В работе представлена физическая аналитическая компактная модель МОПтранзистора, работающего от комнатной до глубоко криогенной температуры, основанная на линеаризации заряда инверсионного слоя. Показано влияние вымораживания подложки и ионизации примеси, индуцированной полем, на электростатику транзистора. Температурное масштабирование ядра модели было получено с использованием точных уравнений для ширины запрещенной зоны, эффективной плотности состояний, уровня Ферми, энергии ионизации. Основное соотношение для инверсионного заряда с внешними напряжениями было дополнено эффектом неполной ионизации. Выведено уравнение для тока канала через инверсионные заряды, и расчеты были подтверждены с помощью приборно-технологического моделирования в TCAD.
В работе предложен метод цифровой коррекции выходных сигналов многорядных инфракрасных (ИК) фотоприемных устройств (ФПУ), осуществляющих регистрацию малоразмерных объектов. Метод позволяет скорректировать форму импульсного отклика, искаженного в результате высокочастотной фильтрации внутри ФПУ, и повысить отношение сигнал/шум. Проведено сравнение метода, представленного в данной работе с методом согласованной фильтрации, и показана эффективность предложенного метода для уменьшения числа дефектных «аномально шумящих» каналов ФПУ. Исходными данными для расчетов служат изображения, полученные в результате стендовых испытаний ФПУ в режиме регистрации малоразмерного объекта при сканировании.
Представлены результаты по воздействию коротковолнового излучения и обратного смещения с широким диапазоном величин воздействующих факторов (энергии квантов и плотности потока фотонов, тока и напряжения обратного смещения) на вольтамперные характеристики, токи шума и сигнала, а также равномерности тока сигнала в многоплощадочных планарных фотодиодах р+–n-типа из антимонида индия. Исследования проводили непосредственно на кристаллах, а также макетах фотодиодов с этими кристаллами. Для обоих случаев воздействия все полученные результаты по деградации и восстановлению изучаемых параметров объясняются единой моделью на основе зарядки определённых участков поверхности кристалла «горячими» электронами, «разогретыми» до необходимых энергий либо поглощёнными квантами, либо электрическим полем области пространственного заряда р+–n-перехода, а также зависимости степени закрепления электронов на поверхности от величин воздействующих факторов. Делается вывод о том, что при проектировании и производстве следует учитывать возможности отказов ФД за счёт зарядки поверхности планарной структуры при сохранении бездефектной металлургической и планарной границ р+–n-перехода. Определены меры по устранению таких отказов.
Описаны методы синтеза, кристаллографические параметры и строение энергетических зон двумерных и квазидвумерных материалов, таких как графен, дихалькогениды переходных металлов IV-VIII групп, бинарные 2D-халькогениды IV, III и II групп вида AIV BVI, IV VI Am Bn, AIIIBVI, III VI Am Bn, AIIBVI, трихалькогениды Ti, Zr, Hf, Nb, Bi, Sb, 2D-материалы вида AVBV (AsN, AsP, PN, SbAs, SbN, SbP), 2D-нитриды вида AIIIN (A = Al, Ga, In, B), моноатомные 2D-материалы (фосфорен P, плюмбен Pb, станен Sn, германен Ge, силицен Si, антимонен Sb, арсенен As, висмутен Bi, борофен В, окто-нитроген 8-N), функциализированные графен и карбид кремния SiC, двумерные оксиды CO, SiO, GeO, SnO, диоксиды переходных металлов, германия и олова, триоксиды MoO3, WO3, ди- и тригалогениды переходных металлов.
Тонкие пленки ZrO2: Y2O3 (YSZ) толщиной 4‒5 мкм были сформированы на NiO-YSZ анодных подложках методом магнетронного распыления в атмосфере аргона и кислорода при различных расходах кислорода с последующим отжигом на воздухе при температуре 1200 C. Пленки изучали методами сканирующей, атомно-силовой микроскопии и рентгеновской дифракции. Количественное определение остаточных напряжений (макронапряжений I рода) в тонких пленках YSZ проводилось с использованием стандартного метода sin2. Упругие константы для каждого конкретного образца были определены из результатов наноиндентирования. Показано, что в пленках YSZ, нанесенных магнетронным распылением, внутренние напряжения являются сжимающими и составляют –2,7 ГПа и –2,9 ГПа при осаждении в переходном режиме с дефицитом кислорода и оксидном режимах, соответственно. Осаждение в оксидном режиме приводит к формированию плотной и однородной структуры пленки YSZ с единичными закрытыми порами. Пленка YSZ, полученная в переходном режиме магнетронного распыления, содержит большое количество дефектов в виде пор, ее пористость превышает 60 %. Переход от режима осаждения пленок YSZ с дефицитом кислорода к оксидному режиму приводит к снижению шероховатости поверхности в 2 раза.
Определены плотность, пористость, электропроводность и коэффициент массопереноса (при электроискровой обработке) порошковых электродных материалов системы «медь – олово». Они были получены методом холодного одностороннего формования смеси порошков металлов в закрытой пресс-форме. Диаграмма «плотность – давление прессования» является суперпозицией взаимного перераспределения/укладки структурных элементов порошкового материала и их упругой/пластической деформации. Определены критические давления формования (при аппроксимации логарифмической функцией). На зависимости от давления вклада укладки имеется максимум. Он смещается в область малых давлений формования при росте содержания олова в исходной шихте. В относительных единицах давления (по отношению к критическому) его положение остается практически неизменным. Увеличение давления формования и содержания олова приводит к росту плотности и электропроводности конечного материала, а также уменьшению его пористости. Рост энергии электроискрового разряда и содержания олова, а также уменьшение давления прессования приводят к увеличению коэффициента массопереноса.
Представлены результаты конверсии метана в углеводороды группы С2 в холодной, химически активной, сверхзвуковой электронно-пучковой плазме. Получены зависимости коэффициента использования метана и выхода продуктов от энергии и тока активирующего пучка электронов, дополнительной электромагнитной мощности, а также фонового давления. Показано, что за счет изменения вышеуказанных параметров возможно изменение состава получаемых продуктов.
Проведены эксперименты по предварительной ионизации плазмы стелларатора Л-2М с использованием двухканальной системы ионного циклотронного резонансно-го нагрева. Мощность каждого канала нагрева составляла 1 кВт. ВЧ-мощность для предварительной ионизации рабочего газа подавалась на антенну за 10 мс до возникновения напряжения на обходе. Проведение предварительной ионизации позволило уменьшить напряжение на обходе перед пробоем рабочего газа на 15–20 %. Задержка между моментом возникновения напряжения на обходе и моментом пробоя рабочего газа уменьшилась вдвое. Вследствие этого наблюдалось подавление генерации убегающих электронов на начальной стадии разряда, возникающей в условиях низкой плотности плазмы и высокого напряжения на обходе. При подаче ВЧ-напряжения на антенну детектором ДРГ3-01 было зарегистрировано уменьшение интенсивности жесткого рентгеновского излучения в 10 раз, что указывает на подавление генерации убегающих электронов. Наилучшее подавление генерации убегающих электронов наблюдалось в условиях, когда ВЧ-импульс предварительной ионизации подавался за 10 мс до возникновения напряжения на обходе и заканчивался через 10 мс после пробоя рабочего газа.
Проанализировано современное состояние твердотельной фотоэлектроники, представлены результаты и перспективы проведения научных исследований с целью создания фотоприемных устройств (ФПУ) новых поколений. В работе рассматриваются характеристики как выпускаемых серийно, так и вновь разрабатываемых ФПУ, детектирующих излучение в различных спектральных диапазонах ИК области спектра на основе полупроводниковых материалов групп А3В5 и А2В6, а именно: структуры на основе соединений сурьмы в диапазоне 3–5 мкм; QWIP-структуры GaAs/AlGaAs в диапазоне 7,8–9,3 мкм; структуры HgCdTe – в диапазонах 3–5 и 8–12 мкм; XBn-структуры InGaAs в диапазоне 0,9–1,7 мкм. Показаны наиболее близкие зарубежные аналоги и определены пути дальнейшего улучшения их характеристик.
Рассматривается метод нахождения электростатических (квазистатических) полей внутри и снаружи осесимметричных диэлектрических тел сложной формы. Высокая точность метода подтверждается сравнением результатов расчета с известными задачами, допускающими строгое решение, таких как диэлектрическая сфера и эллипсоид в однородном электрическом поле. Исследуются аналогичные распределения электрического поля для задачи о двух диэлектрических шарах, соединенных перемычкой из того же материала. Обсуждается применимость метода, для случая, когда рядом с телом будет находиться плоскослоистая структура.
Впервые получено интегро-дифференциальное уравнение для расчета проникновения магнитного поля в сверхпроводник в мейснеровском состоянии для нестационарного случая с учетом возбуждения как сверхпроводящих, так и нормальных электронов согласно двухжидкостной модели сверхпроводников. При синусоидальном изменении магнитного поля данное интегро-дифференциальное уравнение сводится к модифицированному уравнению Лондонов, в котором получено комплексное выражение для глубины проникновения переменного магнитного поля в зависимости от частоты изменения магнитного поля и долей концентраций нормальных и сверхпроводящих электронов. С помощью модифицированного уравнения Лондонов рассмотрено проникновение переменного магнитного поля в плоскопараллельную сверхпроводящую пластину конечной толщины в зависимости от частоты поля
Рассматривается современный отечественный сорбционный кабельный сенсор, не имеющий аналогов в мире по чувствительности и быстродействию, его принцип работы и возможности создания на его основе различных систем контроля, в т. ч. раннего обнаружения утечек из элементов контуров жидкостного охлаждения вы-числительного шкафа. Экспериментальные исследования отечественных кон-струкций сорбционных кабелей подтвердили их высокую чувствительность к поро-говым значениям не только жидкой фазы, но и к изменениям уровня относитель-ной влажности воздуха. Физическое моделирование показало, что принцип работы сорбционного кабельного сенсора или сорбционного измерительного преобразователя основан на двух физических процессах: сорбции и электропроводности. Получены расчетные значения выходного тока сорбционного кабеля близкие к экспериментальным данным. Представлена система контроля герметичности элементов контуров жидкостного охлаждения вычислительных шкафов во всех критичных точках возможной разгерметизации.