-структуры охарактеризована с помощью измерений микроскопии растекания тока на сколе (011).

Рассматриваются параметры лавинных фотодиодов Ge/Si с наноотверстиями для захвата фотонов на длине волны 850 нм. Предложенная конструкция лавинного фотодиода Ge/Si с массивом наноотверстий позволяет значительно увеличить коэффициент усиления, полосу пропускания и коэффициент поглощения. Было продемонстрировано, что можно улучшить эффективность поглощения оптической мощности фотодетектором без ущерба для коэффициента усиления и быстродействия устройства. Результаты работы могут быть использованы для разработки технологии молекулярно-лучевой эпитаксии по созданию лавинных фотодиодов Ge/Si с использованием структур для захвата фотонов с высоким коэффициентом усиления, быстродействием и коэффициентом поглощения. Полученные результаты могут быть применены в ряде направлений исследований, таких как микроскопия визуализации времени жизни флуоресценции, позитронно-эмиссионная томография, системы квантовой связи, а также  в лидарных технологиях.

Приведено исследование перспективного метода прецизионной обработки пластин монокристаллического кремния, который помогает решить проблему дефектообразования при создании контактного слоя Cr-Au ввиду недостаточно малой шероховатости поверхности.