Дан обзор новых наиболее интересных результатов, представленных на LII Международной Звенигородской конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, состоявшейся с 17 по 21 марта 2025 года в г. Звенигород Московской области. Проведен анализ достижений в основных направлениях развития исследований в области физики плазмы в России и их сравнение с работами за рубежом.
Показан достаточно высокий уровень стойкости к -нейтронному излучению активных элементов оптоэлектронных пар: светоизлучающих структур с массивом Ge(Si) наноостровков и фотодиодов с эпитаксиальными слоями Ge/Si. Теоретические оценки доли наноостровков Ge(Si), теряющих свойства люминесценции при генерации радиационных дефектов, в первом приближении совпадают с экспериментальными данными по снижению интенсивности фото- и электролюминесценции облученных структур. Выполнение условия совместимости параметров светоизлучающих и фотоприемных структур оптоэлектронных пар обеспечивает регистрацию оптопарного эффекта при высоких уровнях воздействий.
Проведен анализ возможных факторов искажения изображения фотошаблона в слое фоторезиста в процессах контактной фотолитографии при изготовлении матричных ИК фотоприёмников, что приводит к неодинаковости геометрических размеров элементов фотоприемных матриц и как следствие, неоднородности по пикселям чувствительности матричных ИК-фотоприёмников. Исследованы особенности формирования фоточувствительных элементов матриц форматов 384 288 с шагом 25 мкм, 320256 с шагом 30 мкм и 640 512 с шагом 15 мкм на основе гетероэпитаксиальных слоев GaAs/AlGaAs и xBn-InGaAs, выращенных на подложках из арсенида галлия и фосфида индия соответственно. Исследовано влияние на неоднородность чувствительности неплоскостности поверхности гетероэпитаксиальных структур полупроводниковых пластин и дефектов на поверхности пластин.
В обзоре представлен анализ микро- и нанотвердости кристаллов и эпитаксиальных структур на основе тройных растворов полупроводникового материала кадмий-ртуть-теллур (КРТ, HgCdTe) и их влияние на надежность фотоприемных устройств (ФПУ), проведена оценка коэффициента твердости КРТ от состава и температуры. Механические свойства кристаллов и эпитаксиальных структур КРТ рассматриваются при точечном воздействии методами сжатия, изгиба и пластической деформации. Представлены модельные зависимости энергии активации: от нагрузочного напряжения и от температуры для двух составов КРТ (Hg0,8 Cd0,2 Te и Hg0,34Cd 0,66 Te). Теоретические и экспериментальные исследования позволили установить следующие значения энергии активации пластической деформации для материала КРТ: 1,1 эВ для Hg 0,8 Cd0,2 Te и 1,6 эВ для Hg 0,34 Cd0,66 Te
Исследовано изменение спектрально-люминесцентных свойств ряда замещенных фенолов под действием излучения эксиламп. Получены кинетические закономерности фотоиндуцированной деградации в воде замещенных фенола: 2,6-ди(гидроксиметил)-4- метилфенола и 4-цианофенола. Рассчитаны квантовые выходы фотопревращения исследуемых соединений. Показано, что для 2,6-ди(гидроксиметил)-4-метилфенола наибольшая фотодеградация наблюдается при использовании XeBr эксилампы. При прямом фотолизе не получено заметной деградации 4-цианофенола
Изучены фронтальные картины проводящих слоев на поверхности сапфировых растров с золотыми дорожками и планарные изменения проводящих слоев в процессе прогрева. Локально нанесенные на поверхность сапфировых пластин припои двух типов изучались в процессе 4-х часовых прогревов в открытой атмосфере с поэтапным повышением температуры от 90 C до 140 C. В качестве припоев использовались однокомпонентный (In) и трехкомпонентный (In-Ag-Au) сплавы. Оба типа припоя (In и In-Ag-Au) показали растекание по золоту, возрастающее с повышением температуры прогрева, причем припой второго типа показал растекание в значительно большей степени. Выявлены особенности картин растекания для каждого типа припоя и определены энергии активации процесса трансформации в каждом температурном интервале. Изучен элементный состав характерных участков растекания, предложена интерпретация полученных результатов.
Показано, что высокомолекулярные нефтяные материалы, к которым относятся концентраты смолисто-асфальтеновых веществ – битуминозные вещества, асфальты, нефтяные смолы, пеки и т. д. обладают особыми свойствами. Для таких материалов характерны сопряженные фазовые переходы «диэлектрик-полупроводник» и «диамагнетик-парамагнетик» при температурах выше точки размягчения (стеклования). По совокупности магнитоэлектрических и реологических свойств можно предположить, что рассматриваемые системы являются фрустрированными парамагнитными органическими спиновыми стеклами. Результаты эксперимента, проведенного с образцом нефтяного асфальта, являются доказательством подобных эффектов. Данные ЭПР показывают, что при нагревании образца асфальта происходит увеличение концентрации парамагнитных центров с одновременным возрастанием электрической проводимости, что свидетельствует о фазовом переходе «диэлектрик-полупроводник», который сопряжён с ростом количества парамагнитной фазы. Рассчитаны энергия активации проводимости (2,56 эВ) и активации вязкости образца асфальта (0,95 эВ). Подобное изменение электрофизических и магнитных свойств исследуемых материалов свидетельствуют о возможности их применения как материалов с широким диапазоном электропроводящих и магнитных свойств
Исследовано влияние толщины затравочного слоя аморфного германия на процесс золото-индуцированной кристаллизации пленок германия. Эксперименты проводились на подложках из кварцевого стекла и монокристаллического кремния с использованием метода магнетронного распыления для осаждения слоев аморфного германия и золота. Образцы подвергались высоковакуумному отжигу при температурах от 260 до 300 C в течение 20–60 часов. Методами сканирующей электрон-ной микроскопии (SEM), спектроскопии комбинационного рассеяния света (Raman) и рентгенофазового анализа (XRD) изучены морфология, кристаллическая структура и фазовый состав пленок. Результаты показали, что толщина затравочного слоя a аморфного германия существенно влияет на кинетику кристаллизации и размер кристаллитов германия. Образцы с более тонким затравочным слоем (4 нм) демонстрируют более высокую плотность зародышеобразования, в то время как увеличение толщины затравочного слоя (до 10 нм) способствует увеличению раз-мера кристаллитов. Полученные данные подтверждают, что золото-индуцированная кристаллизация позволяет контролировать структуру и свойства поликристаллического германия, что делает его перспективным материалом для применения в микроэлектронике и оптоэлектронике.
Исследованы морфология поверхности и спектры пропускания гетероэпитаксиаль-ных структур (ГЭС) на основе тройного раствора кадмий-ртуть-теллур (КРТ, CdHgTe), выращенных методами молекулярно-лучевой (МЛЭ) и жидкофазной эпитаксии (ЖФЭ), и предназначенных для изготовления фотоприемных устройств (ФПУ) длинноволнового ИК диапазона спектра (8–12 мкм). Исследована неоднородность спектральных характеристик чувствительности отдельных фоточувствительных элементов (ФЧЭ) в линейках многорядной матрицы, сформированной в ГЭС КРТ, выращенной методом ЖФЭ. Матрицы ФЧЭ (МФЧЭ) должны иметь малый разброс граничной длины волны и однородные спектральные характеристики чувствительности, что достигается уменьшением неоднородности мольной доли х рабочего поглощающего слоя из CdHgTe до значений менее 0,1 % по площади пластин ГЭС КРТ.
Исследовались параметры источников и приемников оптического излучения, созданных на базе гетероэпитаксиальных структур Ge/Si как элементов опто-электронных пар. Для сформированных по единой технологии структур с Ge(Si) наноостровками пики интенсивности в спектрах люминесценции и фоточувствительности отличались по длине волны, что обусловлено особенностями зонной структуры. Показана возможность использования в оптоэлектронных парах структур с массивами самоформирующихся наноостровков Ge(Si) как источников, так и приемников оптического излучения. В оптоэлектронных парах наряду со структурами с наноостровками Ge(Si) опробованы структуры p+-Si/n-Si: Er/n+-Si в качестве источников излучения и эпитаксиальные структуры Ge/Si в качестве фотоприемных устройств. Для различных сочетаний активных элементов был зарегистрирован оптопарный эффект с коэффициентом передачи K в диапазоне 10-5–10-6.
Рассмотрены особенности дискретизации функции рассеяния точки (ФРТ) при тепловой пеленгации целей с малыми угловыми размерами. Цель работы состояла в определении характеристик пеленгации удаленных тепловых объектов при использовании оптико-электронного канала с микроболометрическим ФПУ. В качестве примера проведено рассмотрение характеристик дискретизации при использовании ФПУ с микроболометрическим матричным детектором формата 640480 с шагом элементов 17 мкм при учёте топологии чувствительных областей, преобразующих тепловое излучение. Анализ трансформации функции рассеяния точки при изменении положения кружка рассеяния объектива относительно пикселей детектора проведен для зеркально-линзового объектива с фокусным расстоянием 100 мм (F/1,0), оптимизированного на спектральный диапазон 814 мкм
Экспериментально и теоретически исследованы пути повышения динамического диапазона регистрируемой индикатрисы рассеянного лазерного излучения от оптической поверхности с ангстремным значением среднеквадратического отклонения (СКО) высотного параметра шероховатости. Результаты исследования позволили сформулировать необходимые требования при проектировании метода и аппаратуры данного класса в лабораторных условиях для измерения среднеквадратического отклонения параметра шероховатости оптической поверхности менее 0,1 нм, а именно: - конструктивное исполнение макетного образца должно быть реализовано с применением специализированного фоноподавляющего защитного кожуха; - необходимо применение математической модели аппроксимации регистрируемой индикатрисы в углах дифракции от 00 до 900, что соответствует анализу пространтвенных частот интегрируемой целевой функции – функции спектральной плотности корреляционной функции в диапазоне сверхвысоких пространственных частот от 0 до до максимального значения равного νmax = 1040 мм-1.