ivdon3@bk.ru
Обсуждаются возможности малоизученного метода получения наноразмерных материалов электронной техники с заданной субструктурой – метода зонной сублимационной эпитаксии (ЗСЭ). В работе он комбинируется с методом градиентной жидкофазной эпитаксии (ГЖЭ). Спецификой является массоперенос в двухфазной среде (твердая подложка и газовая фаза инертного состава, выступающая в качестве транспортной среды) с предварительным нанесенением матричного слоя, формируемого из расплава. Особенностью процесса сублимации в исследовании являлась кристаллизация легкоплавкой эвтектики железо-кремний Предложена математическая модель процесса и проведено сопоставление с результатами эксперимента. Получены островковые структуры состава кремний (более 90 %), железо (до 8 %) и хром (около 1,5 %). Исследованы их параметры и распределение по размерам. Были использованы сканирующий зондовый микроскоп Solver-HV и растровый электронный микроскоп Quanta-200. В исследовании показано, что использование переходных процессов сублимационного переноса дает возможность воспроизводимо формировать нанослои легированного кремния и преобразовывать их в регулярные мезоструктуры.
Ключевые слова: метод микроразмерных ростовых ячеек, зонная сублимационная эпитаксия, градиентная жидкофазная эпитаксия, островковые наноструктуры
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.3.8 - Физика конденсированного состояния
Обсуждаются результаты теоретического и экспериментального исследования процессов синтеза тонкопленочных структур GaInAsBi, формируемых на подложках InAs в поле температурного градиента. Изучены особенности межфазного взаимодействия в системе In-As-Sb в присутствии изовалентных растворителей (In, Bi). Определены значения параметров взаимодействия и коэффициентов распределения компонентов системы. Представлены оптимальные технологические режимы получения гетероструктур на основе InAs. Экспериментально изучены свойства поверхности эпитаксиальных слоев. Установлено, что главными управляющими параметрами являются температура термомиграции и ее градиент. Показано, что синтезированные полупроводниковые материалы могут найти эффективное применение в электронных устройствах нового поколения – электрооптических модуляторах и сверхчувствительных сенсорных элементах.
Ключевые слова: эпитаксиальная структура, кристаллизация, перекристаллизация, расплав, коэффициент сегрегации, металлоорганическое соединение, вольтовая чувствительность, ближний ИК-диапазон, твердый раствор, оптическая характеристика
В работе обсуждаются проблемы прогнозирования ростовых режимов квазиодномерных электронных структур – квантовых нитей на основе трехкомпонентных соединений А3В5. Показано, что эффективным решением может быть моделирование процессов роста нитей на основе метода Монте-Карло. Формирование квантовых нитей осуществляется за счет внешнего потока частиц, переносимых в первой серии экспериментов перпендикулярно подложке, во второй серии – под случайными углами. Построенная модель позволяет оценить влияние состава на геометрические параметры формируемых объектов. Приведен расчет критической толщины квазиодномерных структур. Сделаны выводы об управляющих факторах процессов роста нитей. Показано, что эффективным параметром управления процессами формирования трехкомпонентных 1D-структур являются вариации состава.
Ключевые слова: квантовые нити, метод Монте-Карло, рост на подложке, адсорбция, диффузия, одномерные структуры
В работе обсуждаются теоретические аспекты кристаллизации многокомпонентных твердых растворов. Рассмотрены антимонидные гетеросистемы, в которых присутствует висмут – компонент, в значительной степени определяющий фотоэлектрические свойства исследованных материалов. Рассмотрены особенности установления равновесия жидкой и твердой фаз в процессе кристаллизации указанных систем. Установлены закономерности термодинамического поведения гетеросистем в условиях градиентной жидкофазной эпитаксии. Приводятся результаты экспериментальных исследований по выращиванию твердых растворов многокомпонентных висмутидов на подложках InSb.
Ключевые слова: твердые растворы, мигрирующая жидкая фаза, антимонид-арсенид индия, висмутид галлия, бинарная пара, перекристаллизация, квазикристаллическая структура
В работе осуществлено моделирование композитной структуры графен-MnО на основе минимизации функционала электронной плотности.
Ключевые слова: эффективный заряд, графен, пассивированная поверхность, функционал плотности, интерфейс, работа выхода, энергетический зазор, зонная структура
Проведено численное моделирование из первых принципов ультратонких пленок гидрированного аморфного углерода. В качестве моделей рассматривались наногибридные системы графен-С60. Выполнены расчеты полной энергии с использованием метода псевдопотенциала в рамках теории функционала плотности. Изучены локальные атомные структуры и электронный энергетический спектр рассматриваемых систем. Установлено, что взаимодействие фрагмента фуллерена С60 с графеном сопровождается значительной деформацией их локальной атомной структуры. Результаты расчетов хорошо согласуются с экспериментальной электронной структурой гидрированного аморфного углерода, полученного в тлеющем разряде постоянного тока.
Ключевые слова: энергозависимая память на фазовых переходах, моделирование из первых принципов, метод псевдопотенциала, метод Кона-Шэма, фуллерены, графен, аморфный углерод, атомная структура, электронная структура, энергия адсорбции
01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика
В работе содержится анализ результатов моделирования электрофизических параметров светоизлучательных твердых растворов GaInAsSb/GaSb. В модели учитываются три типа тока – дрейф, термоэлектронная эмиссия и туннелирование через потенциальные барьеры. Модель оболочки оперирует массивами внешних и внутренних фотонов (генерация которых осуществляется внешними устройствами и внутри устройства, например, светоизлучающего диода). Устройство моделируется дискретными элементами в виде двухмоторных квадратных матриц. В работе построены графики зависимостей мощности излучения от силы тока и вольт-амперная характеристика (ВАХ) светодиодного устройства. Массив носителей описан статистикой Ферми. В явном виде раскрыты индикаторы моделирования, основанные на особенностях зонной структуры полупроводниковых систем. Обсуждены результаты экспериментов, показавшие удовлетворительное согласие с данными, полученными на основе расчетов.
Ключевые слова: твердые растворы, Sim Windows 1,5, излучающие структуры, токи, ограниченные пространственным зарядом, электрофизические параметры
В работе представлены результаты моделирования эволюции системы, соотнесенные с экспериментальными данными двухфазных систем, в частности, результатами экспериментальных исследований кинетики кристаллизации твердых растворов с мезоструктурой
Ключевые слова: энтропия, негэнтропия, коэнтропия, мера упорядоченности, структурное разнообразие, нормальное распределение, диссипативные системы, асимметричное строение, ортогональные распределения, инверсия зависимости
Обсуждаются экспериментальные исследования структуры эпитаксиальных слоев элементной базы оптоэлектроники ближнего ИК диапазона. Рассмотрены возможности формирования в поле температурного градиента эпитаксиальных пленок узкозонного материала – антимонида-висмутида индия с управляемым по геометрии слоя составом. Описана технология получения твердых растворов на основе соединений А3В5 методом возвратно-поступательного движения жидкого включения в поле градиента температуры. Определены условия обогащения эпитаксиальных слоев компонентами с низкой растворимостью. Показано, что факторами управления являются стартовый состав расплава, его топология, дистанция термомиграции, градиент температуры и количество циклов перемещения жидкой зоны. В частности, там, где это необходимо, можно получить однородный по координате роста слой при исходном варизонном распределении компонентов. В ходе многостадийного процесса оказываются возможными программируемые скачки концентраций и, в перспективе, получение мезоструктуры слоя (сверхрешетки с периодом 300 нм и менее). Приведены результаты рентгеноструктурных исследований узкозонных твердых растворов, показаны пути формирования пленок с заданным распределением компонентов. Определено предельное содержание висмута в структуре с допустимым уровнем дефектов. Для системы InSbBi-InSb уточнено значение постоянной решетки.
Ключевые слова: твердые растворы, перекристаллизация, градиентная жидкофазная эпитаксия, термомиграция, антимонид-висмутида индия, толщина расплава, градиент температуры, компоненты, координата роста, эпитаксиальные слои
В статье осуществлено моделирование фазовых равновесий в многокомпонентных системах соединений А3В5 и рассчитаны составы жидкой фазы, равновесной с заданным твердым раствором. Применена модель избыточных термодинамических функций, в которой учитываются процессы образования ассоциатов в расплаве вблизи температур солидуса. Разработанный алгоритм позволяет решать и прямую задачу (в которой входными параметры являются температура роста слоев и состав твердой фазы, отвечающий ожидаемым приборным характеристикам) и обратную задачу (по заданной жидкой фазе ищется температура роста и состав твердого раствора). Определены предельные концентрации легирующих компонентов – мышьяка и висмута. Обсуждаются структурные и электрофизические характеристики многокомпонентных полупроводниковых гетеросистем А3В5, твердые растворы которых кристаллизуются из жидкой фазы в градиентном тепловом поле. Впервые качественно описан механизм внедрения примесей в решетку эпитаксиальных слоев многокомпонентных твердых растворов. С увеличением толщины кристаллизуемой пленки термодинамически равновесное замещение атомами висмута сурьмы завершается и имеет место внедрение атомов Bi в междоузлия. Взаимодействие соседних атомов с валентными электронными оболочками Bi становится более симметричным, что обусловливает рост концентрации. При этом возрастает также концентрация дефектов пленки вблизи ее тыльной поверхности. Полученные значения электрофизических параметров позволяют сделать вывод о приборной пригодности исследуемых материалов.
Ключевые слова: твердые растворы, мезоструктура, антимонид, легирование, жидкая фаза, фазовые превращения, бинарные соединения, ассоциаты, постоянная решетки, многокомпонентные системы
В работе содержится анализ результатов экспериментов по получению излучательных структур на основе антимонида галлия, формируемых методом термомиграции расплава в полупроводниковой матрице.
Ключевые слова: термомиграция, твердые растворы, градиентная эпитаксия, диод с мелкой мезой, антимонид галлия, фундаментальный переход, спектры фотолюминесценции
Приводятся расчёты электронной структуры квазидвумерных систем 2D MeO (Me = Mn, Fe, Co, Ni) выполненные с использованием метода псевдопотенциала в рамках теории функционала плотности (DFT). Расчёты электронной плотности выполнены в приближении коллинеарного магнетизма, исследована электронная структура, выполнен прогноз электронных и магнитных свойств в квазидвумерных системах 2D MeO (Me = Mn, Fe, Co, Ni) с ферромагнитным типом упорядочения. Выполненные оценки магнитного момента на атоме переходного 3d-металла в кристаллах оксидов согласуются с экспериментом. Обнаружен эффект спонтанной спиновой поляризации Me 3d и 2p-зон атомов кислорода в квазидвумерных системах 2D MeO (Me = Mn, Fe, Co, Ni).
Ключевые слова: Теория функционала плотности, метод псевдопотенциала, ферромагнетизм, электронная структура, зонная структура, оксиды переходных металлов.
Рассмотрена задача оценивания некоторого сигнала (или нескольких наиболее важных характеристик сигнала) по результатам измерений, получаемым сетью распределённых датчиков сбора информации. Система, образованная разнесёнными в пространстве датчиками, каждый из которых представляет собой узел сети, собирает информацию о некотором случайном процессе. Предполагается, что сигнал поступает от одного источника и претерпевает только линейные искажения. Каждый датчик системы получает неполные и искажённые сведения о наблюдаемом процессе и работает на пониженной частоте дискретизации. Совместный учёт информации, поступающей от разных датчиков, позволяет получить интегрированную оценку, которая, как правило, оказывается существенно более точной.
Использование информационного критерия качества обеспечивает высокую устойчивость по отношению к шумам и неточностям измерений и теоретически позволяет извлекать наиболее полную информацию при сильно ограниченных данных, получаемых в процессе измерений.
Благодаря введению методов многоскоростной обработки удаётся понизить требования к частоте дискретизации датчиков, снизить нагрузку на радиоканал и мощность тока, потребляемого датчиками. Кроме того, снижаются вычислительные затраты на обработку сигнала в реальном времени.
Ключевые слова: многоскоростная обработка сигналов, датчик, узел сети, информация, случайный процесс
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)
Рассмотрены возможные причины загрязнения Таганрогского залива Азовского моря нефтепродуктами за период 2008-2013 годы. Выделены основные факторы загрязнения. Влияние судоходства на загрязнённость оценивали по интенсивности судоходства, влияние сточных вод - по количеству нефтепродуктов, попадающих с коммунальными стоками и со стоками промышленных предприятий. Выполнена обработка данных федеральной статистической отчетности по основным факторам загрязнения.
Ключевые слова: нефтепродукты, загрязнение воды, среднегодовые концентрации
Сведения об авторах выпуска №2 (2014)
Ключевые слова: авторы