авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

« ISBN 574170215-5 9 785741 702154 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ...»

-- [ Страница 3 ] --

чено распределение электрического потенциала в объёме подложки Параллельно ведётся статистика работы (счетчики загрузки) по структуры при переходном процессе, что приведено на рис. 2. Так каждому порту, анализируя которую можно оценить загрузку шины, же с помощью численного моделирования были получены значения изменить значения окон непрерываемого и исключенного доступа, и распределения токов, инжектированных в подложку.

удобно оценивая и гибко регулируя загрузку каждому порту, пере назначить приоритет и выявить ошибки по количеству обменов.

УДК 537.322. Родионов Д.В.

Рис. 1. Интегральная структура цифрового вентиля Московский государственный институт электронной техники (технический университет) Численное приборно-технологическое моделирование переходных процессов в интегральных элементах цифровых ИС Рис. 2. Распределение электрического потенциала в подложке C уменьшением размеров интегральных элементов и увеличени интегрального элемента при переключении ем рабочих частот ИС проблема учёта сложных физических эффек тов в подложке кристалла становится при проектировании домини рующей. Чтобы обеспечить надёжное проектирование при современ ных технологических размерах, необходимы точные модели и спе циальные средства анализа, учитывающие влияние распределённых физических эффектов в подложке. Более 80% проблем в современ ных разработках — результат подобного рода физических эффектов.

При интеграции всех блоков на одном чипе гарантировать работо способность устройства без моделирования процессов, происходящих ФФКЭ 115 116 ФФКЭ Секция микроэлектроники 50-я научная конференция МФТИ УДК 621.391 С целью увеличения количества кнопок на клавиатуре ёмкости объединяются в одной кнопке, что позволяет при использовании Солошенко Е.Б. датчиков подключать до 16 кнопок. Пример представлен на рис. 1.

Для определения изменения частоты применяется дополнитель Московский государственный институт электронной техники ный датчик (девятый), находящийся на той же плате. Он необходим (технический университет) для отслеживания внешних факторов, влияющих на клавиатуру. Де ООО «ЮникАйСиз»

вятый датчик позволяет калибровать микросхему, тем самым защи Контроллер ёмкостной клавиатуры щая её от ложных срабатываний. Также для этого предусмотрен выбор нижнего порога длительности нажатия от 0,01 до 0,31 с.

Настройки контроллера позволяют изменять чувствительность Ёмкостные датчики в последнее время получают все большее рас кнопок, в зависимости от изменения ёмкости в пределах 0,8%–25%.

пространение, что связано с долговечностью подобных устройств.

Это обусловлено отсутствием движущихся и трущихся деталей, бла годаря чему увеличивается срок службы устройства.

Контроллер ёмкостной клавиатуры позволяет подключать до УДК 621. восьми датчиков одновременно. В основе датчика используется ём Трегулов В.В.1, Гололобов Г.П.2, Уточкин И.Г. кость 30 пФ. При прикосновении к клавише, происходит изменение ёмкости. Это изменение отслеживается контроллером, и микросхема ООО «МАКНИТ»





выдаёт код соответствующего датчика. Рязанский государственный радиотехнический университет Исследование слоёв пористого кремния методом атомно-силовой микроскопии В данной работе изучались слои пористого кремния, изготовлен ные на поверхности монокристаллического кремния, предназначен ного для применения в солнечной энергетике (sol–Si). Важным фак тором при создании технологии производства sol–Si является сниже ние его стоимости. В связи с этим технология производства sol–Si отличается от традиционной. В результате sol–Si содержит больше дефектов, чем кремний, изготовленный по традиционной техноло гии.

Слои пористого кремния выращивались электрохимическим травлением на поверхности пластин sol–Si p-типа проводимости с удельным сопротивлением 5 Ом · см и ориентацией (100). Предва рительно пластины обрабатывались в различных химических трави телях. Образец № 1 обрабатывался в 40% растворе KOH. Образец № 2 — в травителе состава HF : HNO3 с соотношением компонентов 1 : 3. Электрохимическое травление sol–Si проводилось в растворе Рис. 1. Расположение датчиков на плате электролита HF : C2 H5 OH при соотношении компонентов 1 : 1. Ис пользовалась 45% фторводородная кислота и 96% этиловый спирт.

ФФКЭ 117 118 ФФКЭ Секция микроэлектроники 50-я научная конференция МФТИ раствора KOH на поверхность кремния. В результате электрохими ческого травления на поверхности образцов № 1 и № 2 формируются характерные для пористого кремния микрокристаллиты с размером 250–550 нм. Поверхность образца № 2 более гладкая, по сравнению с образцом № 1. Это объясняется особенностями травления в составе HF : HNO3. В то же время на поверхности образца № 2 содержатся дефекты упаковки, характерные для sol–Si. Для образца № 2 наблю дается меньший разброс размеров микрокристаллитов.

Полученные величины размеров микрокристаллитов, формиру ющихся на поверхности sol–Si при электрохимическом травлении, свидетельствуют о том, что формируются крупнопористые слои по ристого кремния.

Рис. 1 УДК 658.512.011. Тюрин А.В.

Московский государственный институт электронной техники (технический университет) ООО «ЮникАйСиз»

Использование комбинационных методов расчёта систем нелинейных дифференциальных уравнений для моделирования интегральных схем Большинство современных САПР позволяет использовать несколько методов численного интегрирования для расчёта схем.

В идеале решение с использованием любого из них должно да вать одинаковый результат. Но на практике результат получается несколько иной. В большинстве своём это связано с особенностями методов интегрирования, а именно, непригодности их использова Рис. ния в некоторых частных случаях. Одношаговые методы обладают Поверхность образцов № 1 и № 2 исследовалась с помощью высокой точностью только при маленьком шаге интегрирования, атомно-силового микроскопа. Структура поверхности образцов № 1 многошаговые теряют устойчивость на конечном участке модели (рис. 1) и № 2 (рис. 2) существенно отличается. Образец № 1 имеет рования. Подобные тенденции приводят к тому, что либо методы менее гладкую поверхность. Это связано с особенностями действия интегрирования являются медленными и точными, либо быстрыми ФФКЭ 119 120 ФФКЭ Секция микроэлектроники 50-я научная конференция МФТИ и выдающими не всегда адекватный результат. Ни то, ни другое УДК 621.391. не устраивает разработчиков схем. Поэтому, учитывая особенности Уваров А.К.





каждого метода, комбинирование их на конечных интервалах моделирования должно устранить эти проблемы. Московский физико-технический институт Основными проблемными участками, при которых метод мо- (государственный университет) жет выдать неадекватный результат, являются точки непрерывно 16-разрядный сигма-дельта АЦП сти входных сигналов или поведения моделей (например, идеального ключа), использование индуктивности и подобных моделей, а также для аудио приложений использование элементов, параметры которых зависят от тока и на по технологии 0,18 мкм пряжения. С учетом этих условий на примере метода трапеций и явно-неявного метода с учётом этих условий были выведены крите рии использования разных методов в комплексе и способы перехо- Прецизионные аналогово-цифровые преобразователи востребова да между ними. Так использование одношаговых методов позволяет ны во многих областях электроники. Наиболее хорошим разрешени ликвидировать области неустойчивости, а методы высших порядков ем обладают так называемые сигма-дельта АЦП [1] [2].

способствуют расчёту схемы с большим интервалом моделирования. Основными блоками сигма-дельта преобразователя являются мо Комбинационные методы успешно внедрены в САПР AVOCAD. дулятор — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в В настоящее время проводится их оптимизация для достижения наи- последовательность двоичных импульсов, текущее среднее значение лучшей точности. которых пропорционально величине входного сигнала, и цифровой фильтр, преобразующий последовательность двоичных импульсов в СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ цифровые многоразрядные коды.

Одним из таких АЦП является 16-разрядный сигма-дельта ана 1. Жук Д.М., Маничев В.Б., Папсуев А.Ю. Обобщённый метод лого-цифровой преобразователь для аудио приложений (АЦП-16), моделирования динамики технических систем // Информаци спроектированный по 0,18 мкм технологии.

онные технологии. — 2004. — №8. — С. 6–14.

В схеме АЦП-16 использованы однобитный сигма-дельта модуля тор пятого порядка с передискретизацией в 64 раза [3], и трёхкас 2. Вержбицкий В.М. Основы численных методов. — М.:

кадный фильтр [4], состоящий из CIC-фильтра [5] пятого порядка и Высш. шк., 2002.

двух одинаковых FIR-фильтров [6].

С переходом на более современные технологии перед разработ чиком не только открываются возможности реализовывать более сложные цифровые схемы, но и встают существенные трудности при проектировании аналоговых схем. Так, низкое напряжение питания и высокая нелинейность характеристик транзисторов в области на сыщения приводят к невозможности создания быстродействующего операционного усилителя с коэффициентом усиления более тысячи, высокой линейностью передаточной характеристики и широким вы ходным диапазоном.

По этой причине оказывается целесообразным использование вы соковольтных транзисторов в составе аналоговых блоков (усилители, интеграторы, компаратор) сигма-дельта АЦП.

ФФКЭ 121 122 ФФКЭ Секция микроэлектроники Секция твердотельной электроники Схема сигма-дельта модулятора в составе АЦП-16 собрана на 3,3 В транзисторах. В ходе проектирования было рассмотрено и радиофизики несколько вариантов схемы операционного усилителя, проведено мо делирование и выбран оптимальный вариант, исходя из соотноше ний следующих параметров — усиление, линейность передаточной характеристики, выходной диапазон, полоса пропускания, быстро действие, потребляемая мощность.

Схема цифрового фильтра в составе АЦП-16 собрана на 1,8 В УДК транзисторах. Это позволило реализовать более сложную архитек туру фильтра с улучшенными характеристиками. Длина FIR-филь Абанин А.С., Головнёв Ю.Ф.

тров второго и третьего каскадов составляет по 43 коэффициента каждый, сами коэффициенты заданы с точностью 24 бита. Тульский государственный педагогический университет 16-разрядный сигма дельта преобразователь АЦП-16 спроектиро- им. Л.Н. Толстого ван по 0,18 мкм технологии, размеры схемы на кристалле составляют менее 6 мм2. Расчёт энергетической зонной диаграммы гетероперехода SmS–EuS СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Гетеропереход SmS–EuS по своим свойствам значительно отлича 1. Rex T.Baird, Terri S.Fiez. A Low Oversampling Ratio 14-b ется от большинства типичных гетеропереходов [1]. Это обусловлено 500-kHz ADC with a Self-Calibrated Multibit DAC // IEEE J. of особенностями ферромагнитного материала EuS, в котором действу solid-state circuits. — 1996. — V. 31, N. 3.

ет сильная связь между электронной плотностью и намагниченно 2. May Len. A Fourth Order Sigma-Delta ADC. — 1999. стью. Поэтому энергетическая зонная диаграмма, рассчитанная по простой модели Андерсона оказывается совершенно непригодной в 3. Уваров А., Ракитин В. 6,4 МГц, 2,5 В сигма-дельта модуля- области вблизи гетерограницы. Целью данной работы является вы тор для аудио приложений с 98 dB SNDR // Материалы числение расстояния l от гетерограницы, на котором становится при конференции МФТИ. — Долгопрудный: 2006. менимой энергетическая зонная диаграмма, рассчитанная по модели Андерсона, и вычисление правильного хода энергетической зонной 4. Уваров А., Ракитин В. Цифровой фильтр для 16-разрядного диаграммы на меньших расстояниях.

сигма-дельта АЦП звукового диапазона // Материалы конфе Высокая концентрация электронов в области 0 x l, где x — ренции МИЭТ «Электроника и информатика». — 2005. — Зеле расстояние до гетерограницы, приводит к установлению ферромаг ноград: 2005.

нитного порядка в этой области. Величина l определялась методом 5. Hogenauer E. An Economical Class of Digital Filters for теории возмущения, а решение соответствующего уравнения Шрё Decimation and Interpolation // IEEE Transactions on Acoustic, дингера производилось вариационным методом. Уравнение Шрёдин Speech and Signal Processing. — 1981. — V. ASSP-29, N. 2. — гера запишется следующим образом:

P. 155–162.

e2 n Tk AS x (x R) + x = E, (1) 6. Maulik P.C., Chadha M.S., Lee W.L., and others. A 16-Bit a 2m 2 250-kHz Delta–Sigma Modulator and Decimation Filter // IEEE где — постоянная Планка, m — эффективная масса электрона, Journal of Solid-State Circuits. — 2000. — V. 35, N. 4.

— оператор Лапласа, Tk — поверхностная температура Кюри, — ФФКЭ 123 124 ФФКЭ Секция твердотельной электроники и радиофизики 50-я научная конференция МФТИ 0,3 эВ. В SmS также происходит опускание зоны проводимости, так площадь ферромагнитной области, a — постоянная решётки, x — рас как происходит переход SmS из магнитно неактивной конфигурации стояние от гетерограницы вглубь слоя, A — интеграл s-f -обмена, S — 4f 6 в магнитно активную 4f 5 + e. При этом величина AS становится спин магнитного атома Eu, e — элементарный заряд, en — плотность положительного заряда, — диэлектрическая проницаемость, — отличной от нуля. В EuS благодаря увеличению плотности носителей волновая функция электрона, E — уровень энергии, (x R) — сту- тока увеличивается AS/2.

пенчатая функция ((x R) = 1, если x R, и (x R) = 0, если Полученная энергетическая зонная диаграмма показана на x R), R — область ферромагнитного упорядочивания. В качестве рис. 1в. Для сравнения на том же рисунке показаны диаграмма до / контакта (а) и диаграмма, полученная в результате расчёта по моде возмущения рассматривалась величина ли Андерсона (б).

Tk AS x U=.

a3 2 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Невозмущённое уравнение (1) имеет вид 1. Головнёв Ю.Ф., Парамонов А.В. Материалы XIX Междуна родной школы-семинара «Новые магнитные материалы микро e2 n 2 электроники». — 2004. — С. 424–426.

x 0 = E0 0, (2) 2m где 0 — невозмущённая волновая функция, E0 — невозмущённый уровень энергии. УДК 621.372.852. Для решения уравнения (2) применяется вариационный метод, в Абденов А.Ж., Хрусталёв В.А., Разинкин В.П.

котором в качестве пробной функции берется Новосибирский государственный технический университет b3 bx · x · exp 0 =, 2 2 Исследование нестационарных режимов в СВЧ-цепях где b — параметр, который находится из условия минимума энергии.

Одним из основных параметров цифровых СВЧ-модуляторов на p–i–n-диодах является длительность переходных процессов, что определяет их возможности использования в быстродействующих те лекоммуникационных системах. Анализ переходных процессов в мо дуляторе с параллельным включением диода в линию передачи вы полнен на основе дифференциального уравнения, описывающего рас пределение концентрации неосновных носителей заряда в базовой об ласти p–i–n-диода, и параметрического подхода для линейных неста ционарных систем, позволяющего учесть влияние согласующе-ком Рис. 1. Энергетическая зонная диаграмма гетероперхода SmS–EuS:

пенсирующих и трансформирующих цепей. Если база p–i–n-диода а) до контакта, б) рассчитанная по модели Андерсона, в) рассчитаная с учётом косвенного обмена вариационным методом является собственной, то для концентрации инжектированных носи телей заряда в общем виде можно записать:

Для халькогенида европия EuS величина l оказалась равной l 23. На этом протяжении увеличивается ферромагнитный по- 2p 2n A p 1 p n 1 n = 2+, = 2+, (1) рядок, и дно зоны проводимости опускается, согласно расчётам, до 2 x Lp Dp t x Ln Dn t ФФКЭ 125 126 ФФКЭ Секция твердотельной электроники и радиофизики 50-я научная конференция МФТИ “ ” k где p, n — концентрация неосновных носителей заряда;

x — ко- 1+( wa ) t cos k x cos k ax e i k ордината базовой области;

t — текущее время;

Dp, Dn — соответ- a a (1) +, (4) k Dn Dp 1+ ственно коэффициент диффузии дырок и электронов;

Lp = DP i, k=1 wa Ln = Dn i — соответственно диффузионная длина дырок и элек- 2b Dn где w =,b= Dp.

тронов;

i — время жизни неосновных носителей заряда. b+ При высоком уровне инжекции, соответствующему прямому пе- На основе (3) и (4) зависимость сопротивления базовой области реходному процессу, для p–i–n-диода выполняются следующие гра- диода от времени рассчитывается следующим образом:

ничные условия:

a 1 p R+ (t) = dx.

Jp (0) = Jm = 2qDp, Jp (a) = 0, S qµp (b + 1) p (x,t) x x= n Для модуля комплексной огибающей переходной характеристики мо Jn (a) = Jn = 2qDn, Jn (0) = 0, x дулятора получено соотношение в виде интеграла Дюамеля:

x=a где Jm — плотность прямого управляющего тока;

a — ширина базы;

t q — элементарный заряд. jt Re (K (,t) cos dd ), S21 (t) = e Для обратного переходного процесса, во время которого проис- 0 ходит рассасывание накопленного в базовой области заряда, гранич ные условия для p имеют вид где K(w,t) — коэффициент передачи модулятора на основе фильтра нижних частот.

J0m Jm J0m Jm dp dp =, =, (2) Расчёты показывают, что при быстром изменении сопротивления dx 2qDp dx 2qDn x=0 x=a диода R+ (t) переходные процессы вызывают неравномерность ко эффициента передачи на уровне ±0,2 дБ. При этом длительность где J0m — плотность обратного тока;

p (x,t) = p(x,t) p(x,0).

фронта переходной характеристики определяется скоростью измене Применяя операторное преобразование Лапласа к (1)–(2), полу ния сопротивления диода R+ (t).

чим ch wx ch w(a x) Jm wa p(x,t) = + 2 qa 2w Dn Dp sh wa “ ” k 1+( wa ) t cos k x cos k ax (1)k e i 2 · a a + k Dn Dp 1+ k=1 wa 1 1 t + e. (3) i Dn Dp Аналогичное соотношение для обратного переходного процесса име ет вид ch wa ch w (a x) J0m p(x,t) = + + 2qw · sh wa Dn Dp Jm J0m 1 1 t + + e i 2qwa Dn Dp ФФКЭ 127 128 ФФКЭ Секция твердотельной электроники и радиофизики 50-я научная конференция МФТИ УДК 621.38-022.532 ду которыми нанесён поглотитель (рис. 1, 2, 3). Поглотитель пред ставляет собой микрополосок из титана, приведённый в контакт с Ильин А.С. берегами при помощи контактов, нанесённых во втором слое.

Московский физико-технический институт (государственный университет) Институт радиотехники и электроники РАН Получение сверхпроводниковых наноструктур для ДКП-болометров методом электронной литографии Для исследований, проводимых в лаборатории, необходимо полу чить образцы поглотителя для ДКП-болометров и исследовать их характеристики.

Чтобы увеличить предельную чувствительность болометра требу ется уменьшать объём поглотителя и уменьшать температуру. В дан ной работе была поставлена задача получить микрообразцы мини мальных размеров при помощи электронной литографии. Для этого были исследованы свойства различных резистов, подобраны режи мы экспозиции и проявки. В результате были получены однослойные Рис. 2. Увеличенное изображение поглотителя, берегов и контактов, структуры с размерами 0,3 мкм и двухслойный образец с размерами полученное на оптическом микроскопе поглотителя 0,2 0,2 мкм.

Рис. 1. Изображение макрообразца Образец в данном случае представляет собой нанесённые на под Рис. 3. Изображение берегов, полученное на оптическом микроскопе ложку из кремния контактные площадки с берегами из золота, меж ФФКЭ 129 130 ФФКЭ Секция твердотельной электроники и радиофизики 50-я научная конференция МФТИ Для получения данных образцов использовался метод прямой электронно-лучевой литографии (рис. 4). Это было осуществлено на растровом электронном микроскопе JEOL-6460 с установленной на него системой электронно-лучевой литографии Nanomaker. Оса ждение металлов производилось в высоковакуумной напылительной установке L 560 UV фирмы Leybold-Hereaus методом магнетронного распыления. Для изготовления образцов кроме вышеназванного обо рудования применялся набор литографического оборудования, вклю чающий центрифугу для нанесения резиста методом раскрутки, су шильный шкаф, установку для фотолитографии.

Рис. 4. Схема процесса изготовления образцов методом взрывной литографии Рис. 6. Вольтамперная характеристика макрообразца Проведённые измерения зависимости сопротивления макрообраз ца от температуры (рис. 5) и его вольтамперная характеристика (рис. 6), а также оценка предельной чувствительности болометра на основе созданных структур, показали верность использованной методики.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Выставкин А.Н., Коваленко А.Г., Кон И.А. К оценке чувстви тельности болометров, работающих на краю сверхпроводнико вого перехода // Радиотехника и электроника.

2. Detector needs for long wavelength astrophysics, A report by Рис. 5. Результаты R(T ) the infrared, submillimeter and millimeter detector working group ФФКЭ 131 132 ФФКЭ Секция твердотельной электроники и радиофизики 50-я научная конференция МФТИ (June 2002), E. Young, the Chair of working group, after the Far- Сверхпроводниковый интегральный приёмник (СИП) представ infrared, sub-mm & mm detector technology workshop, Monterey, ляет собой весьма сложную систему как с точки зрения исследова California, 1-3 April, 2002. ния, так и с точки зрения управления. Это обусловлено высокой чув ствительностью отдельных элементов СИП к внешним наводкам, а 3. Karasik B.S., McGrath W.R., LeDuc H.G., Gershenson M.E. также их взаимному нелинейному влиянию друг на друга.

A hot-electron detector for radioastronomy, Supercond // Sci. Technol. — 1999. — V. 12. — P. 745–747.

УДК 621.382. Киселев О.С.1,2, Ермаков А.Б.2, Кошелец В.П. Московский физико-технический институт (государственный университет) Институт радиотехники и электроники РАН Алгоритмы управления сверхпроводниковым интегральным приёмником В ИРЭ РАН разрабатывается уникальный гетеродинный сверх проводниковый интегральный приёмник (СИП) субмиллиметрово го диапазона длин волн [1, 2]. Микросхема СИП содержит планар ную антенну, интегрированную со смесителем на туннельном пере ходе сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник (СИС), распределен ный джозефсоновский переход (ux-ow oscillator, FFO, ФФО), яв Рис. 1. Зависимость сигнала ФАПЧ ПЧ от напряжения на гармони ляющийся перестраиваемым генератором гетеродина, а также вто- ческом смесителе и мощности внешнего синтезатора. Частота ФФО рой СИС-переход — гармонический смеситель (ГС) [3]. ГС являет- равна 455 ГГц. Ось X — напряжение смещения гармонического сме ся частью специально спроектированной широкополосной системы сителя, мВ, ось Y — мощность внешнего синтезатора, дБм, ось Z — фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) гетеродина. Ширина ли- уровень сигнала ФАПЧ ПЧ, В нии излучения ФФО достигает 10 МГц, поэтому лишь ограничен Один из примеров сложного поведения системы является зави ная часть его мощности может быть синхронизирована комнатной симость уровня синхронизированной мощности ФФО, измеренной в ФАПЧ системой [4]. Процент мощности, синхронизованной в цен тракте промежуточной частоты (ПЧ), от напряжения на ГС и мощ тральном пике спектральной линии генератора гетеродина (так на ности внешнего синтезатора (рис. 1). Зависимость носит четко вы зываемый спектральное качество, СК), является одной из наиболее раженный нелинейный характер и позволяет определить небольшой важных характеристик спектрометра.

диапазон параметров, в котором наверняка имеется локальный мак ФФКЭ 133 134 ФФКЭ Секция твердотельной электроники и радиофизики 50-я научная конференция МФТИ симум мощности сигнала ФАПЧ ПЧ, что позволит резко сократить ную периодическую структуру (рис. 3). Как показали эксперименты, время автоматизированной оптимизации. наилучшая ширина линии излучения генератора достигается в рабо Примером задачи, стоящей перед разработчиком системы управ- чей точке, находящейся в середине ступени Фиске. На краю ступени ления, является также необходимость точного управления рабочей линия уширяется и возможен «срыв» — резкое изменение напряже частотой и мощностью ФФО, семейство ВАХ которого представле- ния ФФО и соответственно потеря выбранной рабочей точки. Для но на рис. 2. ФФО представляет собой длинный джозефсоновский осуществления непрерывной перестройки частоты ФФО при измене переход, в котором приложенное магнитное поле и ток смещения со- нии тока смещения и магнитного тока были разработаны и прове здают однонаправленный поток флаксонов. Скорость и плотность рены алгоритмы поиска оптимальной рабочей точки перехода для потока флаксонов и, следовательно, мощность и частота излучаемо- любой частоты генерации в заданном диапазоне.

го сигнала могут настраиваться независимо совместной подстройкой токов смещения и магнитного поля. Частота излучения связана с на пряжением на ФФО по формуле Джозефсона:

2eVФФО fФФО =, h где fФФО — частота генерации ФФО, e — заряд электрона, h — по стоянная Планка.

Рис. 3. Увеличенный фрагмент семейства ВАХ ФФО в области ступеней Фиске СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Koshelets V.P., Shitov S.V. Integrated Superconducting Receivers // Superconductor Science and Technology. — 2000. — V. 13, N.5. — P. R53-R69.

Рис. 2. Семейство ВАХ ФФО, снятых при разных значениях 2. Koshelets V.P., Shitov S.V., Filippenko L.V., Baryshev A.M., магнитного тока Golstein H., de Graauw T., Luinge W., Schaeer H., van de Stadt У ФФО, сформированного на основе туннельного перехода H. First Implementation of a Superconducting Integrated Receiver Nb/AlN/NbN, в диапазоне напряжений 0,4–1,2 мВ находится об at 450 GHz // Appl. Phys. Lett. — 1996. — V. 68. — P. 1273.

ласть наклонных ступеней Фиске, которые представляют собой слож ФФКЭ 135 136 ФФКЭ Секция твердотельной электроники и радиофизики 50-я научная конференция МФТИ магнитными ионами Eu2+. Спиновое расщепление 4f -состояний при 3. Koshelets V.P., Shitov S.V., Ermakov A.B., Koryukin O.V., Filippenko L.V., Khudchenko A.V., Torgashin M.Yu., водит к тому, что полоса, образуемая из состояний с одним направ Yagoubov P., Hoogeveen R., Pylypenko O.M. Superconducting лением спина носителей, попадает в валентную зону, а с противопо Integrated Receiver for TELIS // IEEE Trans. on ложным направлением — в запрещённую зону. В результате в запре Appl. Supercond. — 2005. — V. 15. — P. 960–963. щённой зоне халькогенида европия оказывается узкая зона, образо ванная 4f -уровнями атомов европия [1]. В этом случае речь идёт о 4. Koshelets V.P, Dmitriev P.N., Ermakov A.B., Sobolev A.S., резонансном туннелировании через барьер.

Torgashin M.Yu., Kurin V.V., Pankratov A.L., Mygind Описание квантового транспорта электронов в гетероструктуре J. Optimization of the Phase-Locked Flux-Flow Oscillator требует учёта взаимодействия подвижных носителей спина с магнит for the Submm Integrated Receiver // IEEE Trans. on ными моментами редкоземельного иона. Ферромагнитное упорядоче Appl. Supercond. — 2005. — V. 15. — P. 964–967.

ние существенно влияет на характер движения электронов, попада ющих в барьер, ориентируя их спины параллельно. В свою очередь концентрация электронов проводимости оказывает влияние на маг нитное упорядочение слоя EuS, достигая максимального значения на берегах туннельного контакта с парамагнитным полупроводни УДК 624.315. ком PbS и уменьшаясь к центру. Это явление приводит к медлен Нургулеев Д.А., Головнев Ю.Ф. ным флуктуациям магнитных моментов иона по величине и откло нениям по направлению. Однако при этом суммарный спин ионов Тульский государственный педагогический университет Eu2+ не меняется. При достаточно низких температурах состояние им. Л.Н. Толстого в ферромагнитном EuS можно описывать в терминах элементарных возбуждений в нем — магнонов. Таким образом, распространение Резонансное туннелирование отклонений спина в халькогениде европия можно учесть в виде спи в гетероструктурах на основе новой волны, с характерным корреляционным параметром q. Об менное взаимодействие с поляризацией своего спинового окружения ферромагнитных полупроводников носителей тока и магнитных моментов ионов Eu2+ в сульфиде ев ропия приводит к формированию связанного электрон-магнонного Функциональные возможности полупроводниковых приборов на состояния поляронного типа.

гетероструктурах значительно расширяются при использовании маг Указанные уточнения приняты во внимание при построении опе нитных материалов в качестве их основы. При этом процессы, свя ратора полной энергии системы, воспользовавшись методом туннель занные с прохождением тока в таких гетеросистемах, необходимо ного гамильтониана:

рассматривать с учётом пространственной ориентации носителей спина. Перспективными в этом направлении являются гетерострук- El a+ al + f c+ cf + Er b+ br + H= r l f туры на основе ферромагнитных полупроводников, в качестве кото- r l f рых могут выступать халькогениды редкоземельных элементов. Ре зонансно-туннельные структуры такого плана позволяют получать glf a+ cf + c+ al + + l f спин-поляризованный ток высокой плотности, что обсуждается в lf устройствах квантовой электроники.

grf b+ cf + c+ br + q d+ dq + Рассматривается гетероструктура EuS/PbS, в которой зонные + r q f электроны халькогенида свинца туннелируют сквозь барьерные слои q rf ферромагнитного халькогенида европия в обменном поле, созданном ФФКЭ 137 138 ФФКЭ Секция твердотельной электроники и радиофизики 50-я научная конференция МФТИ УДК 538. S d+ c+ cf +q + dq c+ cf q, + J qf f 2N Петров М.Ю.

qf где El (Er ) — энергия электрона в левом (правом) береге туннельно- Санкт-Петербургский государственный университет го контакта;

a+ (al ), b+ (br ) — операторы рождения (уничтожения) r l Расчёт энергетической структуры уровней электрона в левом (правом) береге;

f = Ef JS — электронный спектр с учётом обменного расщепления;

c+ (cf ) — операторы рож в отожженных квантовых точках f дения (уничтожения) электрона в резонансном состоянии на центре InAs/GaAs с квазиимпульсом f и спином ;

glf, grf — гибридизационные кон станты;

q — магнонный спектр;

d+ (dq ) бозе-операторы рождения q Послеростовой отжиг гетероструктур с квантовыми точками (уничтожения) магнона с квазиимпульсом q;

J — обменный инте (КТ) является одним из основных методов улучшения качества КТ, грал;

N — число магнитных атомов, S — суммарный спин магнитно поэтому такие структуры активно используются в различного типа го иона.

экспериментах [1, 2]. Взаимная диффузия атомов In и Ga в процессе Результаты расчётов приводят к двугорбой форме кривой тун отжига приводит к изменению энергетической структуры КТ: экспе нельной прозрачности. Характерные максимумы туннельного спек риментальные исследования показывают, что при отжиге при темпе тра связаны с образованием связанных электрон-магнонных состо ратурах свыше 800 C наблюдается характерный сдвиг оптических яний в ферромагнитном EuS при взаимодействии носителей спина.

переходов в коротковолновую область [3].

Следует отметить, что гетероструктуры, содержащие барьер из фер К настоящему моменту накоплен большой экспериментальный ромагнитного полупроводника позволяют управлять своими свой материал по результатам исследований отожженных квантовых то ствами не только при наложении внешнего магнитного поля, но и чек, анализ которого требует адекватного моделирования. В данной при помощи транспортного тока в силу осуществления электрон-маг работе построена теоретическая модель процесса отжига и рассчита нонного взаимодействия. Такие возможности, в сочетании со спино на энергетическая структура КТ, отожженных при разных темпера вой поляризации носителей, являются полезными при проектировке турах. Сравнение с экспериментальными данными, полученными на туннельных спинтронных структур.

серии отожженных КТ, позволило однозначно определить парамет ры модели.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ В качестве модели рассматривается колоколообразная КТ с ци линдрической симметрией. Процесс послеростового отжига гетеро 1. Головнев Ю.Ф., Ермолов А.В. В сб. трудов XX между структуры смоделирован численным решением задачи взаимной нар. школы-семинара: НМММ. МГУ им. М.В. Ломоносова. — диффузии In и Ga между интерфейсами КТ и барьерных слоев.

Москва: 2006. — С. 996.

Профили потенциалов валентной зоны и зоны проводимости в КТ, рассчитаны с учётом неоднородного распределения концентрации In в КТ и упругих напряжений, обусловленных различием постоянных кристаллической решётки InAs и GaAs. Уровни размерного кванто вания и соответствующие им огибающие волновых функций носите лей определены путём численного решения соответствующих уравне ний Шрёдингера. Энергии основного и возбужденных оптических пе реходов рассчитаны с учётом кулоновского взаимодействия электро на и дырки без учёта их корреляций движения. Параметры модели (объём, высота и диаметр КТ, а также температурная зависимость ФФКЭ 139 140 ФФКЭ Секция твердотельной электроники и радиофизики 50-я научная конференция МФТИ коэффициента диффузии) были подобраны с учётом наилучшего as is согласования рассчитанных энергий оптических переходов с экспе риментальными данными по фотолюминесценции КТ, отожженных T = 820 °C при различных температурах.

В работе произведен расчёт и классификация энергетического T = 860 °C PL Intensity спектра носителей и оптических переходов в отожженных КТ. Ре T = 880 °C зультаты расчёта хорошо согласуются с экспериментом при всех температурах отжига гетероструктуры (рис. 1). Определено, что в T = 900 °C исследованных КТ основной оптический переход наблюдается меж ду электроном и дыркой в нижайших энергетических состояниях T = 920 °C (0e 0h), первый возбужденный переход связан с рекомбинацией электрона в нижайшем состоянии и дырки во втором возбужден- T = 945 °C ном состоянии (0e 2h). Оптический переход 0e 1h оказывается T = 980 °C запрещённым вследствие различной симметрии волновых функций электрона и дырки. 1 1.1 1.2 1.3 1. Хорошее согласие результатов расчётов с экспериментальными Photon Energy, E (eV) данными позволило использовать развитую модель для определения Рис. 1. Рассчитанные энергии оптических переходов (вертикальные ли параметров тонкой структуры уровней экситонов и трионов в кван- нии) в сравнении с экспериментальными данными по фотолюминесцен товых точках. Решение этой задачи представляет интерес в связи с ции отожженных КТ. На вставке показана схема оптических переходов активными исследованиями спиновой динамики носителей в кванто вых точках, проводимыми различными научными группами. В рабо те выполнены расчёты обменного взаимодействия электрона и дыр ки, двух электронов, а также кулоновского взаимодействия в отри УДК 534.6. цательно заряженном трионе. Результаты расчётов сопоставлены с имеющимися экспериментальными данными.

Сергеев Ф.О.1,2, Алексеев С.Г. Московский физико-технический институт СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (государственный университет) 1. Langbein W., Borri P., Woggon U., Stavrache V., Reuter D., Институт радиотехники и электроники РАН Wieck A.D. Control of ne-structure splitting and biexciton Учёт неровности поверхности кристалла binding in InGaAs quantum dots by annealing // Phys. Rev. B. — 2004. — V. 69. — P. 161301.

и уточнение вязкоупругих констант 2. Greilich A., Yakovlev D.R., Shabaev A., Efros Al.L., Yugova I.A, лангатата Reuter D., Wieck A.D., Bayer M. Nuclei-induced frequency focusing of electron spin coherence // Science. — 2007. — V. 317. — В настоящее время в акустоэлектронике появляется возможность P. 1896–1899. создания генераторов сигналов СВЧ-диапазона на основе составных резонаторных структур на объёмных акустических волнах. Основ 3. Malik S., Roberts C., Murray R., Pate M. Tuning self ным критерием качества генераторов являются их высокая стабиль assembled InAs quantum dots by rapid thermal annealing // ность и низкий уровень фазовых шумов, для достижения которых Appl. Phys. Lett. — 1997. — V. 71. — P. 1987–1989.

ФФКЭ 141 142 ФФКЭ Секция твердотельной электроники и радиофизики 50-я научная конференция МФТИ антирезонансов. Ширина полосы пропускания определяется стан необходима высокая добротность резонатора. Максимальную доброт дартным образом из вида амплитудно-частотной характеристики мо ность резонатора становится возможным обеспечить, выбрав опти дуля импеданса и из крутизны фазовой характеристики.

мальное кристаллографическое направление и поляризацию волны, для которых акустические потери минимальны. Такой выбор можно В результате проведённой работы были измерены коэффициенты поглощения для 3 основных и одного дополнительного направлений осуществить, исходя из знания тензора вязкости для кристалла.

в кристаллах лангатата. Исходя из полученных данных, были вы Несколько лет назад в промышленном масштабе началось про числены компоненты тензора вязкости, с использованием которых изводство кристаллов лангатата La3 Ga5,5 Ta0,5 O14, отличающихся от появилась возможность построения кривых равных значений коэф использовавшихся прежде кристаллов кварца в лучшую сторону от фициентов вязкости. Построение кривых равных значений позволя сутствием двойников, отсутствием фазовых переходов вплоть до тем ет определять направления наименьшего затухания и наибольшей пературы плавления и тем, что константы электромеханической свя добротности, что в свою очередь обеспечивает правильный выбор зи лангатата в несколько раз превышают константы электромехани направлений распространения объёмных акустических волн в кри ческой связи кварца. До настоящего времени коэффициенты вязко сталлах для создания генераторов сигналов СВЧ-диапазона с наи сти лангатата с учётом неровности поверхности образцов в полном большей добротностью.

объёме измерены не были. Этим обусловлен выбор лангатата в каче стве материала исследований.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Целью работы является определение коэффициентов поглощения в кристаллах лангатата для 4 направлений, что позволяет опреде 1. Mansfeld G.D. BAW Composite Resonator Spectroscopy // лить полный набор компонент тензора вязкости.

Proceedings of IEEE Ultrasonics Symposium. — 1994. — V. 2, Измерения проводились на основе метода составного акустиче 1-4. — P. 655–658.

ского резонатора [1, 2]. Составной резонатор состоит из подложки (исследуемого кристалла (лангатат в нашем случае) и электроакусти 2. Mansfeld G.D. Measurements of Acoustic Wave Attenuation in ческого преобразователя), двух алюминиевых плёнок-электродов и La3 Ga5 SiO14 Using HBAR Tehnique // Proc.of IEEE Frequency слоя пьезоэлектрика — окиси цинка. Электроакустический преобра Control Symp. — 1994. — P. 35–39.

зователь, включенный во внешнюю электрическую цепь, возбуждает и регистрирует акустические волны. Волны испытывают многократ- 3. Alekseev S.G., Kotelyanskii I.M., Mansfeld G.D. // Journal of ные отражения от свободных границ структуры. В случае, когда Communication Technology and Electronics. — 2001. — V. 46, набег фазы акустической волны кратен целому числу, амплитуды N. 12. — P. 1384.

всех отражённых волн складываются в фазе, и формируется стоячая акустическая волна, то есть возникает резонанс. Отдельные спек тральные линии отстоят друг от друга на расстояние основного ре зонанса структуры (обычно — несколько МГц). Для последователь ных резонансов структуры границы полосы её пропускания можно регистрировать по положению в частотной области особенностей на фазовой характеристике коэффициента отражения электромагнит ных волн от структуры. Таким образом, зная полосу пропускания и резонансную частоту, можно определить добротность структуры и, следовательно, суммарное поглощение в структуре.

Также в работе применялся модифицированный метод составно го акустического резонатора. Он позволяет оценить добротность и поглощение по ширине полосы пропускания резонатора на частотах ФФКЭ 143 144 ФФКЭ Секция твердотельной электроники и радиофизики 50-я научная конференция МФТИ происходит соответствующее перераспределение заряда, и края зон УДК 624.315. изгибаются вниз, образуя инверсионные состояния. Искривление зон Сидорова И.Г., Головнев Ю.Ф. происходит до тех пор, пока уровни Ферми контактирующих полу проводников не совпадут (рис. 2). Электроны, перешедшие в EuO, Тульский государственный педагогический университет увеличиваю косвенный обмен и ферромагнитный порядок. В резуль им. Л.Н. Толстого тате дно зоны проводимости опустится на величину 0,3 эВ (рис. 3), что приводит к дальнейшему переходу электронов из слоя SrO.

Влияние ферромагнитного порядка на энергетическую диаграмму гетероперехода EuO–SrO Сверхрешётки на основе ферромагнитных и парамагнитных полу проводников широко применяются в спинтронике, так как в них воз можен перенос спин-поляризованных электронов. Перспективным направлением в реализации этой задачи является получение гете роструктур на основе моноокисей Eu и Sr.

Рис. 2. Энергетическая диаграм ма гетероперехода EuO–SrO без учёта обменного взаимодействия Рис. 1. Энергетическая диаграмма изолированных полупроводников SrO и EuO Энергетические диаграммы изолированных полупроводников Рис. 3. Энергетическая диаграмма SrO и EuO представлены на рис. 1, где отражена различная ширина гетероперехода EuO–SrO с учётом запрещённых зон, но потолок валентных зон у SrO и EuO находится обменного взаимодействия на одном уровне в соответствии с правилом Харрисона об одинако Такая ситуация может быть использована для повышения точки вых анионах.

Кюри в сверхрешётках на основе этих полупроводников, а также При образовании гетероперехода электроны из слоя SrO будут пе использоваться при получении поляризованного по спину тока в этих ретекать в слой EuO. Накопление электронов в зоне проводимости материалах.

SrO происходит при внедрении в него донорной примеси. Перемеще Изменение стехиометрического состава путём легирования кисло ние электронов вызывает изгиб уровней EC и EV. В результате в родом окиси стронция приводит к уменьшению запрещённой зоны слое SrO происходит частичное обеднение электронами вблизи пе Sr0,94 O0,06. Теперь на гетеропереходе электроны перетекают из слоя рехода, и края зон EC и EV загибаются вверх. В слое EuO также ФФКЭ 145 146 ФФКЭ Секция твердотельной электроники и радиофизики 50-я научная конференция МФТИ УДК 621.396. EuO1,06 в слой Sr0,94 O0,06. Это приводит к снижению ферромагнит ного порядка в EuO1,06 (рис. 4) до полного его исчезновения.

Уваров А.В.1,2, Шитов С.В. Московский физико-технический институт (государственный университет) Институт радиотехники и электроники РАН Многолучевая иммерсионная линзовая антенна для высокочувствительного матричного радиометра миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн Рис. 4. Энергетическая диаграмма гетеропере хода EuO1,06 –Sr0,94 O0, Линзовые антенны, состоящие из иммерсионной диэлектрической Таким образом, изменяя концентрацию донорной примеси или линзы и планарного облучателя, помещённого в фокус линзы непо стехиометрический состав, можно изменить плотность поляризован- средственно на её поверхности, находят в последнее время всё боль ных носителей тока в гетеросистеме типа SrO–EuO, что может быть шее применение в приёмниках субмиллиметровых длин волн для использовано в соответствующих устройствах современной микро- радиоастрономии [1, 2]. Объясняется это такими преимуществами электроники. линзовых антенн перед рупорными, как дешевизна, простота изго товления и отсутствие ограничений на размер чипа, связанных с па СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ раметрами волновода. Однако в отличие от гофрированных рупоров диаграмма направленности линзовых антенн обладает относитель 1. Головнев Ю.Ф., Панин В.А., Прохорова Т.А. Электронная но большими боковыми лепестками (18 дБ). Вследствие чего ти структура границы раздела SrO–EuO // Известия ТГУ. Серия пичное значение для коэффициента перехвата мощности линзового Физика. — 2001. — Т. 7, вып. 2. — С. 65–69. облучателя рефлектором телескопа равно 0,8. Шумы, вносимые в приёмную систему, для такого значения коэффициента перехвата будут эквивалентны 1 дБ атмосферных потерь при типичном погло щении атмосферы 3 дБ на частоте 1 ТГц. В условиях космического базирования эффективность приёмных антенн на линзах и рупорах будет практически одинакова.

Для анализа свойств линзовой антенны была применена техника физической оптики (интеграл Кирхгофа–Гюйгенса). Для упрощения электродинамических расчётов было использовано приближение си нусоидального распределения токов вдоль вибраторных элементов планарной антенны, что позволяет сохранить общность полученных результатов, которые оказались в хорошем соответствии с известны ми работами [3, 4].

ФФКЭ 147 148 ФФКЭ Секция твердотельной электроники и радиофизики 50-я научная конференция МФТИ В ходе работы были определены возможные причины деграда- 3. Filipovic D., Gearhart S., Rebeiz G. Double-slot antennas on ции диаграммы направленности для двухвибраторной интегральной extended hemispherical and elliptic silicon dielectric lenses // IEEE линзовой антенны. Были рассмотрены следующие факторы: нару- Trans. Microwave Theory Tech. — 1993. — V. 41. — P. 1738–1749.

шение симметрии возбуждения вибраторов, вызванное рассовмеще 4. Van der Vorst M.J.M. Integrated lens antennas for submillimeter нием слоёв во время фотолитографического процесса, неточность wave applications: PhD thesis. — Netherlands: Technical Univ. of установки чипа с планарной антенной структурой в фокус линзы, Eindhoven, 1999.

неточность нанесения просветляющего покрытия. Анализ устойчи вости характеристик линзового облучателя определялся по степени 5. Filipovic D.F., Gauthier G.P., Raman S., Rebeiz G.M. O деградации эффективности облучения рефлектора телескопа отно- axis properties of silicon and quartz dielectric lens» // IEEE сительно перечисленных выше факторов. Transactions on Antennas and Propagation. — 1997. — V. 45. — В работе были рассмотрены две принципиально различные кон- P. 760–766.

фигурации многолучевых линзовых облучателей на основе иммер сионных линзовых антенн: многолинзовая антенна (на каждую лин зу установлен свой детектор) и однолинзовая антенна с матрицей планарных облучателей [5]. Вторая конфигурация, которая позволя ет реализовать интегральный матричный детектор с максимальной плотностью упаковки, значительно сложнее и более подвержена вли янию аберраций. Для этой конфигурации были определены уровень взаимодействия соседних пикселей и оптимальные параметры мат рицы планарных облучателей на основе скрещенных двойных щеле вых антенн. Было определено максимально возможное количество элементов матрицы планарных облучателей для заданного диамет ра линзы из условия допустимых аберраций пучков периферийных пикселей: ослабление коэффициента использования поверхности ре флектора телескопа на 1,5 дБ по сравнению с центральным эле ментом.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Vystavkin A.N., Shitov S.V., Kovalenko A.G., Pestriakov A.V., Cohn I.A., Uvarov A.V. Arrays of TES Direct Detectors for Supersensitive Imaging Radiometers of 1.0–0.2 mm Waveband Region // Proceedings #WPP264 of European Space Agency, Seventh International Workshop on Low Temperature Electronics, WOLTE-7. — Noordwijk, the Netherlands: 2006. — P. 101–108.

2. Shitov S.V, Noguchi T., Matsunaga T., Tamura T., Uvarov A.V., Cohn I.A., Hasegawa T. A SIS mixer for ALMA band 10:

development concept // Proceedings of the Sixteenth International Symposium on Space Terahertz Technology. — Gothenburg, Sweden: 2005.

ФФКЭ 149 150 ФФКЭ 50-я научная конференция МФТИ Секция молекулярной электроники поливом (душированием) по всей поверхности электрода-инструмен та, заполняя рабочую камеру и часть электрода-инструмента, давле ние поддерживается на минимальном значении, обеспечивая требу емый уровень рабочей жидкости, слив осуществляется через отвер стия в прижимной рамке в основной бак.

УДК 621.9. Абитов А.Р.

Тульский государственный университет Электрохимическое утонение многослойных систем Рассмотрен способ электрохимической обработки (ЭХО) много слойной фольги, разработаны рекомендации, позволяющие умень шить толщину металлической части детали с 120 мкм до 25–30 мкм без нарушения целостности предварительно нанесённого функцио нального слоя. Рис. 1. Элемент солнечной батареи: 1 — элемент В настоящее время возрос интерес к изделиям, представляющим до обработки;

2 — панель солнечной батареи;

3 — собой системы «полупроводник–металл» или «диэлектрик–металл». элемент после электрохимической обработки Металл в данном случае используется как носитель функционально- При использовании предложенного электрохимического способа го покрытия. В некоторых случаях требуется, чтобы основа имела для обработки металлической фольги удалось достичь толщины де минимальный вес (то есть толщина подложки должна стремиться тали 20–25 мкм и погрешности толщины не более 5–7 мкм на всей к минимуму). Особенно это актуально в космической промышлен- обрабатываемой поверхности, что в 4 раза меньше, чем при исполь ности при создании преобразователей солнечной энергии для умень- зовании известных способов.

шения массы летательного аппарата и снижения затрат при выводе Применение электрохимической обработки при утонении элемен на орбиту. Элемент солнечной батареи предназначен для выработки тов панелей солнечных батарей позволяет за счёт анодного раство энергии за счёт солнечного света на разных объектах, в том числе рения металлического носителя (протектора) из нержавеющей стали на космических аппаратах (рис. 1). В ТулГУ разработан способ элек- уменьшить его толщину со 125 до 2530 мкм. По сравнению с исполь трохимического утонения элементов солнечных батарей и установка зуемыми аналогами масса уменьшилась на 50–60%. При этом удель для его осуществления. Предположенное техническое решение про- ная весовая мощность составила 300 Вт/кг.

шло апробацию при обработке (электрохимическое утонение по всей Изготовленная партия образцов прошла успешные испытания в площади) металлической фольги толщиной 120 мкм по схеме. космосе на университетском спутнике МГУ «Татьяна» в течение по Заготовка из стали Х18H9Т толщиной 120 мкм и площадью 0,1 м2 лутора лет.

закрепляется на столе с помощью прижимной рамки, которая явля СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ется рабочей камерой, на расстоянии 10 мм устанавливается квази прозрачный электрод-инструмент (рабочая часть выполнена из ме 1. Любимов В.В., Сундуков В.К., Мишенин Д.И. Способ элек таллической сетки) с устройством подачи электролита. Подвод элек- трохимической обработки. — Патент РФ № 2306211. — трической энергии осуществляется с помощью токоподводов, закреп Опубл. 20.09.2007, Бюл. № 26.

ляемых вне зоны обработки. Электролит с помощью насоса подается ФФКЭ 151 152 ФФКЭ Секция молекулярной электроники 50-я научная конференция МФТИ УДК 621.383.51 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Васильева А.П. 1. Васильев А.М., Ландсман А.П. Полупроводниковые преобразо ватели. — М.: Наука, 1871.

Московский физико-технический институт (государственный университет) 2. Пикус Г.Е. Основы теории полупроводниковых приборов. — М.:

Наука, 1965.

Исследование влияния 3. Твайделл Дж., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии / феноменологических параметров Пер. с англ. под ред. Коробова В.А. — М.: Энергоатомиздат, на спектральную чувствительность 1990.

фотопреобразователей Одновременно с созданием фотоэлементов возникла проблема УДК 544.076. диагностики фотопреобразователей на основе полупроводниковых p–n-переходов, то есть определения таких важных параметров, как Егоров И.В.

диффузионные длины носителей тока, распределение внутренних электрических полей, скорости поверхностой рекомбинации и глу- Московский физико-технический институт бины залегания p–n-перехода. Изучение этих параметров позволя- (государственный университет) ет определять качество технологии изготовления приборов, прогно Исследование фазово-частотных зировать результаты и указывать пути увеличения эффективности фотопреобразователей.

характеристик модифицированных Основными задачами

являлись определение параметров, влияю электродных пакетов щих на спектральную чувствительность фотопреобразователей;

на хождение области влияния этих параметров;

установление влияния изотипного p–p+ -перехода на рекомбинационные процессы на тыль- Проведены экспериментальные исследования и изучено влияние ной поверхности;

оценка из экспериментальных данных значений па- некоторых конструкционных факторов на технические параметры и раметров кремниевых фотопреобразователей. функционирование сенсора. Для этого с использованием новых тех Было показано, что основными параметрами, влияющими на нологических приемов были разработаны электродные пакеты с по на него, являются: глубина залегания p–n-перехода, диффузионные вышенным гидродинамическим сопротивлением. Основной задачей длины носителей заряда в n- и p-областях и скорости поверхност- являлось снижение уровня шумов в высокочастотном диапазоне, на ной рекомбинации на лицевой и тыльной поверхностях;

определе- ряду с уменьшением нелинейности преобразования сигнала.

ны области влияния некоторых из этих параметров;

получены при- Было изготовлено несколько образцов многослойных электрод ближённые выражения для коэффициента собирания в предельных ных пакетов с разной структурой, что включало в себя уменьшение случаях;

показано, что наличие p–p+ -перехода снижает скорость по- размера отверстий керамических прокладок и сетчатых электродов.

верхностной рекомбинации на тыльной поверхности практически до Также в межкатодное пространство помещалась прокладка из ке нуля. рамической бумаги с высокой пористостью, но низкой проницаемо стью.

Результаты исследований показали, что наименьшее значение нелинейности относится к приборам, в которых были установлены ФФКЭ 153 154 ФФКЭ Секция молекулярной электроники 50-я научная конференция МФТИ электродные пакеты с наименьшими отверстиями в электродной сет- 7. Захаров И.С., Козлов В.А. Стационарная конвективная диф ке (что было достигнуто сдваиванием и прокаткой катодных сеток фузия и нелинейные эффекты в электрохимическом преобра через пресс) и помещением в межкатодное пространство прокладки зователе // Электрохимия. — 2003. — Т. 39, вып. 4. — С. 438.

из керамической бумаги. Что касается уровня шумов, то по сравне 8. Терентьев Д.А. Нелинейные искажения выходного тока нию с показаниями прибора со стандартным электродным пакетом, диффузионного преобразователя // Электронный журнал на высоких частотах он упал на 8 дБ.

«Исследовано в России». — 2004. — 151, 1644–1652. — Дальнейшие исследования направлены на изучение характери http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2004/151.pdf.

стик многослойных электродных пакетов, изготовленных по тем же технологическим приемам, но с другой структурой. В частности, бу дут помещены прокладки из керамической бумаги не только в меж катодное пространство, но и в область, непосредственно примыкаю щую к анодам электродного пакета, при этом катод будет представ- УДК 544.6.076. лять собой сетку, сложенную втрое и прокатанную гидропрессом, Зайцев Д.Л.

что по оценкам, позволит уменьшить размер отверстий в среднем до 15 мкм.

Московский физико-технический институт (государственный университет) СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Экспериментальное изучение 1. Ньюмен Дж. Электрохимические системы. — М.: Мир, 1977. — С. 349–351. низкочастотного шума в молекулярно-электронных системах 2. Козлов В.А., Тугаев П.А. Нелинейные эффекты при проте кании тока в электрохимической ячейке // Электрохимия. — в условиях ограниченного интегрального 1996. — Т. 32, вып. 12. — С. 1431–1435.

потока электролита через преобразующую 3. Захаров И.С., Козлов В.А. Стационарная конвективная диф ячейку фузия и нелинейные эффекты в электрохимическом преобра зователе // Электрохимия. — 2003. — Т. 39, вып. 4. — С. 438.

Шумовые характеристики МЭП обуславливаются физическими 4. Терентьев Д.А. Нелинейные искажения выходного тока явлениями различной природы. Например, случайными флуктуаци диффузионного преобразователя // Электронный журнал ями давления в канале преобразователя, приводящими к возникно «Исследовано в России». — 2004. — 151, 1644–1652. — вению потоков жидкости через преобразующий элемент и соответ http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2004/151.pdf. ственно к шуму, несимметричностью в расположении электродной сетки относительно диэлектрических перегородок узла преобразова 5. Ньюмен Дж. Электрохимические системы. — М.: Мир, 1977. — теля и дефектами самих электродов, приводящие к возникновению С. 349–351.

шумового тока в ячейке, обусловленного возникновением замкнутых 6. Козлов В.А., Тугаев П.А. Нелинейные эффекты при проте- вихревых микропотоков и др. [1]. Кроме того, существенное влияние кании тока в электрохимической ячейке // Электрохимия. — на низкочастотный шум МЭП может оказывать такое явление, как 1996. — Т. 32, вып. 12. — С. 1431–1435. свободная конвекция. В настоящее время не существует строгой тео рии шумовых процессов, обусловленных свободной конвекцией, для ФФКЭ 155 156 ФФКЭ Секция молекулярной электроники 50-я научная конференция МФТИ 3. Тягай В.А. Исследование неравновесных электрохимических практических образцов сенсоров на основе МЭП, поэтому для изуче шумов системы Pt–I /I // Электрохимия. — 1967. — Т. 3, ния этого вида шума активно используется эксперимент и численное № 11. — С. 1331–1339.

моделирование. Даже в отсутствие интегрального потока жидкости в канале, небольшие локальные флуктуации плотности электроли та индуцируют вихревые потоки в растворе. Эти потоки вызывают дополнительный шумовой ток на выходе МЭП. Для исследования шума конвекции использовались преобразователи ампульного типа, в которых концы канала, целиком заполненного электролитом, за крыты жёсткими заглушками. Такая конструкция прибора позволя ет исключить из рассмотрения флуктуаций скорости столба жид кости в канале преобразователя, описанных в [2]. В работе [3] ис следовались шумы в системе Pt–I /I с дисковым микрокатодом и большим отдаленным анодом и в достаточно концентрированных растворах был обнаружен рост мощности шума в области низких частот, обусловленный естественной конвекцией раствора вблизи по верхности электрода. Соответственно был построен прототип преоб- Рис. 1. Спектральная плотность шума МЭП. Коричневый — пре разователя, в котором в заанодном пространстве были расположены образователь со стандартной геометрией ячейки, чёрный — преоб разователь, в котором снижено влияние конвективного механизма дополнительные диэлектрические перегородки, с целью ослабления шума в заанодном пространстве (по оси Y — отсчёты АЦП, по оси возможного влияния конвективных процессов в области, непосред X — частота в Гц) ственно примыкающей к анодам преобразователя. В ходе проведён ного сопоставления спектральных плотностей шума для указанного прототипа и серийного МЭП было выявлено существенное снижение шума в частной полосе 0,008–0,5 Гц (рис. 1). Полученные экспери УДК 544.6.076. ментальные данные, позволяют с уверенностью утверждать, что од ним из существенных факторов, обуславливающих низкочастотные Неумоин К.А.

шумы в МЭП, является естественная конвекция в растворе электро Московский физико-технический институт лита в пространстве непосредственно за анодами ячейки, и способом (государственный университет) снижения этого влияния является препятствование возникновению паразитных конвективных вихревых потоков.

Исследование амплитудно-частотной СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ характеристики 1. Сафонов М.В. Конвективная диффузия и шумы в молекулярно- молекулярно-электронного электронных структурах //

Автореферат кандидатской диссер преобразователя тации. — М.: 2006.

2. Козлов В.А., Сахаров К.А. Собственные шумы молекулярно- Сняты амплитудно-частотные характеристики однотипных элек электронных преобразователей диффузионного типа // Сб. Фи- тронно-молекулярных преобразователей. Исследовано положение зические основы жидкостных и твердотельных измерительных максимума АЧХ на шкале частот. Исследована величина коэффици систем и устройств обработки информации. — М.: МФТИ, ента преобразования для схожих АЧХ. Построена АЧХ по ускорению 1994. — С. 37–42. на основе полученных.

ФФКЭ 157 158 ФФКЭ Секция молекулярной электроники 50-я научная конференция МФТИ С помощью измеренных АЧХ найдены характеристики молеку- В результате впервые были получены АЧХ конфигураций МЭЯ, лярно-электронных преобразователей, которые нельзя получить пря- наиболее перспективных с точки зрения совмещения молекулярно мым измерением. На основе полученных параметров найдены пути электронных принципов преобразования сигнала и современных снижения разброса параметров АЧХ. С помощью усреднённой АЧХ микроэлектронных и наноэлектронных технологий.

получены параметры электроники, которые наиболее соответствуют данному типу преобразователей.

УДК 544.076. Сидоров С.В.

УДК 544.076. Московский физико-технический институт Орел А.А.

(государственный университет) Московский физико-технический институт (государственный университет) Исследование температурных характеристик молекулярно-электронного Численное моделирование протекания преобразователя на высоких частотах жидкости в МЭЯ и расчёт амплитудно-частотных характеристик В настоящее время молекулярно-электронные измерители пара метров движения и волновых полей находят все более широкую об молекулярно-электронных датчиков ласть применения.

Для большинства измерительных приборов, особенно используе В общем случае перенос носителей в электрохимической ячей мых в полевых условиях, принципиально важным является обеспе ке описывается уравнением конвективной диффузии. Распределение чение температурной стабильности их рабочих характеристик. В то скоростей ионов, необходимое для его решения, может быть получе же время известно, что параметры МЭП определяются свойствами но из уравнений Навье–Стокса, описывающих движение вязкой жид используемого электролита, и, как следствие, сильно зависят от тем кости, и уравнения непрерывности. До сих пор решение уравнений пературы. В этой связи решение проблемы термокомпенсации пара Навье–Стокса было найдено лишь в некоторых простейших частных метров МЭП средствами вторичной электроники приобретает перво случаях. Вследствие этого расчёт амплитудно-частотных характери степенное значение. Задача усложняется тем, что температурная за стик датчиков, основанных на принципах молекулярной электрони висимость как амплитудной, так и фазовой характеристики МЭП яв ки, сводился к обработке экспериментальных данных, а теоретиче ляется частотно-зависимой. Таким образом, построение точной тер ские работы были призваны каким-либо образом объяснить их.

мокомпенсации не сводится к компенсации изменений единственного В настоящей работе была разработана методика численного ре параметра, а включает задачу определения аппроксимирующих ча шения системы уравнений, состоящей из уравнений Навье–Сток стотные и температурные зависимости функций, содержащих целый са, уравнения конвективной диффузии и уравнения непрерывности;

ряд частотно-зависимых параметров. Дополнительным требованием смоделировано протекание жидкости в МЭЯ под воздействием внеш к аппроксимирующим функциям является возможность их практи него колебательного возмущения;

построены амплитудно-частотные ческой реализации стандартными схемотехническими средствами.

характеристики нескольких МЭЯ. Данная методика позволяет моде Разработанные для приборов длиннопериодной сейсмологии мо лировать процессы, происходящие в электрохимических ячейках лю дели температурной зависимости АЧХ МЭП были вполне удовлетво бой формы, размера, числа электродов и прочих параметрах;

пред рительны и успешно использовались ранее для создания эффектив сказывать поведение АЧХ приборов как на низких, так и на высоких ной термокомпенсации. Целью данной работы является построение частотах.

ФФКЭ 159 160 ФФКЭ Секция молекулярной электроники 50-я научная конференция МФТИ новой эффективной модели температурного поведения МЭП, рабо- 3. Криштоп В.Г. Нестационарная конвективная диффузия в мик тоспособной в широком диапазоне температур и пригодной для опи- ромасштабных молекулярно-электронных структурах: Авторе сания зависимости АЧХ, в том числе и на высоких частотах, где ферат дисс. к.ф.-м.н. — Москва, 2004.

включаются в работу новые физические механизмы, обуславливаю щие спад амплитудно-частотной характеристики и появление новых характерных особенностей АЧХ, тоже требующих специальной тер мокомпенсации.

УДК 621.383. Стрельникова Н.Е.

Московский физико-технический институт (государственный университет) Исследование возможности создания фотоэлектрических модулей с концентраторами солнечного излучения Ставилась задача оптимизации контактной решётки многокас кадного солнечного элемента назменого применения, работающего в условиях высокой концентрации солнечного излучения.

Был проведён анализ конструкций фотоэнергетических систем с концентраторами солнечного излучения и различными фотопреоб Рис. разователями. Показано, что главным прорывом в технологии явля ется использование дешёвых концентраторов с солнечными элемен В результате работы была впервые получена экспериментально тами малой площади на базе гетероструктур. Солнечные элементы в частотном диапазоне вплоть до 1000 Гц температурная характери при этом не нагреваются выше 60 C при концентрации 1000, что стика передаточной функции МЭП:

обеспечивается с помощью специальных радиаторов.

() В качестве основного солнечного элемента для исследования при W = W0 exp, T концентрированном освещении была выбрана гетероструктура кас кадного солнечного элемента на базе InGaP/GaAs/Ge. Такой солнеч где — амплитудный температурный коэффициент (рис. 1). ный элемент в настоящее время является наиболее технологически отработанным и позволяет получать наибольший КПД.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ В ходе работы была оптимизирована контактная структура дан ного солнечного элемента (концентрация солнечного излучения 1. Введение в молекулярную электронику / Под ред. Лидоренко солнц), найдена зависимость сопротивления растекания легирован Н.С. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — 320 с.

ного верхнего слоя как функции числа контактных полосок и опре делено расстояние между контактами, при котором на элементе вы 2. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. — М.: Наука, рабатывается максимальная мощность.

1970.

ФФКЭ 161 162 ФФКЭ Секция молекулярной электроники 50-я научная конференция МФТИ на высоких частотах сводится к задаче увеличения импеданса моле СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ кулярно-электронного преобразователя.

В данной работе был исследован импеданс неравновесной четы 1. Rumyantsev V.D., Shvarts M.Z. Terrestrial and space concentrator рёхэлектродной системы, представляющей собой молекулярно-элек PV modules with composite Fresnel lenses // Proceeding of тронную ячейку [2], в области частот от 10 до 500 Гц с различными the 17th PhotovoltaicSolar Energy Conference. — 2002. — параметрами: концентрацией активного электролита (ионов трийо P. 1596–1599.

дида I от 0,01 до 0,1 моль/л) и конфигурацией (расстоянием между 2. King R.R., Law D.C., Fetzer C.M. High-eciency metamorphic электродами и наличием дополнительных диэлектрических перего GaInP/GaInAs/Ge solar cells grown by MOVPE // Journal of родок в заанодном пространстве).

Crystal Growth. — 2004. — V. 261. — P. 341–348. Результаты свидетельствуют о том, что неравновесный импеданс в четырёхэлектродной системе формально может быть описан схе 3. Rumyantsev V.D., Andreev V.M. Pilot Installation With «All мой Эршлера–Рэндлса, где на высоких частотах ( 30 Гц) сказы Glass» Concentrator PV Modules // Proceeding of the 21st вается влияние двойного электрического слоя, и падение импеданса Photovoltaic Solar Energy Conference. — 2006. — P. 2097.

приближается к 1/f. Таким образом, оптимальной для приборов бы ла признана максимальная концентрация электролита — 0,1 моль/л, поскольку слабый раствор активного электролита практически не влияет на ёмкость двойного электрического слоя, тогда как чувстви УДК 544.076.2 тельность преобразователя прямо пропорциональна концентрации, что соответственно уменьшает сопротивление в обратной связи опе Шабалина А.С. рационного усилителя для заданной чувствительности прибора.

Для дальнейшего снижения шума операционного усилителя со Московский физико-технический институт путствующей электроники на высоких частотах было предложено (государственный университет) увеличить сопротивление в ячейке между анодом и катодом. Для это Методы улучшения шумовых го в анодную цепь был вставлен резистор Ra. Экспериментальным методом было установлено, что оптимальное значение Ra = 47 Ом.

характеристик на высоких частотах Этот резистор позволил в полтора раза поднять импеданс молеку у молекулярно-электронных геофонов лярно-электронной ячейки, что во столько же раз уменьшило шум операционного усилителя входного каскада сопутствующей электро ники.

Молекулярно-электронные геофоны представляют собой высоко частотныe сейсмоприёмники, которые могут широко применяться СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ для полевых испытаний, в геологии, геофизике и других областях измерения колебаний грунта и механических систем. Исследования 1. Ньюман Дж. Электрохимические системы. — М.: Мир, 1977. — в определении природы шумов и их устранение имеют важное зна 463 с.

чение для дальнейшей успешной конкуренции заявленных приборов на мировом рынке. 2. Нариманов Е.Е., Тугаев П.А. Импеданс молекулярно-электрон В области высоких частот (200–500 Гц) основной вклад шумов ной ячейки // Физические основы жидкостных и твердотель молекулярно-электронного геофона привносит шум операционных ных измерительных систем и устройств обработки информа усилителей сопутствующей электроники, который, согласно [1], об- ции. — Московский физико-технический институт, 1991.

ратно пропорционален импедансу преобразователя на входе. Поэто му проблема снижения шумов молекулярно-электронного геофона ФФКЭ 163 164 ФФКЭ 50-я научная конференция МФТИ Секция физической электроники которая рассматривалась в [1] и моделировалась в [2].

Здесь рассмотрим постановку применительно к квадратичной мо дели S(P (t)) = B + A · P (t) + C · P 2 (t). (1) Коррекция неоднородности достигается тем, что регистрируют от счёты сигналов элементов фотоприемного устройства, определяют УДК 621.397 по отсчётам наблюдаемой сцены корректирующие воздействия, кор ректируют отсчёты сигналов сцены. Для каждой пары соседних эле Морозова В.Г. ментов фотоприемного устройства, i-го и (i + 1)-го, по множеству пар отсчётов сигналов Si (t) и Si+1 (t), i N, N — множество элемен Московский физико-технический институт (государственный университет) тов фотоприемного устройства и t — параметр времени, где каждая НПО «Орион» пара отсчётов соответствует одному и тому же состоянию элемен та сцены, с помощью аппроксимации определяют корректирующие Постановка задачи трёхточечной воздействия — функции связи сигналов соседних элементов коррекции неоднородности Si+1 = Fi+1,i (Si ), многоэлементных фотоприемных так, чтобы эти функции имели наименьшее среднеквадратичное от устройств по сигналам сцены клонение на множествах пар отсчётов Si (t) и Si+1 (t) и отображали любое значение из диапазонов переменных si, соответствующего диа Актуальной задачей для оптико-электронных систем обработки пазону сигнала Si (t), в значения переменных si+1, соответствующих изображений является устранение по сигналам сцены неоднородно- значениям из диапазонов сигналов Si+1 (t). Отображение означает, сти сигналов, обусловленной различиями в чувствительности к вход- что значению si отсчёта сигнала Si (t), которому соответствует неко ному потоку элементов фотоприемных устройств (ФПУ). торое значение потока P на его входе, ставится в соответствие значе Методика калибровки по сцене исходит из выявления по сигналу ние si+1 отсчёта сигнала Si+1 (t), которому соответствует то же самое ФПУ дефектных элементов и компонент неоднородности (геометри- значение потока P на его входе. Потоки и сигналы связаны (1).

ческого шума) на фоне временного шума. Корректируют отсчёты сигналов сцены Si (t) их заменой на Конструктивной основой предлагаемого метода является идея k k Sj,i (t), где Si (t) — отсчёты сигналов i-го элемента, Sj,i (t) — скор определения корректирующих коэффициентов через межэлемент- ректированные сигналы i-го элемента относительно j-го элемента, ные связи ФПУ, выявляемые по сигналам сцены. Поэлементные на- i, j N, копления сумм и изменений сигналов устанавливают межэлемент k ные — парные — соотношения неоднородности. Приняв уровень сиг- Sj,i (t) = Fj,i (Si (t)) = Fj,j1 (...(Fi+2,i+1 (Fi+1,i (Si (t))))...), нала какого-либо одного из элементов ФПУ за базовый, не коррек где Fj,i (Si (t)) — корректирующее воздействие — функция коррекции тируемый, по межэлементным соотношениям определяются скоррек сигнала Si (t) относительно j-го элемента, которую получают после тированные, однородные сигналы всех элементов.

довательностью применения — начальный аргумент Si (t), функций Среди моделей элемента ФПУ привлекательной — из-за линеа связей Fi+1,i (), Fi+2,i+1 (),..., Fj,j1 () сигналов пар соседних элемен ризуемости — является полиномиальная, частным случаем которой тов i + 1, i;

i + 2, i + 1;

... j, j 1;

составляющих путь от элемента i является линейная модель k к элементу j, для i = jSj,i (t) = Si (t).

S(P (t)) = B + A · P (t), ФФКЭ 165 166 ФФКЭ Секция физической электроники 50-я научная конференция МФТИ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ МФПУ с накоплением сигнала в «ячейке» и работающее в режиме Snapshot (рис. 1).

1. Болтарь К.О., Бурлаков И.Л., Жегалов С.И., Сагинов Л.Д., Свиридов А.Н., Соляков В.Н. Метод коррекции неоднородно сти многоэлементных фотоприемных устройств по сигналам сцены // Тезисы докладов на 19-й Международной научно-тех нической конференции по фотоэлектроники и приборам ночно го видения. — 2006.

2. Жегалов С.И., Морозова В.Г., Сагинов Л.Д., Соляков В.Н. Ма тематическое моделирование коррекции неоднородности мат ричных фотоприемных устройств по сигналам сцены // Тезисы докладов на 19-й Международной научно-технической конфе ренции по фотоэлектроники и приборам ночного видения. — 2006.

УДК 681. Петров А.К.1,2, Горелик Л.И. Московский физико-технический институт (государственный университет) НПО «Орион»

Рис. 1. Схема системы кругового обзора панорамы Инфракрасная система кругового обзора Рассмотрены математические закономерности, которые описыва на основе матричного фотоприёмного ют движение каждого пикселя МФПУ в пространстве предметов.

Проведено математическое моделирование системы с однозер устройства с цифровой компенсацией кальным шарниром. С использованием векторной алгебры получе поворота изображения но математическое описание траектории движения каждого пикселя матрицы. Поместим начало координат в геометрический центр ска Одним из перспективных способов построения системы кругового нирующего зеркала. Тогда для любой геометрической точки (для обзора является способ с использованием матричного фотоприёмно отдельного пикселя матрицы) в фокальной плоскости объектива с радиусом-вектором закон сканирования можно записать в следу го устройства (МФПУ). В этом случае возникает необходимость в r компенсации поворота изображения. Компенсация поворота может ющем виде:

быть реализована как путём введения оптико-механического узла, l r0 2n(l r0,n) так и за счёт применения методов цифровой обработки. r=, |l r0 2n(l r0,n)| В настоящей работе рассмотрен способ, позволяющий реализо вать систему кругового обзора панорамы с минимальными весо-габа- где l — радиус-вектор центра объектива, n — внешняя нормаль зер ритными характеристиками при помощи цифровой компенсации по- кала.

ворота изображения для системы, использующей в своём составе ФФКЭ 167 168 ФФКЭ Секция физической электроники 50-я научная конференция МФТИ Выяснено, что скорость движения каждого пикселя матрицы медицине, научных исследованиях и военном деле. Тепловидение яв неравномерна и зависит от его положения (рис. 2). ляется одним из перспективных направлений инфракрасной техни ки. Учитывая то, что различные природные и искусственные источ ники имеют не только разную температуру, но и коэффициенты из лучения, наблюдаемая в инфракрасном диапазоне излучения сцена представляет собой массив объектов разной яркости. Во многих слу чаях хотя бы один раз в сутки наступает момент, когда сигналы от объектов и фонов сцены приближаются друг к другу. В этом слу чае тепловой контраст становится малым, а иногда и изменяет свой знак. Такие явления могут происходить и при наблюдении не только низкотемпературных объектов природной сцены, но и при теплови зионном наблюдении различных промышленных процессов, в том Рис. 2. Относительная скорость пикселей матрицы в пространстве числе и высокотемпературных, в которых сигналы как от объектов, предметов так и от фонов очень велики, но разница между ними мала.

Рассмотрены преимущества и недостатки накопления сигна- Известно, чтобы повысить информационность тепловизионной ла при высокой частоте сканирования пространства. Исследованы системы при её достаточной чувствительности, уже давно исполь ошибки при суммировании кадров на повышенной частоте, возника- зуется способ разбиения спектрального диапазона работы теплови ющие вследствие различия скоростей пикселей матрицы (а следова- зионного прибора на поддиапазоны. В этом случае контраст изоб тельно, и времени накопления на пиксель), а также неточности из-за ражения сцены в определённых спектральных диапазонах для ряда несовпадения положения пикселей. объектов повышается. По этой причине многоспектральное теплови На основе теоретической части исследования проведён экспери- дение, естественно, более информативно, и основные характеристи мент, подтверждающий полученные выводы. ки тепловизионного прибора, такие, как обнаружение и опознавание объектов, могут быть существенно повышены при работе в более узких спектральных диапазонах при достаточной чувствительности прибора в поддиапазонах.

УДК 621. Применение новых алгоритмов обработки полученных в поддиа пазонах сигналов может существенно повысить основные характери Тренин Д.Ю.

стики тепловизионного прибора — вероятности обнаружения и опо Московский физико-технический институт знавания объектов. Многомерные векторы признаков подвергаются (государственный университет) специальной алгоритмической обработке, позволяющей выделить бо НПО «Орион» лее тонкие, чем при обычном тепловидении, информационные разли чия. В этом случае задача обнаружения решается как задача измере Обработка тепловизионных изображений ния дифференциальных величин на множестве многомерных функ с предельно малым тепловым контрастом ций (в многомерном пространстве таких признаков, как спектраль ная излучательная способность, спектральное пропускание атмосфе ры, индикатриса направленности излучения и т. д.).

Инфракрасная область спектра интересна тем, что основная доля Для решения этой задачи обязательным условием является на теплового излучения окружающих нас тел приходится на инфракрас личие достоверно измеряемых радиационных контрастов хотя бы в ный участок. Это обстоятельство в основном определяло развитие одном спектральном поддиапазоне. Поскольку очевидно, что разби инфракрасной техники для решения задач пассивного обнаружения ение окна атмосферной прозрачности на n поддиапазонов приведёт и оптического измерения температуры объектов в промышленности, ФФКЭ 169 170 ФФКЭ Секция физической электроники 50-я научная конференция МФТИ к существенному уменьшению абсолютных потоков, ясно, что реали- 4. Хадсон Р. Инфракрасные системы. — М.: Мир, 1972.

зация этого метода требует наличия тепловизионных систем, порого 5. Волф У., Цисис Г. Справочник по инфракрасной техни вая чувствительность которых приближается к теоретическому пре ке. Т. 1. — М: Мир, 1995.

делу, причём при достаточной чувствительности в поддиапазонах.



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.