ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

В Институте автоматики и электрометрии создана теория сильного фотоиндуцированного рассеяния двух необыкновенных волн в четыре обыкновенные при их распространении в фоторефрактивных кристаллах, позволившая объяснить экспериментально наблюдаемые световые структуры, состоящие из большого числа кругов, в пресечениях которых появляются яркие световые точки.

                                Рис. 20.

Распространение двух необыкновенных лучей, пересекающихся под ненулевым углом в кристалле ниобата лития, легированного медью, приводит к сложной структуре картины фотоиндуцированного рассеяния света, наблюдаемой на экране за кристаллом. Эта структура (рис. 20) содержит большое число световых окружностей и незамкнутых линий, в четырех пересечениях которых появляются яркие световые точки, обозначенные g, d, m, n. Исходные световые пучки накачки распространяются в плоскости (x, z) и дают на экране световые пятна a, b. При толщине кристалла в несколько миллиметров точки содержат значительную часть прошедшей световой энергии. В рамках модели фотоиндуцированного переноса создана теория, объясняющая возникшую световую картину. Показано, что интенсивные световые точки вызваны конструктивной интерференцией четырех процессов параметрического рассеяния. Теория хорошо описывает наблюдаемые в эксперименте изменения размеров окружностей и координат световых точек, происходящие при изменении угла между пучками накачки, и объясняет слабую зависимость интенсивности точек от этого угла.

В КТИ научного приборостроения созданы аппаратные и программные средства обнаружения методами томографии малоконтрастных дефектов в ответственных изделиях атомной энергетики.

В изготовленном опытном образце рентгеновского томографа промышленного назначения впервые достигнута обнаружительная способность порядка 100 мкм на изделиях из циркония с эффективной толщиной до 9 мм при времени контроля около 15 с (рис. 21).

Рис. 21. Три сечения сварного шва ТВЭЛ с дефектом.

В том же институте предложены новые физические методы обнаружения и извлечения алмазов из алмазоносной руды на основе комбинационного рассеяния света, которые позволяют выявлять безазотные алмазы, что недоступно для существующих рентгенолюминесцентных технологий (рис. 22).

Рис. 22. Спектрограммы различных пород со всплеском интенсивности люминесценции на алмазе в одном из образцов кимберлита
1 - алмаз, 2 - плагиоклаз, 3 - известняк, 4-6 - образцы различных кимберлитовых пород.

Еще в 1933 г. Дирак предсказал возможность существования вихрей в квантовых системах, однако впервые вихревые состояния были обнаружены при численном моделировании транспорта электронов в криволинейных волноводах в 1993 г. Существенной особенностью электронного тока в присутствии вихревой структуры является подавление проводимости. Учеными Института физики им. Л.В. Киренского при исследовании влияния квантовых вихрей на осцилляции Ааронова—Бома в двумерных кольцах обнаружено два эффекта: в случае, когда магнитная длина превышает ширину кольца, токовые вихри приводят к выравниванию фаз по внутренним и наружным электронным траекториям внутри кольца, и в результате осцилляции Ааронова—Бома оказываются строго периодическими; если же магнитная длина становится меньше ширины кольца, возникает переход в конвекционный режим электронного тока в кольце, и осцилляции Ааронова—Бома становятся нерегулярными.

Рис. 23. Квантовый транспорт в мезоскопическом кольце. На рисунке показано возникновение вихревой структуры потока электронов при переходе от первого режима ко второму.

В том же институте проведены комплексные исследования термодинамических свойств и структуры кристаллов семейства эльпасолитов Rb₂KScF₆, испытывающего последовательные сегнетоэластические фазовые переходы из кубической (Fm3m, T>252 K) в тетрагональную (223 K<T<252 K) и затем в моноклинную (Т<223 K) фазы.

Нейтронографические исследования этих фаз выполнялись в рамках совместного проекта на порошковом дифрактометре высокого разрешения в лаборатории Леона Бриллюэна (Сакле, Франция). Впервые определены пространственные группы тетрагональной (14/m) и моноклинной (P121/n1) фаз. Определены координаты атомов в исходной и искаженных фазах.

Анализ либрационных движений атомов позволяет заключить, что фазовый переход Fm3m -- 14/m может рассматриваться как близкий к типу смещения, в то время как переходу в моноклинную фазу присуще более ярко выраженное упорядочение атомов фтора.

Результаты структурных исследований удовлетворительно согласуются с данным термодинамических измерений, подтверждающих значительную роль ангармонизма колебаний критических ионов в механизме перестройки эльпасолитной структуры (рис. 24).

Рис. 24. Нейтронограмма и схема полученной в результате ее анализа структуры низкотемпературной моноклинной фазы Rb₂KScF₆.

В Институте физики полупроводников проведено исследование и отработана технология бестигельных монокристаллов кремния большого диаметра на установке FZ-20, в том числе из поликремния отечественного производства. Качество монокристаллов подтверждено рекордными для России временами жизни неосновных носителей заряда (2—3 мс) и созданием на них p- и n-диодов с низкими обратными токами (10 нАсм² при 300 В), а также быстродействующими интегральными тиристорами нового поколения мощностью до 1МВт. Создана и отработана технология производства тиристора на напряжение до 3 кВ и тока до 200 А. По количеству элементов тиристорный модуль сопоставим с СБИС (около 106 элементов).

В том же институте методом МЛЭ выращены гетероструктуры типа
p⁺—Si/Ge0.4Si0,6/Si/Ge0,4Si0,6/p—Si, представляющие собой слой квантовых точек Ge, окруженный потенциальными барьерами Si. Толщина барьеров составляла 6—16 нм. Размеры квантовых точек варьировались путем изменения температуры роста пленки германия, которая составляла T_s=200—300⁰С. На зависимости дифференциальной проводимости таких структур от напряжения смещения в области температур вблизи комнатной впервые в мире был обнаружен пик проводимости, обусловленный резонансным туннелированием дырок на связное состояние в островках германия. При этом на спектрах рамановского рассеяния впервые наблюдался пик, обусловленный рассеянием в квантовых точках германия. Поведение спектров при изменении длины волны первичного пучка и температуры свидетельствует о сильной пространственной локализации носителей в объеме квантовых точек (рис. 26).

В Институте сенсорной микроэлектроники совместно с ИФП показано методом высокоразрешающей электронной микроскопии, что при наносекундных обработках излучением эксимерных лазеров происходит формирование кристаллических ориентированных (110) зародышей размером 2—10 нм в амфорных пленках кремния на стеклянных подложках. На основе обнаруженного эффекта реализован метод стимулированного зародышеобразования и получены пленки поликремния с размером зерен 3 мкм, текстурированные пленки с размером областей текстуры
30 мкм. Достигнуты параметры тонкопленочных транзисторов в составе активных матриц: ток Iвкл — 10-6А, Iвыкл —10-13А, что является достаточным для управления ЖК—экранами нового поколения и соответствует мировому уровню параметров (рис. 27).

Анализ в КТИ прикладной микроэлектроники тенденций развития современных тепловизионных приборов позволил разработать базовые схемы построения тепловизионной аппаратуры на основе матричных фотоприемных модулей ИК диапазона.

Созданы два матричных образца тепловизоров на основе матричных модулей InAs с количеством элементов 128 x 128 (совместно с ИФП СО РАН) и Si-Se размерностью 256 x 256 элементов (совместно с ИФП СО РАН и НПП "Восток"). Минимально разрешимая разность температур составляет 0,03⁰С для приборов с InAs и 0,05⁰С — для приборов с Si—Se. Автономные испытания в ЦНИИ "Электрон"
(г. Санкт-Петербург) на матричных фотоприемных модулях из PtSi—Si размерностью 256 x 256 элементов дали величину минимально разрешимой разности температур равной 0,05⁰С (рис. 28).

[В оглавление]

Go to Home Site

[Сл. раздел]