В статье рассмотрен вопрос измерения и контроля параметров высоковольтной цепи переменного тока с использованием решетки Брэгга. Предложена модель волоконно-оптического датчика построенного на эффекте магнитострикции, основным компонентом которого является волоконно-Брэгговская решетка. Проведено 3D моделирование процесса магнитострикции, проектирование структурной схемы.

Ключевые слова: оптоволокно, магнитострикция, решетка Брэгга, переменный ток, датчик, соленоид, катушка, никель, феррит, MathCAD, COMSOL

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

В работе были проведены экспериментальные исследования по формированию наноразмерных структур на поверхности арсенида галлия. Для получения модифицированного слоя на поверхности подложки использовался метод фокусированных ионных пучков, для последующего формирования структур использовался метод плазмохимического травления. По результатам исследований были сформированы структуры с шириной от 90 до 196 нм и глубиной от 2 до 9.6 нм. Результаты проведенных исследований могут быть применены в качестве структур для последующего формирования квантовых точек при молекулярно-лучевой эпитаксии.

Ключевые слова: Нанотехнологии, фокусированный ионный пучок, плазменная обработка, атомно силовой микроскоп, GaAs

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

Проведено численное моделирование распределения температуры при нагреве (отжиге) импульсным Nd:YAG лазером пленки аморфного кремния (a-Si) на поверхности AZO-стеклянной подложки. Моделирование осуществлялось на основе численного решения уравнения теплопроводности в программе Matlab для определения плотности энергии лазерного излучения необходимой для кристаллизации пленки a-Si. Для длины волны 1064 нм получено, что температура на поверхности пленки a-Si достигает максимальной величины в момент времени 146 нс при лазерном импульсе с Гауссовой временной формой. Показано, что для кристаллизации пленки a-Si толщиной порядка 800 нм лазерным излучением с наносекундной длительностью импульса оптимальная плотность энергии составляет 600-700 мДж/см2, когда температура по толщине пленки a-Si соответствует 550-1250 °C.

Ключевые слова: Численное моделирование, лазерный отжиг, распределение температуры, пленка a-Si, солнечный элемент

01.04.10 - Физика полупроводников , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

В статье проведено численное исследование теплоотвода с изменением агрегатного состояния масла. Моделирование проводилось в САПР Ansys Fluent для двух режимов, статический - при постоянном нагреве масла с температурой 340К и динамический, при котором температура нагрева менялась в зависимости от времени с 340К до 270К. Передача тепла при изменении агрегатного состояния вещества широко применяется в тех случаях, когда необходимо достичь максимальной эффективности теплообмена. При этом энергия тратится на фазовый переход вещества, например на испарение из жидкой фазы. Преимуществом описанной в работе конструкции теплоотвода является довольно большая скорость теплопере¬дачи, большая стойкость к различным воздействиям, в том числе и механическим, обеспечивающееся в первую очередь простотой конструкции, устраняющая недостатки классических конструкций, которыми являются громоздкость (наличие внешнего охлаждающего контура) и ограниченность скорости теплопереноса.

Ключевые слова: теплоотвод, численные методы, агрегатное состояние, вычислительный эксперимент, эффективность теплообмена

01.04.10 - Физика полупроводников , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

В статье авторами произведен вычислительный эксперимент в САПР Ansys Fluent по исследованию эффективности теплоотводящей поверхности с точки зрения снижения температуры теплонагруженного источника. Обеспечение оптимальных тепловых режимов изделий электронной техники является одной из важнейших проблем конструирования радиоэлектронной аппаратуры. Повышение температуры изделия электронной техники значительно снижает надежность их работы. Работа посвящена численному моделированию эффективности теплоотводящей поверхности штыревого радиатора с внутренним источником тепла. Сделан вывод о неэффективности выполнения теплоотводящей штыревой поверхности, не вся поверхность является равноэффективной.

Ключевые слова: тепловой режим аппаратуры, штыревой теплоотвод, численные методы, аэродинамический поток

01.04.10 - Физика полупроводников , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

В данной статье приводится алгоритм моделирования системы электронных приборов СВЧ методом неавтономных блоков. Рассчитана ВАХ волнового нелинейного элемента, являющимся базовым элементом теории электронной волновой цепи.

Ключевые слова: электронный прибор СВЧ, электрическая цепь, волновой нелинейный элемент, четырехполюсник, вольтамперная характеристика, метод неавтономных блоков

05.12.07 - Антенны, СВЧ устройства и их технологии , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

Проведено численное физико-топологическое моделирование для оптимизации толщины перовскитовых солнечных элементов на основе гетероструктуры TiO2/CH3CN3PbI3-xClx/Spiro-OMeTAD. Результаты проведенных исследований показали, что оптимальные значения толщин пленок TiO2 и CH3CN3PbI3-xClx гетероструктуры, позволяющие получить высокий коэффициент полезного действия солнечного элемента, лежат в относительно узких пределах. Проведенные исследования показали возможность эффективного использования численного физико-топологического моделирования для разработки перовскитовых солнечных элементов с учетом особенностей фотогенерации, рекомбинации и переноса носителей заряда в реальных гетероструктурах.

Ключевые слова: Солнечный элемент, перовскит, диоксид титана, гетероструктура, численное моделирование.

01.04.10 - Физика полупроводников , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

В работе произведено исследование эффективности теплоотводящей поверхности объемного тела с внутренним источником тепла. Подобран электростатический аналог распределения теплового поля. Предложена модель конвективного потока, при определенных начальных и граничных условиях переходящего в отвод тепла теплопроводностью среды. Сделан вывод о неэффективности выполнения теплоотводящей поверхности в виде штыревых, оребренных и прочих конструкций существующих теплоотводов, увеличивающих только массу, технологическую сложность изготовления, тепловое сопротивление и температуру теплонагруженного элемента.

Ключевые слова: Температурное поле, конвективный теплоперенос, эффективная площадь теплоотвода, электростатический аналог, теория подобия

01.04.10 - Физика полупроводников , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

Проведены теоретические исследования распределения температуры при лазерном нагреве пленки прекурсора TiO2 на поверхности FTO/стеклянной подложки. Моделирование осуществлялось на основе численного решения уравнения теплопроводности в программе Matlab для определения плотности энергии лазерного излучения необходимой для кристаллизации TiO2. Показано, что на поверхности прекурсора TiO2 температура достигает максимального значения в момент времени 133 нс при Гауссовой временной форме лазерного импульса. Оптимальная плотность энергии для кристаллизации пленки прекурсора TiO2 при использовании наносекундной длительности импульса составляет 1,3-1,6 Дж/см2, когда температура по толщине пленки соответствует 400-500 °C. Полученные результаты моделирования согласуются с экспериментальными исследованиями.

Ключевые слова: численное моделирование, лазерный нагрев, распределение температуры, пленка TiO2, солнечный элемент

01.04.10 - Физика полупроводников , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

В работе произведено исследование распределения температуры от точечного источника тепла при конвективном теплопереносе. Численно решено уравнение Навье-Стокса, описывающее установившееся двумерное ламинарное движение жидкости. Получено распределение температурного поля теплонагруженного точечного источника при соответствующих граничных условиях, дополненных краевыми условиями равенства нулю скорости потока на стенках параболоида при помощи численного интегрирования методом контрольного объема.

Ключевые слова: Температурное поле, конвективный теплоперенос, уравнение Навье-Стокса, численные методы решения дифференциальных уравнений

01.04.10 - Физика полупроводников , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

Тонкие пленки TiO2 широко используются в качестве прозрачного слоя n-типа проводимости в перовскитовых солнечных элементах. Нанокристаллические пленки TiO2 наносились на поверхность стеклянных подложек, покрытых оксидом олова с фтором (FTO), методом центрифугирования и последующего лазерного отжига излучением с длиной волны 1064 нм. Исследовалось влияние лазерного отжига на размер зерна в пленке TiO2 и скорости центрифугирования на её толщину. Установлено, что диаметр зерна в полученных пленках TiO2 составляет в среднем 17-64 нм при мощности лазерного отжига 30-70 Вт. Получено, что толщина пленок TiO2 изменяется в диапазоне 72-124 нм от скорости центрифугирования. Оптимальные параметры тонкой пленки TiO2, полученной с использованием лазерного отжига, могут способствовать повышению коэффициента полезного действия перовскитовых солнечных элементов.

Ключевые слова: тонкая пленка, TiO2, центрифугирование, лазерный отжиг, морфология поверхности, толщина

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

Исследовано влияние лазерного вещества на конструкцию фотоэлемента на базе тонких пленок оксида цинка и аморфного кремния на стекле. Был промоделированы процессы рекристаллизации в твердофазном состоянии, рассмотрено взаимодействие поверхности кремния при воздействии импульсного лазерного излучения, сделаны расчеты температуры по поверхности аморфной пленки при рекристаллизации на твердотельном Nd:YAG лазере с длиной волны 532 нм. Предложенная тепловая модель решения задачи показала, что расплав структуры происходит уже на самой ранней стадии обработки и распределение температуры в аморфном слое будет зависеть структуры пленки ZnO, о чем свидетельствует моделирование в ANSYS. По результатам экспериментальных выполненных исследований можно сказать, что тепловые режимы на установке достаточно плохо отработаны, о чем свидетельствует шероховатость пленки аморфного слоя. Механизм кристаллизации расплава также требует уточнения. Полученные результаты показали перспективность направления кремний-на стекле и пленок ZnO

Ключевые слова: солнечный элемент, лазерная рекристаллизация, аморфный слой, пленки ZnO, тепловая модель, моделирование тепловых режимов, зондовое сканирование

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

Нанокристаллические пленки TiO2 используются в качестве прозрачного слоя n-типа проводимости в перовскитовых солнечных элементах. В работе представлено численное диффузионно-дрейфовое моделирование процессов переноса и накопления носителей заряда в гетероструктуре TiO2 / перовскит / полупроводник p-типа. В основу моделирования положена стационарная физико-топологической модель, базирующаяся на диффузионно-дрейфовой системе уравнений полупроводника и позволяющая моделировать перовскитовые солнечные элементы с различными электрофизическими и конструктивно-технологическими параметрами. Получены фотоэлектрические характеристики данных солнечных элементов и построена зависимость коэффициента полезного действия от толщины пленки TiO2. Установлено, что оптимальная толщина пленки TiO2 составляет 50-100 нм, что способствует повышению коэффициента полезного действия перовскитовых солнечных элементов.

Ключевые слова: Cолнечный элемент, тонкая пленка, диоксид титана, p-i-n структура, численное моделирование

01.04.10 - Физика полупроводников , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

Представлены результаты аналитического исследования дифракции поверхностных волн в открытых анизотропно-градиентных четырёхслойных планарных структурах. Получены решения волнового уравнения и возможные значения постоянных распространения волн в комплексной плоскости поперечных волновых чисел. Получены графические зависимости коэффициента отражения первых направляемых магнитных мод от приведённого поперечного размера структуры для различных значений параметров градиентности поперечных профилей элементов тензора диэлектрической проницаемости волноведущего слоя.

Ключевые слова: композиционная структура, собственные волны дискретного спектра, градиентный тензор диэлектрической проницаемости, коэффициент отражения первых магнитных мод

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

Рассматривается математические основы неклассического подхода к логическому синтезу k-значных цифровых структур, основанный на замене классического математического аппарата логического синтеза (булевой алгебры) предлагаемым математическим аппаратом – линейной алгеброй. Рассматриваются ограничительные свойства булевой алгебры, препятствующие дальнейшему улучшению технических характеристик интегральных логических схем. Одним из возможных направлений преодоления указанных свойств является переход к многозначной логике. Предлагается новая в логическом синтезе концепция линейного синтеза цифровых структур. Приводится строгое определение линейной алгебры и определяются ее основные свойства. Рассматривается процесс логического синтеза двузначных и многозначных цифровых структур в линейной алгебре, в том числе формирование базисов линейного пространства, исходного представления реализуемой логической функции, получения разложения логической функции по системе базисных векторов.

Ключевые слова: многозначная логика, булева алгебра, линейная алгебра, линейный логический синтез, линейные цифровые структуры, базисы линейного пространства, разложение логических функций, логическая переменная, логический синтез, цифровые логические элементы

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

В статье представлены результаты исследования влияния абразивной обработки на процесс образования дефектов в кристаллах сапфира. На основании полученных результатов выработаны рекомендации по определению свойств приповерхностных слоев сапфира и усовершенствованию качества кристалла. Исследования влияния абразивной обработки на процесс образования дефектов в кристаллах сапфира позволяют выбрать оптимальные режимы процесса получения изделий из монокристаллов сапфира.

Ключевые слова: сапфир, абразивная обработка, дефект, оптимальный режим, трещина, приповерхностный слой, шлифование, полирование

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

В статье представлена методика расчета температурных и термоупругих полей в процессе роста кристаллов сапфира методом горизонтальной направленной кристаллизации. Реализация предложенной методики позволяет с помощью вычислительного эксперимента провести анализ изменений температурных и термоупругих полей в кристалле, зависящих от пространственных и геометрических характеристик нагревателей, и на основании анализа провести перераспределение дефектов в сапфире, тем самым повысив качество выращиваемых кристаллов.

Ключевые слова: сапфир, температурные поля, термоупругие напряжения, метод горизонтальной направленной кристаллизации, методика, вычислительный эксперимент

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

Пьезокерамика на основе фаз системы (1-х)PbTiO3-xPbZrO3 является основой большинства высокоэффективных пьезокерамических материалов. Управлять характеристиками таких материалов можно в зависимости от метода и температуры их спекания, в результате изменения механизма формирования ее микроструктуры. А контроль механизма формирования микроструктуры получаемой керамики позволяет управлять её сегнетожесткостью, электрофизическими и механическими параметрами в том числе и добротностью. Актуальным представляется изучение влияния на свойства материалов системы ЦТС технологических приемов на этапах изготовления пьезокерамических образцов

Ключевые слова: пьезокерамика, ,пьезофаза, пьезоматериал, горячее прессование, керамическая технология

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 05.17.01 - Технология неорганических веществ , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

В статье рассматривается инерциальный измерительный блок с избыточным количеством комбинированных датчиков первичной информации, предназначенный для использования в составе малогабаритных систем персональной навигации. Делается вывод о целесообразности использования в качестве основания измерительного блока правильной четырехугольной пирамиды, на боковых гранях которой расположены чувствительные элементы. В качестве чувствительных элементов в блоке используются комбинированные датчики ускорения, угловой скорости и напряженности магнитного поля, выполненные в едином корпусе. Обсуждается математическая модель и алгоритм обработки информации рассматриваемого избыточного измерительного блока.

Ключевые слова: акселерометр, гироскоп, избыточность, инерциальная навигация, инерциальный измерительный модуль, комплексирование, магнитометр, микромеханический датчик, носимая электроника, персональная навигация

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

Создана однокаскадная модель кремниевого солнечного элемента с использованием программы PC1D v.5.9, предназначенной для моделирования фотоэлектрических устройств. В процессе моделирования изменялись уровень легирования и толщина фронтального n+-слоя, а также применялось текстурирование фронтальной поверхности. Показано влияние уровня легирования и толщины n+-слоя на фотоэлектрические характеристики солнечных элементов. Определено, что с увеличением уровня легирования и толщины фронтального n+-слоя происходит снижение КПД солнечных элементов. Получено, что использование текстурирования фронтальной поверхности приводит к увеличению КПД и связано со снижением потерь на отражение и увеличением фототока.

Ключевые слова: Кремниевый солнечный элемент, толщина, уровень легирования, текстурирование, вольт-амперная характеристика

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

Проведено исследование морфологии поверхности и удельной электропроводности нанокристаллической пленки кремния на стеклянной подложке от мощности лазерного отжига. Лазерный отжиг осуществлялся Nd:YAG лазером с длиной волны 532 нм, скоростью перемещения предметного столика с образцом 5 мм/с и мощностью лазерного излучения в пределах от 34 до 86 Вт. Лазерный луч фокусировался на образце в виде узкой линии шириной 10 мкм и длиной 60 мм. Определены зависимости размера нанокристаллов и удельной электропроводности пленок кремния от мощности излучения лазерного отжига. Показано, что мощность лазерного излучения в диапазоне от 60 до 70 Вт является оптимальной для получения наилучших электрофизических параметров кремниевой пленки с целью её использования в высокоэффективных тонкопленочных солнечных элементах.

Ключевые слова: Пленка кремния, лазерный отжиг, морфология поверхности, удельная электропроводность, тонкопленочный солнечный элемент

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

В статье представлены разработанные автором технологические маршруты формирования пленок на поверхности сапфира для газочувствительных датчиков с использованием лазерного излучения длиной волны 1064 нм. Определено, что лазерное излучение позволяет повысить производительность при изготовлении газочувствительных элементов, модифицировать кристаллическую и дефектную структуру материалов, повысить качество оксидной пленки, воспроизводимость параметров пленки и их стабильность.

Ключевые слова: сапфир, пленка, газочувствительный датчик, лазерное излучение, чувствительный элемент, технологический маршрут, полупроводниковые материалы

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

В статье предложен технологический маршрут создания спая сапфир-стекловидный диэлектрик PbO – B2O3 – ZnO. Для получения спая сапфир – стекловидный диэлектрик использовался метод центрифугирования, позволяющий формировать сравнительно равномерные пленки толщиной от единиц до десятков мкм. Проведены исследования морфологии поверхности полученных пленок методом атомной силовой микроскопии.

Ключевые слова: сапфир, стекловидный диэлектрик, технологический процесс.

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

Одним из основных недостатков современных металлосплавных катодов Pd-Ba является неоднородное распределение интерметаллида Pd5Ba в матрице Pd. Данное обстоятельство приводит к занижению срока службы и технических показателей приборов СВЧ-Электроники на основе данных катодов. К существенному улучшению однородности катодных сплавов Pd-Ba должна привести операция механоактивации порошка Pd, проводимая до процесса его прессования. В работе изучено влияние механоактивации на форму частиц, дисперсность и гранулометрический состав порошка Pd. Показано, что механоактивация приводит к существенному уменьшению среднего размера и среднемассового размера частиц порошка Pd, а также к существенному росту удельной поверхности частиц. Установлены оптимальные режимы проведения механоактивации порошка Pd с целью его применения для получения металлосплавных катодов.

Ключевые слова: металлосплавные катоды Pd-Ba, механоактивация, дисперсность, гранулометрический состав, среднемассовый размер частиц, удельная поверхность, эмиссионные свойства

01.04.07 - Физика конденсированного состояния , 05.12.07 - Антенны, СВЧ устройства и их технологии , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

В статье предложена модификация ранее описанного метода, позволяющая сократить количество вычислительных операций и повысить точность оценивания угла фазового сдвига, которая приближается к пределу, установленному неравенством Рао-Крамера. Также в статье приведены результаты численного моделирования систематических и случайных погрешностей параметрического оценивания угла фазового сдвига предложенным методом.

Ключевые слова: угол фазового сдвига, квазигармонический сигнал, неравенство Рао-Крамера, параметрический метод

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах