№ 3 (2022)

С О Д Е Р Ж А Н И Е

ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ

Константинов В. О., Щукин В. Г., Шарафутдинов Р. Г.
Эффект перекристаллизации при рафинировании металлургического кремния в электронно-пучковой плазме 5

Бондаренко Д. А., Вавилин К. В., Двинин С. А., Задириев И. И., Кралькина Е. А., Лобастов И. А., Маринин С. Ю., Никонов А. М., Селиванов М. Ю.
Характеристики ВЧ катода-нейтрализатора при использовании аргона в качестве рабочего газа 11

Шандриков М. В., Окс Е. М., Черкасов А. А.
Особенности инжекции электронов из плазмы эмиттерного разряда в планарную магнетронную распылительную систему 17

Батукаев Т. С., Билера И. В., Крашевская Г. В., Лебедев Ю. А., Назаров Н. А.
Хроматографическое исследование СВЧ-разряда в жидком нефрасе с барботированием СО2 25

Николаев А. Г., Фролова В. П., Юшков Г. Ю.
Генерация пучков многозарядных ионов тантала в вакуумным дуговым ионном источнике с субмикросекундной длительностью импульса 30

ФОТОЭЛЕКТРОНИКА

Войцеховский А. В., Дзядух С. М., Горн Д. И., Дворецкий С. А., Михайлов Н. Н., Сидоров Г. Ю., Якушев М. В.
Экспериментальное исследование барьерных NBN-структур на основе МЛЭ n-HgCdTe для детектирования в MWIR и LWIR спектральных областях 37

Вильдяева М. Н., Климанов Е. А., Ляликов А. В., Макарова Э. А., Скребнева П. С.
Влияние процессов отжига на время жизни носителей заряда и его однородность в пластинах кремния n-типа 43

Рыбалка С. Б., Демидов А. А., Кульченков Е. А.
Высоковольтный карбидокремниевый диод Шоттки для применения в области низких температур 49

Трухачев А. В., Трухачева Н. С., Седнев М. В., Болтарь К. О.
Исследование влияния на ВАХ матричных фоточувствительных элементов на основе XBn-InGaAs-структур характеристик процессов пассивации поверхности 56

ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Кравчук Д. А.
Результаты экспериментальных исследований оптоакустического отклика в биологических тканях и их моделях 63

Манухин В. В.
Распыление карбидных пленок с поверхности титана и вольфрама ионами гелия средних энергий 67

Асваров А. Ш., Ахмедов А. К., Мурлиев Э. К., Каневский В. М.
Искровое плазменное спекание композитной металлокерамической системы ZnO – Zn 73

Исмаилов А. М., Муслимов А. Э.
Быстрый УФ отклик в пленках оксида цинка c островками металлического серебра 79

ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ

Фролова В. Е., Денисов Д. Г., Патрикеев В. Е., Ерофеева Н. А.
Исследование влияния особенностей процесса полирования на качество обработки поверхностей оптических деталей 85

C O N T E N T S

PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS

V. O. Konstantinov, V. G. Shchukin, and R. G. Sharafutdinov
The effect of recrystallization in metallurgical silicon refining using an electron-beam plasma 5

D. A. Bondarenko, K. V. Vavilin, S. A. Dvinin, I. I. Zadiriev, E. A. Kralkina, I. A. Lobastov,
S. Yu. Marinin, A. M. Nikonov, and M. Yu. Selivanov
Characteristics of RF cathode-neutralizer using argon as the working gas 11

M. V. Shandrikov, E. M. Oks, and A. A. Cherkasov
Special features of electron injection from an emitter discharge plasma into a planar magnetron sputtering system 17

T. S. Batukaev, I. V. Bilera, G. V. Krashevskaya, Yu. A. Lebedev, and N. A. Nazarov
Chromatographic study of microwave discharge in liquid Nefras with CO2 bubbling 25

A. G. Nikolaev, V. P. Frolova, and G. Yu. Yushkov
Generation multiply charged tantalum ion beams in a vacuum arc ion source with a submicrosecond pulse duration 30

PHOTOELECTRONICS

A. V. Voitsekhovskii, S. M. Dzyadukh, D. I. Gorn, S. A. Dvoretskii, N. N. Mikhailov, G. Yu. Sidorov, and M. V. Yakushev
Experimental study of NBN barrier structures based on MBE n-HgCdTe for MWIR and LWIR photodetectors 37

M. N. Vil’dyaeva, E. A. Klimanov, A. V. Lyalikov, E. A. Makarova, and P. S. Skrebneva
Influence of heat treatment on lateral lifetime charge carrier and its homogeneity in n-type silicon wafers 43

S. B. Rybalka, A. A. Demidov, E. A. Kulchenkov
High voltage silicon carbide Schottky diode for low temperature applications 49

A. V. Trukhachev, N. S. Trukhacheva, M. V. Sednev, and K. O. Boltar
Focal plane arrays based on XBn-InGaAs structures surface passivation influence of methods on the current-voltage characteristics 56

PHYSICAL SCIENCE OF MATERIALS

D. A. Kravchuk
Results of experimental studies of optoacoustic response in biological tissues and their models 63

V. V. Manukhin
Sputtering of titanium and tungsten carbide films from the surface titanium and tungsten by helium ions of medium energies bombardment 67

A. Sh. Asvarov, A. K. Akhmedov, E. K. Murliev, and V. M. Kanevsky
Spark plasma sintering of a composite ZnO – Zn cermet system 73

A. M. Ismailov and A. E. Muslimov
Fast UV response in ZnO films with Ag islands 79

PHYSICAL APPARATUS AND ITS ELEMENTS

V. E. Frolova, D. G. Denisov, V. E. Patrikeev, and N. A. Erofeeva
Study of the influence of the physical and chemical features of the polishing process on the quality of surface treatment of optical parts 85

Статьи в выпуске: 14

Исследование влияния особенностей процесса полирования на качество обработки поверхностей оптических деталей (2022)
Авторы: Фролова Валерия Евгеньевна, Денисов Дмитрий Геннадьевич

Проведен анализ практических результатов современного мирового состояния технологии формообразования с целью обеспечения эффективности отечественных технологий. Выполнен сравнительный анализ существующих математических моделей, описывающих функцию съема оптического материала. Осуществлена апробация реальной математической модели, разработанной на основе экспериментальных исследований, в производственных условиях. Результатом работы является анализ графической зависимости шероховатости отполированной поверхности от концентрации полировальной суспензии.

Сохранить в закладках
Быстрый УФ отклик в пленках оксида цинка c островками металлического серебра (2022)
Авторы: Исмаилов Абубакр (Абакар) Магомедович, Муслимов Арсен Эмирбегович

Исследовано влияние островковой структуры Ag на УФ отклик в пленках ZnO. Нанесение островков Ag размерами до 1 мкм уменьшает время релаксации фототока до 1 с. Островки Ag являются эффективным каналом стока электронов. Отжиг пленок ZnO с покрытием Ag в открытой атмосфере при температуре 600 оС возвращает пленки в исходное состояние с длительной релаксацией фототока. Полученные результаты могут найти применение в технологии создания быстрых фотодетекторов на основе ZnO.

Сохранить в закладках
Искровое плазменное спекание композитной металлокерамической системы ZnO – Zn (2022)
Авторы: Асваров Абил Шамсудинович, Ахмедов Ахмед Камильевич, Мурлиев Эльдар Камильевич, Каневский Владимир Михайлович

Определены закономерности влияния таких основных действующих факторов метода искрового плазменного спекания, как температура спекания, давление и длительность изотермической выдержки, на процесс синтеза композитной металлокерамики в системе ZnO–Zn с различным содержанием металлической фазы цинка. На основании полученных зависимостей плотности композитной металлокерамики от содержания цинка установлены оптимальные режимы синтеза для каждого состава, при которых сохраняется однородная двухфазная структура и достигаются максимальные значения плотности.

Сохранить в закладках
Распыление карбидных пленок с поверхности титана и вольфрама ионами гелия средних энергий (2022)
Авторы: Манухин Владимир Владимирович

Аналитическая модель распыления бинарных слоистых неоднородных мишеней применена к случаю распыления пленок карбида металла с поверхности металла ионами гелия. На основе модели получена аналитическая формула, позволяющая рассчитать полный и парциальные коэффициенты распыления неоднородных мишеней легкими ионами. Результаты расчетов полных коэффициентов распыления пленок карбидов титана и вольфрама с поверхности металлов ионами гелия приведены в сравнении с результатами компьютерного моделирования.

Сохранить в закладках
Результаты экспериментальных исследований оптоакустического отклика в биологических тканях и их моделях (2022)
Авторы: КРАВЧУК ДЕНИС АЛЕКСАНДРОВИЧ

Оптоакустический метод диагностики биологических тканей можно использовать для определения концентрации гемоглобина, глюкозы, гематокрита, в силу того, что он имеет высокое пространственное разрешение. Проведены измерения акустического сигнала in vitro в свиной крови и модельных биологических жидкостях в присутствии полистирольных микросфер как моделей эритроцитов. С помощью приведенного метода (in vitro) измеряли локальное состояние крови в присутствии концентрации гепарина, а также в модельных биологических средах. Результаты согласуются с опубликованными работами в этой области. Несмотря на то, что пока метод не достаточно точен и требует дальнейшей оптимизации, калибровки, он имеет большие перспективы как легко реализуемый неивазивный метод измерения в реальном времени.

Сохранить в закладках
Исследование влияния на ВАХ матричных фоточувствительных элементов на основе XBn-InGaAs-структур характеристик процессов пассивации поверхности (2022)
Авторы: Трухачев Антон Владимирович, Трухачева Наталия Сергеевна, Седнев Михаил Васильевич, Болтарь Константин

Представлены результаты исследования влияния на вольтамперные характеристики (ВАХ) элементов матриц фоточувствительных элементов (ФЧЭ) на основе XBn-InGaAs структур характеристик формирования пассивирующего покрытия и используемых материалов, а также воздействие потока низкоэнергетичных ионов аргона. Пассивирующие покрытия получали методами магнетронного и резистивного напыления диэлектрических материалов сульфида цинка (ZnS), монооксида кремния (SiO) и фторида иттрия (YF3). Показано, что воздействие низкоэнергетичных ионов аргона приводит к катастрофическому увеличению темновых токов непассивированных элементов матриц.

Сохранить в закладках
Высоковольтный карбидокремниевый диод Шоттки для применения в области низких температур (2022)
Авторы: Рыбалка Сергей Борисович, Демидов Андрей Александрович, Кульченков Евгений Александрович

Экспериментально и теоретически исследованы вольт-амперные характеристики высоковольтного российского карбидокремниевого диода Шоттки 5ДШ410А1 в диапазоне температур от 298 К до температуры жидкого азота. Установлено, что при снижении температуры от 298 К до 78 К значение прямого тока возрастает примерно в два раза (до 211 А), а обратное напряжение достигает 1450 В. Теоретически описаны прямые и обратные вольт-амперные характеристики при температуре 78 К. Продемонстрирована возможность стабильной работы диода Шоттки 5ДШ410А1 при низких температурах.

Сохранить в закладках
Влияние процессов отжига на время жизни носителей заряда и его однородность в пластинах кремния n-типа (2022)
Авторы: Вильдяева Мария Николаевна, Климанов Евгений Алексеевич, Макарова Элина Алексеевна, Скребнева Полина Станиславовна

Показано, что предварительная термическая обработка в кислороде и азоте при 1150 С в течение нескольких часов значительно снижает неравномерность в распределении времени жизни неосновных носителей заряда в кремнии, выращенном методом Чохральского, при последующих диффузионных процессах. Полученный результат объясняется образованием при отжиге приповехностной зоны с пониженной концентрацией кислорода, в которой подавляется рост кислородных преципитатов.

Сохранить в закладках
Экспериментальное исследование барьерных NBN-структур на основе МЛЭ n-HgCdTe для детектирования в MWIR и LWIR спектральных областях (2022)
Авторы: Войцеховский Александр Васильевич, Дзядух Станислав Михайлович, Горн Дмитрий Игоревич, Дворецкий Сергей, Михайлов Николай, Сидоров Георгий Юрьевич

Проведено исследование электрофизических и фотоэлектических характеристик барьерных фоточувствительных структур в конфигурации NBN на основе n-HgCdTe (КРТ). Исследовано семь различных типов фоточувствительных структур для MWIR и LWIR диапазонов инфракрасного (ИК) излучения, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ). Проведены измерения вольт-амперных характеристик (ВАХ), как темновых, так и при наличии засветки. Определены параметры NBN-структуры, реализующей максимальные значения фототока и минимальные значения темновых токов в рабочем интервале напряжений смещения V для повышенных рабочих температур.

Сохранить в закладках
Генерация пучков многозарядных ионов тантала в вакуумным дуговым ионном источнике с субмикросекундной длительностью импульса (2022)
Авторы: Николаев Алексей Геннадьевич, Фролова Валерия Петровна, Юшков Георгий Юрьевич

В вакуумных дуговых ионных источниках, функционирующих при амплитуде импульса тока дуги в сотни ампер и длительности импульса более десятков микросекунд, средняя зарядность ионов материала катода в ионном пучке находится в пределах от 1+ для углерода до около 3+ для тяжелых металлов. Повышение зарядовых состояний ионов плазмы вакуумной дуги позволяет обеспечить увеличение энергии ионов в извлекаемом пучке без соответствующего повышения ускоряющего напряжения, либо наоборот, получить ионы с заданной энергией при существенно меньшем ускоряющем напряжении. Это расширяет возможности ионных источников при решении задач науки и практики. Зарядовые состояния ионов могут быть существенно увеличены в случае вакуумной дуги с субмикросекундной длительностью импульса. В данной статье представлено исследование процессов генерации пучков многозарядных ионов тяжелых металлов на примере ионов тантала. За счет сокращения длительности импульса тока дуги до субмикросекундного уровня были получены рекордные для тантала зарядовые состояния вплоть до 13+ при среднем заряде ионов тантала в пучке 11+.

Сохранить в закладках
Хроматографическое исследование СВЧ-разряда в жидком нефрасе с барботированием СО2 (2022)
Авторы: Батукаев Тимур Саидемиевич, Билера Игорь Васильевич, Крашевская Галина Витальевна, Лебедев Юрий Анатольевич, Назаров Нурлан Алекберович

Задача разложения СО2 является одной из составляющих проблем, связанных с глобальным потеплением. Одним из перспективных направлений является использование низкотемпературной плазмы. Для этих целей применяются разные типы разрядов. СВЧ-разряд в жидких углеводородах в этих задачах не исследован. В настоящей работе приведены первые результаты по исследованию продуктов СВЧ-разряда в жидком Нефрасе С2 80/120 (нефтяной растворитель, смесь легких углеводородов с температурой кипения от 33 до 205 оC) при введении в разрядную зону СО2. Основными продуктами являются Н2, С2Н2, С2Н4, СН4, СО2, СО. В продуктах не обнаружено кислорода. Это может объясняться его связыванием с водородом и метаном, которые образуются при разложении нефраса. Показано, что степень разложения СО2 достигает 70 %.

Сохранить в закладках
Особенности инжекции электронов из плазмы эмиттерного разряда в планарную магнетронную распылительную систему (2022)
Авторы: Шандриков Максим Валентинович, Окс Ефим, Черкасов Александр Алексеевич

Изучены особенности инжекции электронов из плазмы эмиттерного разряда в разрядную систему планарного магнетронного разряда. В качестве эмиттерного разряда использовались тлеющий разряд с полым катодом и вакуумная дуга. Инжекция электронов осуществлялась через центральное отверстие в мишени магнетрона. Давление рабочего газа (аргон) в вакуумной камере составляло 0,05–0,09 Па. Эмиттерный тлеющий разряд в полом катоде функционировал как в слаботочном непрерывном режиме (10–100 мА), так и сильноточном импульсном режиме (10–20 А, 25 мкс, 1 Гц). Вакуумный дуговой эмиттер функционировал в импульсном режиме (10–60 А, 200 мкс, 1 Гц). Измерены токи эмиссии для различных конфигураций разрядной системы, в том числе определены условия, обеспечивающие полное переключение электронного компонента тока эмиттера в разрядную систему магнетронного распылителя.

Сохранить в закладках
Характеристики ВЧ катода-нейтрализатора при использовании аргона в качестве рабочего газа (2022)
Авторы: Бондаренко Дмитрий Алексеевич, Вавилин Константин Викторович, Двинин Сергей Александрович, Задириев Илья Игоревич, Кралькина Елена Александровна, Маринин Сергей Юрьевич, Никонов Александр Михайлович, Лобастов Игорь Алексеевич, Селиванов Михаил Юрьевич

Представлены первые результаты экспериментального исследования характеристик катода-нейтрализатора, рабочий процесс которого основан на индуктивном ВЧ-разряде в аргоне. Рассмотрен диапазон расходов аргона 4–10 см3/мин, диапазон мощностей ВЧ-генератора 35–150 Вт. Показано, что при достижении порогового значения напряжения между коллектором ионов и положительно заряженным относительно коллектора электродом (анодом) наблюдается скачкообразный рост электронного тока.

Сохранить в закладках
Эффект перекристаллизации при рафинировании металлургического кремния в электронно-пучковой плазме (2022)
Авторы: Константинов Виктор Олегович, Щукин Виктор Геннадьевич, Шарафутдинов Равель Газизович

Предложен метод плазмохимического рафинирования металлургического кремния. Метод основан, во-первых, на испарении легколетучих примесей за счет быстрого разогрева металлургического кремния с помощью электронного пучка. Во-вторых, на переводе труднолетучих примесей в их легколетучие соединения в химически актив-ной электронно-пучковой плазме. И в-третьих, на перекристаллизации полученного кремния под действием электронного пучка. Указанным методом на лабораторном оборудовании проведено рафинирование металлургического кремния. Показано, что за счет использования перекристаллизации кремния под действием электронного пучка эффективность рафинирования существенно увеличена.

Сохранить в закладках