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:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
-- [ Страница 1 ] --

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН

Саратовский филиал Федерального государственного бюджетного

учреждения

науки Института радиотехники и электроники

им. В. А. Котельникова РАН

Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского

«НАНОЭЛЕКТРОНИКА,

НАНОФОТОНИКА

И НЕЛИНЕЙНАЯ ФИЗИКА»

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых (Саратов, 24 – 26 сентября 2012 г.) Саратов Издательство Саратовского университета 2012 УДК 517.9, 531.1 ББК 22.311я43 Н25 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»:

Н25 тез. докл. VII Всерос. конф. молодых ученых. – Саратов : Изд-во Сарат.

ун-та, 2012. – 204 с. : ил.

В сборнике опубликованы материалы VII Всероссийской конференции молодых уче ных «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика». Работы участников связаны с созданием метаматериалов, углеродных наноструктур, нанокомпозитных материалов, фо нонных и магнонных кристаллов, исследованием их свойств, изучением сложных, хаотиче ских процессов в динамических системах, применением методов нелинейной динамики в физиологии, медицинской диагностике, информационных системах, радиофизике и электронике.

Для научных работников, преподавателей, аспирантов, студентов, специализирую щихся в области радиофизики, электроники, оптики, физики магнитных явлений, акусто электроники.

Редакционная колегия:

доктор физ.- мат. наук Е. П. Селезнев (отв. редактор) кандидат физ.- мат. наук А. А. Теплых (отв. секретарь) доктор физ.- мат. наук Д. А. Смирнов кандидат физ.- мат. наук Д. В. Фатеев Конференция организована при финансовой поддержке Президиума Российской академии наук, Отделения физических наук Российской академии наук, Российского фонда фундаментальных исследований, Саратовского отделения Института инженеров электроники и радиотехники (IEEE /MTT/ED/AP/CPMT Saratov–Penza Chapter) УДК 517.9, 531. ББК 22.311я ISSN 2218-2985 © Саратовский филиал ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, Почетный председатель конференции Ю. В. Гуляев, акад. РАН, ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, Москва, Россия Председатель конференции С. А. Никитов, чл.-корр. РАН, ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, Москва, Россия Зам. председателя конференции Ю. А. Филимонов, д.ф.-м.н., СФ ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, Саратов, Россия Председатель программного комитета Н.





И. Синицын, д.ф.-м.н., СФ ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, Саратов, Россия Программный комитет Б. П. Безручко, СФ ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, Саратов, Россия А. С. Дмитриев, ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, Москва, Россия Б. Д. Зайцев, СФ ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, Саратов, Россия А. П. Кузнецов, СФ ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, Саратов, Россия С. П. Кузнецов, СФ ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, Саратов, Россия Л. А. Мельников, СГТУ им. Ю. А. Гагарина, Саратов, Россия А. И. Панас, ФФ ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, Фрязино, Россия Е. П. Селезнев, СФ ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, Саратов, Россия В. А. Сергеев, УФ ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, Ульяновск, Россия Д. И. Трубецков, СГУ им. Н. Г. Чернышевского, Саратов, Россия Д. А. Усанов, СГУ им. Н. Г. Чернышевского, Саратов, Россия Н. М. Ушаков, СФ ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, Саратов, Россия Р. К. Яфаров, СФ ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, Саратов, Россия ПЛЕНАРНЫЕ ЛЕКЦИИ 1. Григорьевский В. И. (канд. физ.-мат. наук, ФФ ИРЭ им. В. А. Котельнико ва РАН, Фрязино) «Фононные кристаллы и фильтры на их основе».

2. Кузнецов С. П. (д-р физ.-мат. наук, зав. лабораторией СФ ИРЭ им. В. А. Ко тельникова РАН, Саратов) «Гиперболический хаос в распределенных сис темах».

3. Макаренко Н. Г. (д-р физ.-мат. наук, гл. науч. сотр. Главной Пулковской обсерватории, С.-Петребург) «Вычислительная топология эксперименталь ных данных».

4. Мельников Л. А. (д-р физ.-мат. наук, зав. кафедрой приборостроения Сара товского государственного технического университета им. Ю. А. Гагарина) «Теория и численные модели микро- и нанолазеров».

5. Нефедов И. С. (д-р физ.-мат. наук, ст. науч. сотр. Университета Аалто, Фин ляндия) «Метаматериалы: история, основные идеи, применения».

6. Попов В. В. (д-р физ.-мат. наук, зав. лабораторией СФ ИРЭ им. В. А. Ко тельникова РАН, Саратов) «Терагерцовые плазмон-гальванические эффекты в периодических структурах с двумерной электронной плазмой».

7. Устинов А. Б. (д-р физ.-мат. наук, зав. кафедрой физической электроники и технологии, СПбГЭТУ «ЛЭТИ», С.-Петербург) «Хаотические спин волновые солитоны».

8. Фраерман А. А. (д-р физ.-мат. наук, зам. директора Института физики мик роструктур РАН, Н. Новгород) «Ферромагнитные наноструктуры с вихре вым распределением намагниченности».

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых ДИНАМИКА СВЯЗАННЫХ ДИСКРЕТНЫХ ОСЦИЛЛЯТОРОВ РЕССЛЕРА А. Б. Адилова1, А. П.1,2 Кузнецов1,2, А. В. Савин Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского Саратовский филиал ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН E-mail: abadilova@rambler.ru Система Ресслера [1] является одной из классических моделей нелиней ной динамики. Применив к ней метод искусственной дискретизации [2], можно получить дискретное отображение:

xn+1 = xn ( yn + z n ), yn+1 = yn + ( xn + ayn ), (1) z n+1 = z n + b + ( xn r ) z n, которое далее будем называть дискретным осциллятором Ресслера (здесь – параметр дискретизации). В отличие от исходной модели, которая демонстри рует периодические автоколебания и переход к хаосу через каскад бифуркаций удвоения периода, в системе (1) периодические колебания отсутствуют, а ос новным типом динамики являются квазипериодические колебания, при этом переход к хаосу осуществляется через их разрушение. Кроме того, в системе (1) наблюдаются также и удвоения торов.

В настоящей работе исследуется динамика двух связанных дискретных осцилляторов Ресслера:

xn+1 = xn ( yn + z n ), yn+1 = yn + ( xn + a1 yn ) + µ (vn yn ), z n+1 = z n + b + ( xn r ) z n.

u n+1 = u n (vn + wn ), (2) vn+1 = vn + (u n + a2 vn ) + µ ( yn vn ), wn+1 = wn + b + (u n r ) wn, где µ – амплитуда связи. Поскольку в дискретном осцилляторе Ресслера отсут ствуют периодические режимы, система (2) представляется весьма удобной для изучения динамики связанных систем с квазипериодическим поведением.

На рис. 1 представлена карта ляпуновских показателей системы (2) и ее увеличенный фрагмент. Можно видеть, что введение связи приводит к появле нию более высокоразмерных торов, отвечающих трехчастотной квазиперио дичности. Отметим, что такие режимы становятся возможны лишь при доста точно большой расстройке управляющих параметров подсистем, в случае же близких к идентичным подсистем превалируют двухчастотные режимы.

Следует также отметить, что вблизи границы квазипериодических и хао тических режимов область двухчастотных торов имеет вид резонансной сети, встроенной в область трехчастотных торов (см. увеличенный фрагмент).

6 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

0,2 0, HС С P С Т а2 а Т Т P Т 0, –0, а1 а –0,2 0,2 –0,08 0, Рис. 1. Карта ляпуновских показателей при r=8,5, =0,1, b=0,1 и значении амплитуды связи µ=0,01 (слева) и ее увеличенный фрагмент (справа). Р – периодический режим, Т2 – двухчастотный режим, Т3 – трехчастотный режим, С – хаос, НС – гиперхаос Кроме того, в исследуемой системе при увеличении управляющего пара метра a одной из подсистем наблюдается удвоение трехчастотных торов. Это му отвечают моменты обращения в ноль третьего ляпуновского показателя (рис. 2).

u u 3 v v u u а2 0, x x Рис. 2. График ляпуновских показателей при r=8,5, =0,1, b=0,1 и значении ам плитуды связи µ=0,03, a1= –0,06 и фазовые портреты в отмеченных на графике Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 12–02– 00541 и 12-02-31089).

Библиографический список 1. Rssler O. E. // Phys. Rev. Lett. 1976. Vol. A57, №5. P. 397.

2. Морозов А. Д. Резонансы, циклы и хаос в квазиконсервативных системах. М. ;

Ижевск, 2005.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых ВТОРИЧНО-ИОННЫЙ ФОТОЭФФЕКТ НА ГЕТЕРОСТРУКТУРЕ SiO-GaAsAl-GaAs И ЕГО ЗАВИСИМОСТЬ ОТ РАЗМЕРОВ ОБЛАСТИ РАСПЫЛЕНИЯ В. А. Александров Саратовский филиал ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН E-mail: AlexandrovVA@gmail.com В последнее время был открыт и начал интенсивно изучаться эффект за висимости выхода вторичных ионов при ионном распылении от освещённости образца, получивший название вторично–ионный фотоэффект (ВИФЭ). Неко торую информацию о нём можно найти как в работах отечественных [1], так и зарубежных [2] авторов. Практический интерес к эффекту обусловлен возмож ностью управления соотношением компонентов при распылении многокомпо нентной мишени, а научный – обусловлен заметным влиянием низкоэнергети ческих фотонов (1 – 3 эВ) на процесс распыления вещества высокоэнергетиче скими частицами (5 – 10кэВ), механизм которого детально не изучен.

Настоящее исследование посвящено наблюдению ВИФЭ на структуре SiO–AlGaAs–GaAs. Толщина SiO – 90 нм, AlGaAs – 500 нм, GaAs – подложка.

Это заготовка фотокатода прибора ночного видения. При её распылении со стороны SiO наблюдается существенный ВИФЭ, кратность которого составляет до 300%. Точнее в работе рассматривается зависимость этого эффекта от раз меров зоны травления.

В процессе травления образец освещался светом галогеновой лампы в ритме 2 минуты освещения, 2 минуты перерыв.

На рисунке приведены зависимости выхода вторичных ионов от глубины травления. На рисунке, а виден мощный аномальный ВИФЭ по всем элементам на всей глубине травления (до 1750 нм). На рисунке б по всем элементам кроме кремния наблюдается слабый нормальный ВИФЭ. Наиболее интересен рису нок, в, показывающий переход ВИФЭ на глубине 180 нм. Из графиков следует, что при увеличении площади зоны травления аномальный эффект ослабляется и переходит в нормальный. Также необходимо отметить стабильность поведе ния ионов кремния, ВИФЭ на них всегда аномальный.

Объяснить этот факт можно двумя гипотезами:

1. ВИФЭ определяется зарядкой SiO, уменьшающейся под действием света. То гда, с ростом площади травления, заряженный SiO всё более удаляется от центра кратера и всё менее влияет на процесс.

2. С ростом площади уменьшается плотность ионного тока, протекающего через образец. Уменьшается потенциал, под которым находится SiO, меняются ус ловия стока избыточного заряда.

Наблюдаемый слабый нормальный фотоэффект, по-видимому, объясняется, аналогично работе [1], перераспределением энергии падающих фотонов носи телями заряда.

Для проверки этих предположений необходимо провести дополнитель ные исследования.

8 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

а б в Выход вторичных ионов из образца при различных площадях травления:

а- растр 1х1 мм, б- растр 2х2 мм, в- растр 1.5х1.5 мм Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 11-08 00529-а).

Библиографический список 1. Сердобинцев А. А., Роках А. Г., Стецюра С. В., Жуков А. Г.// ЖТФ. 2007. Т.77, вып. 11. С.

96.

2. Martin Martschini, Johan Rohl, Pontus Andersson, Robin Golser, Dag Hanstor, Anton O.

Lindahl, Alfred Priller, Peter Steier, Oliver Forstner // Intern. J. of Mass Spectrometry. 2012.

Vol. 315. P. 55–59.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых ВЫЯВЛЕНИЕ НАПРАВЛЕННЫХ СВЯЗЕЙ МЕЖДУ РАЗЛИЧНЫМИ ОБЛАСТЯМИ МОЗГА ПО РЯДАМ МЭГ ПРИ ВНЕШНЕМ СТИМУЛЕ С ПОМОЩЬЮ ЭМПИРИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ А. А. Алексеев, И. В. Сысоев Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского E-mail: raiona3@gmail.com Поиск связей между областями мозга является одной из важнейших задач современной науки о мозговой деятельности. Понимание структуры и меха низмов связей в мозге здоровых людей может позволить выявлять и предот вращать различные патологии его развития, таких как: эпилепсия, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и других болезней нервной системы. В настояшее время существует нескольно способов определения связей между системами по экспериментальным сигналам, в том числе основанные на простроении моделей: причинность по Грейнджеру и метод анализа фазовой динамики, которые будут применяться в данной работе [1-3].

Метод грейнджеровской причинности состоит в том, что по данным сис темы 1, влияние на которую проверяется, строится индивидуальная эмпириче ская прогностическая модель, затем строится совместная модель с учетом дан ных от системы 2, влияние которой проверяется, и если совместная модель дает существенно лучший прогноз, чем индивидуальная, то система 2 считается влияющей на систему 1. Метод фазового анализа, используемый в работе, адап тирован для коротких и зашумленных временных рядов [2]. Он заключается в подстановке в стохастическое дифференциальное уравнение фаз исходных сиг налов и получении несмещенной оценки связанности из анализа коэффициен тов уравнения.

Данная работа посвящена оценке влияния четырех областей коры голов ного мозга друг на друга, а именно левой и правой соматосенсорной и левой и правой нижней теменной. Экспериментальные данные получены от здорового испытуемого с помощью магнитоэнцефалографии при нагрузке, т.е. воздейст вии на указательный палец правой руки с частотой 23 Гц.

а б Рис. 1. Интегральные графики улучшения прогноза для правой соматосенсорной (а) и правой нижней теменной (б) области коры мозга 10 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

а б Рис. 2. Зависимость распределения значимых выводов от задержек: а- распределение влияния правой нежней теменной области на правую соматосенсорную, б- обратное распределение влияния На основе экспериментальных данных от четырех областей мозга было зафиксировано наличие взаимного и одностороннего взаимодействия между двумя из них, а именно правой соматосенсорной и правой нижней теменной, на что указывают графики, приведенные на рис. 1 и 2, для методов грейнджеров ской причинности и анализа фазовой динамики соответственно. На рис. 1,а по казано, что правая соматосенсорная область влияет на правую нижнюю темен ную на сдвигах, где график пересекает единичный уровень;

на рис. 1,б показано обратное влияние. На рис. 2 видно, что большинство значимых выводов нахо дятся в той же области что и для грейнджеровской причинности. Следователь но, наличие связанности этих областей подтверждают оба метода. Для части случаев чётко выразить направленность связей не удалось, и дальнейшим раз витием темы будет использование более специфичных моделей либо другой методики исследования. Кроме того, предполагается повторить расчёты для де вяти других здоровых субъектов, находящихся в тех же условиях.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 12-02 00377).

Библиографический список 1. Granger C. W. J. // Econometrica, 1969. Vol. 37. P. 424.

2. Smirnov D. A., Bezruchko B. P. // Phys. Rev. E. 2003. Vol. 68, 046209.

3. Яхно Н. Н., Штульман Д. Р. // Болезни нервной системы. 2001. Т. 1.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых ПЕРЕХОД К ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОМУ ХАОСУ В АКТИВНОЙ СРЕДЕ ПРИ АБСОЛЮТНОЙ И КОНВЕКТИВНОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ А. С. Аленькина, Н. М. Рыскин Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского E-mail: AlenkinaAS@gmail.com Волновые процессы в средах, в которых возникают и развиваются раз личные неустойчивости, играют важную роль во многих областях физики и техники. Неустойчивости в активных средах, в которых диссипация может быть как положительной, так и отрицательной, описываются уравнением Гинз бурга–Ландау (ГЛ) [1,2], которое запишем в виде A A 2 A +V = A+ 2 A A, (1) t x x где A – комплексная амплитуда волны, V – групповая скорость, = (1 + ib ) – параметр, отвечающий за вязкую диссипацию и дисперсию, – малый пара метр, введенный для удобства численного моделирования, = 1 ic – параметр, отвечающий за амплитудную и фазовую нелинейности.

Уравнение ГЛ является универсальной моделью активных сред в теории нелинейных волн. Большой интерес среди физиков к этому уравнению вызван тем, что его решения могут представлять собой не только регулярные, но и хао тические автоколебания и на его примере можно проследить переход к про странственно–временному хаосу, т.е. возникновение турбулентности. Переход к хаосу в уравнении ГЛ возникает вследствие развития модуляционной неус тойчивости (МН), т.е. неустойчивости огибающей стационарного решения в виде бегущей монохроматической волны относительно крупномасштабных пространственно–временных модуляций [1,2]. МН возникает при выполнении критерия Бенджамина–Фейра bc 1 ;

она играет важную роль в возникновении хаотических колебаний. Поскольку как первичная (т.е. неустойчивость малых возмущений нулевого состояния уравнения (1)), так и вторичная (модуляцион ная) неустойчивость могут быть как абсолютной, так и конвективной, пред ставляется, что характер неустойчивости будет оказывать влияние на динамику системы.

Целью настоящей работы является моделирование пространственного развития неустойчивости в полубезграничной активной среде, описываемой уравнением ГЛ, при различных типах неустойчивости, а также в получении карт параметров с областями различных динамических режимов.

Численное моделирование показывает, что можно выделить четыре ха рактерные ситуации. Если первичная неустойчивость абсолютная, а МН – кон вективная, устанавливается режим одночастотной генерации, когда амплитуда нарастает вдоль цепочки и стремится к постоянному значению. Когда МН ста новится абсолютной, периодический режим становится неустойчивым, имеет место многочастотная генерация и с увеличением параметра нелинейности происходит переход к хаосу. Если же первичная неустойчивость является кон 12 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

вективной, для наблюдения нетривиальных динамических режимов необходи мо наличие входного сигнала.

На рисунке представлены зависимости амплитуды от времени, спектры в логарифмическом масштабе и фазовые портреты в различных точках системы при одних и тех же параметрах.

в а б Амплитуда от времени (а), спектры в логарифмическом масштабе (б) и фазовые портреты (в) в различных точках системы при b = 7, c = 3, V = 0. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 12-02 00541а).

Библиографический список 1. Рыскин Н. М., Трубецков Д. И. // Нелинейные волны. М. : Наука. Физматлит, 2000.

2. Aranson I. S., Kramer L. // Rev. Mod. Phys. 2002. Vol. 74, №. 1. P. 99.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых СИСТЕМА ТРЕХ НЕАВТОНОМНЫХ ОСЦИЛЛЯТОРОВ С ДИНАМИКОЙ ФАЗ, СООТВЕТСТВУЮЩЕЙ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОМУ ОТОБРАЖЕНИЮ НА ТОРЕ Д. С. Аржанухина Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского E-mail: arzhanukhinadarja@rambler.ru Среди систем с хаотической динамикой особый интерес представляют системы, в которых хаос характеризуется свойством структурной устойчиво сти, т. е. нечувствительности динамики к малому изменению управляющих па раметров [1,2]. Один из подходов к построению физических систем, в которых мог бы присутствовать гиперболический аттрактор, основан на рассмотрении связанных осцилляторов с попеременным возбуждением, динамика фаз кото рых за характерный временной период описывалась бы гиперболическим ото бражением на торе [3,4]. В настоящей работе будет рассмотрена система трех связанных осцилляторов Ван дер Поля, где реализуется этот принцип, описы ваемая дифференциальными уравнениями следующего вида:

d 2x d ( yz ) dz dx + 0 x = [ B + A cos(2 t / T ) x 2 ] + cos 0t +, dt dt dt dt d ( xz ) dx dy dy + 0 y = [ B + A cos 2 (t / T 1/ 3) y 2 ] + cos 0t +, (1) dt dt dt dt d 2z d ( xy) dy dz + 0 z = [ B + A cos 2 (t / T 2 / 3) z 2 ] + cos 0t +.

dt 2 dt dt dt Здесь x, y и z – обобщенные координаты первого, второго и третьего ос цилляторов, 0 – их собственная частота и частота вспомогательного сигнала, присутствующего в виде множителя при последнем члене каждого уравнения.

Параметр A характеризует глубину модуляции параметра, ответственного за бифуркацию Андронова–Хопфа, а B – постоянную составляющую, выбор кото рой определяет, какую часть периода осцилляторы проводят выше и ниже по рога возбуждения, T – период модуляции, – параметр связи, а параметр яв ляется дополнительным параметром связи.

Модуляция параметров осуществляется таким образом, что каждый из осцилляторов пребывает в возбужденном состоянии приблизительно одну тре тью часть периода. В силу того, что модуляция сдвинута по фазе, осцилляторы возбуждаются по очереди: K 1 2 3 1 K, и возбуждение передается в циклической последовательности каждому следующему осциллятору от двух его партнеров.

Если фазы осцилляторов представить как x, y и z, т.е. x ~ sin( 0 t + x ), y ~ sin(0t + y ), z ~ sin( 0 t + z ), то можно показать, что в случае =0, при воз буждении осциллятор z получит фазу колебаний, определяемую с точностью до константы соотношением:

z = x + y (mod 2 ), (2) 14 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

где штрихом отмечена величина фазы, относящейся к новой стадии. Таким об разом, за один шаг передачи возбуждения для фаз имеет место отображение Фибоначчи.

На рисунке, а представлен график, иллюстрирующий приблизительное выполнение отображения фаз (2), где фазы определяются соотношениями:

x = arg( x + ix / 0 ), y = arg( y + iy / 0 ), z = arg( z + iz / 0 ). (3) & & & По вертикальной оси представлена фаза третьего осциллятора, определенная в момент времени t = nT. По горизонтальной оси отложена сумма фаз первого осциллятора в момент t = (n 2 )T и второго осциллятора в момент t = (n 1 )T.

3 Как можно видеть из графика, точки располагаются вдоль диагонали, т.е. вы ражение (2) достаточно хорошо описывает трансформацию фаз при возбужде нии очередного осциллятора системы. В случае же произвольного =const, сделав те же предположения, можно показать, что фаза первого осциллятора будет определяться как 2 sin x = z + y arctg (mod 2 ). (4) 1 + 2 cos На следующих стадиях передачи возбуждения изменения фаз описыва ются циклической перестановкой а б ( x y z x...) в соотношении (4).

График, иллюстрирующий соотношение фаз при передаче возбуждения третьему На рисунке, б представлен график, де осциллятору от его партнеров при A = 3, монстрирующий поведение фаз систе В = 1, = 0.1,0=2, Т = 12, =0 (а), мы (1) при = –0.45. Фазы определя график, демонстрирующий динамику фаз ются за каждую треть периода моду при А = 2.2, В = 1, = 0.05, 0=2, Т = 30, ляции в циклическом порядке при по = –0.45 (б) в системе (1).

мощи соотношений (3) и выводятся в координатах (n 1, n ). На диаграммах можно наблюдать характерную поперечную канторову структуру, на качест венном уровне соответствующую гиперболическому DA - аттрактору («Derived from Anosov»).

Автор выражает благодарность профессору С.П. Кузнецову за научное руководство.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 12-02 00342).

Библиографический список 1. Гукенхеймер Дж., Холмс П. Нелинейные колебания, динамические системы и бифурка ции векторных полей. М. ;

Ижевск ;

2002.

2. Shilnikov L. // Intern. J. of Bif. & Chaos. 1997. Vol. 7, № 9. P. 1353.

3. Isaeva O. B., Jalnine A. Yu., Kuznetsov S. P. // Phys. Rev. E. 2006. Vol. 74. 046207.

4. Kuznetsov S. P., Pikovsky A. // Physica D. 2007. Vol. 232. P. 87.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых ОПРЕДЕЛЕНИЕ АМПЛИТУДЫ НАНОВИБРАЦИЙ С ПОМОЩЬЮ ЧАСТОТНОМОДУЛИРОВАННОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ЛАЗЕРНОГО АВТОДИНА Е. И. Астахов, А. Д. Усанов, А. В. Скрипаль Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского E-mail: elisey.astakhov@gmail.com Впервые токовая модуляция частоты излучения полупроводникового ла зерного автодина была реализована авторами работы [1] для определения рас стояния до неподвижного отражателя, используя отношение четных и нечетных гармоник низкочастотного спектра автодинного сигнала. Как известно [2–5], для определения амплитуд микро– и нановибраций отражателя используется также отношение четных и нечетных гармоник низкочастотного спектра немо дулированного по частоте автодинного сигнала. Для калибровки автодинного сигнала при нановибрациях применяют метод наложения дополнительных ме ханических вибраций на отражатель.

Целью работы явилось теоретическое и экспериментальное обоснование возможности измерения амплитуд нановибраций по низкочастотному спектру автодинного сигнала частотномодулированного лазерного автодина. Это позво лит избежать дополнительного механического возбуждения колебаний с мик ронной амплитудой в измеряемом объекте.

Соотношение для мощности излучения частотномодулированного лазер ного автодина при вибрациях отражателя имеет вид:

P( j (t )) = I1 sin(1t + 1 ) + I 2 sin(1t + 1 ) (1) cos( 0 0 + A 0 sin(1t + 1 ) + 0 A sin( 2 t + 2 )), где 0 – частота излучения полупроводникового уединенного лазерного дио да;

A – амплитуда (глубина) модуляции частоты излучения полупроводнико вого лазерного диода, 1 – частота модуляции тока питания лазерного диода;

1 – начальная фаза, 0 – время обхода лазерным излучением внешнего резо натора с неподвижным отражателем, A = – амплитудное значение, 2 – c начальная фаза, и 2 – амплитуда и частота колебаний отражателя лазерного излучения.

Для получения аналитического выражения рассмотрим случай, когда час тота модуляции лазерного излучения равна частоте колебаний отражателя 1 = 2 = и начальные фазы в (1) равны 1 = 2 =. Эти условия легко реали зуются в экспериментальной установке. Выражение (1) примет следующий вид:

P( j ( t )) = I 1 sin( t + ) + I 2 sin( t + )cos( 0 0 + ( A 0 + 0 A ) sin( t + )). (2) Обозначая за величину A + 0 A, представим выражение для P(t ) в виде разложения в ряд по функциям Бесселя [1] и, используя разложение P(t ) в 16 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

ряд Фурье, можно получить выражения для коэффициентов ряда Фурье:

a2 n, b2 n, a2 n +1, b2 n +1.

Вводя коэффициенты С1, С2, С3, С4, равные по модулю четным и нечет ным спектральным составляющим сигнала и определяемые как 2 C 2 n = a 2n + b 2n, 2 C 2 n +1 = a 2n +1 + b 2n +1, (3) можно получить соотношения, связывающие их с функциями Бесселя первого рода. Для определения амплитуды нановибраций, входящей в параметр используем отношение второй и четвертой гармоник:

C2 / C4 = ( J 1 ( ) J 3 ( )) /( J 3 ( ) J 5 ( )). (4) Принимая во внимание, что A = 2 c, получаем соотношение для опре деления амплитуды нановибраций:

c A =. (5) Экспериментальные исследования проводились с использованием лазер ного диода RLD–650 c характеристиками: мощность излучения 5 mW, длина волны 654 нм. Модуляция длины волны излучения проводилась на частоте = 200 Гц посредством модуляции тока питания лазера с помощью низкочас тотного генератора сигналов. Колебания пьезокерамической пластинки осуще ствлялись путем подачи переменного напряжения с генератора на усилитель сигнала. Частота и начальная фаза колебаний пьезокерамической пластинки синхронизированы с частотой и начальной фазой модуляции длины волны ла зерного излучения с помощью генератора низкочастотных сигналов. Измерен ное по спектру автодинного сигнала значение амплитуды колебаний отражате ля составило = 37 10 ± 2.5 10 м.

9 Таким образом, использование частотномодулированного излучения по лупроводникового лазерного автодина позволяет с высокой точностью опреде лять амплитуду нановибраций объекта без использования дополнительного ме ханического возбуждения колебаний с микронной амплитудой в измеряемом объекте.

Библиографический список 1. Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Авдеев К. С. // Письма в ЖТФ. 2007. Т. 33, вып. 21. С. 72.

2. Усанов Д. А., Скрипаль А. В. // Квант. электроника. 2011. Т. 41, № 1. С. 86.

3. Vikram C. S., McDevitt T. E. // Opt.Eng. 1989. Vol. 28. P. 922.

4. Pernick B. J. // Appl. Opt. 1973. Vol. 12. P. 607.

5. Wei Jin, Li Ming Zang, Deepak Uttamchandani, Brain Culshaw // Appl. Opt. 1991. Vol.30, № 31. P. 4496.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ И СОСТОЯНИЙ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПО ВРЕМЕННЫМ РЯДАМ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОМ ШУМЕ НАБЛЮДЕНИЙ О. В. Астахов1, Д. А. Смирнов2, Б.П. Безручко1, Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского Саратовский филиал ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН E-mail: AstakhovOV@gmail.com Оценка параметров и состояний динамических систем по доступному ис следователю временному ряду является актуальной научной задачей, имеющей приложения в различных областях физики, биологии, климатологии. Процесс оценки интересующих исследователя величин существенно усложняется при воздействии шума на рассматриваемую систему. Шумовое воздействие можно разделить на две составляющие. Первая – динамический шум, т.е. шум, влияю щий на динамику исследуемой системы. Вторая – шум наблюдений (измери тельный шум), обусловленный как несовершенством измерительной техники, так и воздействием со стороны внешних систем, взаимодействующих с иссле дуемой. Существенным препятствием для решения многих задач анализа сиг налов по временным рядам является не столько «динамический» («внутрен ний») шум, сколько шум наблюдений, искажающий получаемые данные об ис следуемой динамике [1]. Без учёта влияния последнего оценки интересующих исследователя величин и проверка тех или иных гипотез могут дать ошибочные результаты. Существуют различные способы учета стационарного шума на блюдений при оценке параметров и состояний по временному ряду [1,2]. Одна ко в случае нестационарности шума наблюдений они могут быть далеко не лучшими.

В настоящей работе с помощью подходов оптимальной фильтрации по Калману исследуется степень влияния нестационарного характера шума на блюдений на оценку параметров и состояний динамических систем. В качестве модельных систем рассматривались: процесс авторегрессии первого порядка и модель ФитцХью – Нагумо. В численных экспериментах были посчитаны ве личины квадратов ошибок параметров и динамических переменных в зависи мости от разных значений дисперсии нестационарного шума наблюдений (рис.

1). Рассмотрен вопрос о влиянии длины временного ряда на величину этих ошибок (рис. 2).

Полученные результаты подтверждают предположение о том, что неста ционарный характер шумового воздействия и правильный его учёт существен но влияют на точность оценки параметров и состояний динамических систем по временным рядам.

18 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

Рис. 1. Зависимость среднего квадрата ошибки оценки параметра (в логарифмическом масштабе) от различных способов учёта нестационарности шума наблюдений. Жирная линия – оптимальный учёт, соответствующий истинному изменению дисперсии шума наблюдений Рис. 2. Зависимость среднего квадрата ошибки оценки параметра от различных значений длины доступного временного ряда Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ и программы У.М.Н.И.К. Фонда содействия развитию предприятий в научно-технической сфере.

Библиографический список 1. Julier S., Uhlmann J. // Intern. Symp. Aerospace/Defense Sensing, Simulation and Controls.

Orlando, Florida, 1997.

2. Sitz A., Schwarz U., & Kurths J. // Intern. J. Bif. and Chaos. 2004. Vol. 14, № 6. P. 2093.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых МЕТОДИКА РЕКОНСТРУКЦИИ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ В ПЕРИОДИЧЕСКИХ РЕЖИМАХ О. В. Астахов, А. С. Белякова, А. С. Караваев Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского E-mail: AstakhovOV@gmail.com Исследование нелинейных систем с запаздывающей обратной связью яв ляется актуальной задачей, имеющей приложения в различных областях науки:

оптике, химии, биологии и других. Динамика систем с запаздыванием сущест венным образом зависит от величины времени запаздывания. Таким образом, проблема реконструкции времени запаздывания по экспериментальным вре менным рядам представляется важной задачей для многих научных дисциплин и приложений. Для решения данной проблемы было предложено несколько различных методов, позволяющих восстанавливать времена запаздывания сис тем по их хаотическим временным рядам. Однако они непригодны для перио дических состояний. В то время как на практике множество важных систем с запаздывающей обратной связью действуют именно в периодических или ква зипериодических режимах. Исходя их вышесказанного, важной задачей являет ся разработка специализированных методов, пригодных для реконструкции систем, совершающих автоколебания в более простых режимах. Несколько та ких методов было предложено ранее [1]. Они базируются на анализе отклика систем с запаздыванием на внешнее воздействие. Однако эти методы предпола гают использование сигнала возмущения, имеющего форму прямоугольных высокочастотных импульсов с линейно возрастающей частотой заполнения, что иногда делает их трудно применяемыми на практике, например при анализе данных биологической природы. Кроме того, применение метода требует длинных временных рядов.

В данной работе на примере широко известной системы Мальпаса, по строенной из первых принципов и описывающей динамику системы барореф лекторной регуляции артериального давления [2], предлагается метод восста новления систем с запаздыванием, базирующийся на анализе отклика системы на внешнее возмущение. В качестве последнего предлагаются два вида сигна лов: первые – слабое воздействие импульсами с плавными фронтами, вторые – слабое шумовое воздействие. Выбор второго вида воздействия объясняется от носительной простотой его реализации в натурном эксперименте. Метод, осно ванный на использовании импульсного воздействия, применим к относительно коротким временным рядам систем с запаздыванием, демонстрирующих как периодические, так и хаотические колебания.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента РФ для молодых ученых (МК-4435.2012.8), программы У.М.Н.И.К. Фонда содейст вия развитию предприятий в научно-технической сфере и РФФИ (проект № 10-02-00980).

Библиографический список 1. Ponomarenko V. I., Prokhorov M. D. // Phys. Rev. E. 2008. Vol. 78. 066207.

2. Ringwood J. V., Malpas S. C. // Am J PRICP. 2001. Vol. 280. R1105.

20 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

ТРЕХМЕРНАЯ ВИЗУАЛИЗАЦИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ОБРАЗОВАНИЙ НА ПОВЕРХНОСТИ ДЕНТИНА МЕТОДАМИ РАСТРОВОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ В. С. Аткин, Н. О. Бессуднова, Д. И. Биленко, А. М. Захаревич, В. В. Галушка Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского E-mail: ceba91@list.ru Растровая электронная микроскопия (РЭМ) широко применяется для ис следования морфологии поверхности объектов на микро- и нано-масштабах [1].

Однако изображения, полученные посредством электронного микроскопа, яв ляются проекциями трехмерных (3D) объектов на плоскость, что затрудняет определение объема и глубины структур исследуемой поверхности.

Целями настоящего исследования являются:

1) объемная визуализация кристаллических образований, обнаруженных на поверхности материала дентина;

2) выявление источников возникновения ошибок на этапах создания 3D моде лей;

3) определение метрических характеристик исследуемых кристаллов.

Подготовка образцов дентина для исследования методами РЭМ заключа лась в удалении смазанного слоя с их поверхности. Подготовленные образцы выдерживались в растворе 95% этилового спирта 30 суток. В течение этого пе риода проходило формирование и рост кристаллов на поверхности дентина, ко торые, как было показано, являлись кристаллами фосфата кальция [2].

Получение изображений морфологии обнаруженных кристаллов на по верхности дентина проводилось с использованием растрового электронного микроскопа высокого разрешения SEM Mira\\LMU фирмы «TESCAN». Про граммное обеспечение Alicona 3D MeX («Alicona Imaging GmbH») [3] применя лось для получения объемных изображений кристаллов.

Проведено построение 3D моделей кристаллов фосфата кальция, обнару женных при исследовании поверхности дентина методами РЭМ.

Построение 3D образов осуществлялось путем восстановления объема из нескольких двумерных изображений морфологии исследуемого образца, полу ченных при различных углах падения электронного луча. При этом проекции фиксировались таким образом, чтобы область электронного облучения остава лась постоянной. В процессе исполнения алгоритма автоматически выбирались гомологичные точки, расстояния между которыми при совмещении проекций однозначно определяли высоту объекта.

Существуют два способа изменения углов наблюдения образца: по изме нению направления падения электронного луча на поверхность или изменению наклона держателя предметных столиков, который может быть проведен в ав томатическом и ручном режиме. В настоящем исследовании использовался ручной режим.

Общим недостатком для обоих режимов является расфокусировка при изменении угла наклона при работе на больших увеличениях, так как про Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых граммное обеспечение микроскопа SEM Mira\\LMU не позволяет производить эвцентрический наклон столика.

Пример объемной модели одиночного кристалла на дентинной матрице представлен на рис.1,2. Полученное 3D изображение содержит фрагменты под ложки и обнаруженные на ней кристал лы. Оно позволяет визуализировать об щую форму кристаллов и рассчитать их метрические характеристики, в частно сти характерные размеры образования и его объем. Однако построенный 3D об раз отличается от реальных кристаллов тем, что мелкие детали рельефа поверх ности на нем не разрешены (рис. 2, а). В частности, не отображены ярко выра женные пики и лепестки, хорошо визуа лизированные в двумерном изображе нии. Невоспроизведение деталей связано с тем, что электронный луч не проникает Рис.1. РЭМ-изображение морфологии между экранирующими его выступаю- кристалла на дентинной подложке щими фрагментами кристалла даже при а б Рис.2. Трехмерное изображение кристалла фосфата кальция до (а) и после (б) процедуры интерполяции больших углах наклона образца относительно нормали к исходной поверхно сти. Программа, естественно, не учитывает те нюансы, которые отсутствуют в исходной информации.

Если часть информации потеряна, следует сопоставлять модель объекта с его двумерными изображениями для их взаимного дополнения или использо вать встроенную процедуру интерполяции, восстанавливающую недостающие фрагменты 3D образа. На рис.2, б представлена 3D модель кристалла после проведения процедуры интерполяции.

22 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

Определены метрические ха рактеристики модели. Её характер ные размеры не изменялись в ре зультате интерполяции и составля ли 16,5х16,2х11,1 мкм (рис.3).

Объем модели кристалла с нераз решенными мелкими деталями рельефа составлял 297 мкм3, а по сле интерполяции – 459 мкм3. Ука занные объемы составляют соот ветственно 0,1 и 0,17 объема пря моугольного параллелепипеда, описанного вокруг модели. Оче Рис. 3. Характерные размеры модели обнару женного кристалла видно, потеря информации о фор ме исследуемого объекта приводит к ошибке в определении его объема.

Выводы 1. Впервые визуализированы 3D структуры кристаллов фосфата кальция на поверхности дентина с применением растровой электронной микроскопии и программного комплекса Alicona 3D MeX.

2. Установлено, что источниками ошибок, связанных с потерей информа ции, являются экранирование электронного луча выступающими фрагментами исследуемого объекта и отсутствие функции эвцентрического наклона образца в используемом растровом электронном микроскопе.

3. Определены метрические характеристики кристаллов фосфата кальция:

его характерные размеры и объем. Выявлено, что потеря мелких деталей рель ефа в построении приводит к ошибке в определении объема кристалла.

Визуализация обнаруженных на дентинной подложке кристаллов фосфата кальция и их метрические характеристики могут быть применены для изучения влияния образовавшихся кристаллов на процессы репарации с образованием заместительного дентина после его препарирования.

Библиографический список 1. Goldstein J., Newbury D. et al. Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis. New York : Springer Science and Business Media Inc., 2003.

2. Бессуднова Н.О., Биленко Д.И., Захаревич А.М., Аткин В.С., Галушка В.В. // Нанотехно логии и охрана здоровья. 2012. №3. С.10.

3. Alicona 3D MeX User’s Guide. Alicona Imaging GmbH, Brno, Czech Republic, 2009.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых ВОЛЬТ–ФАРАДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МДП-СТРУКТУР НА ОСНОВЕ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК М. С. Афанасьев, А. Ю. Митягин, Г. В. Чучева Фрязинский филиал ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН E-mail: gvc@ms.ire.rssi.ru Структуры металл–диэлектрик–полупроводник (МДП) составляют основу большей части современных приборов нано и микроэлектроники, поскольку обладают свойством управления электрическим полем. Также МДП–структуры представляют огромный интерес для изучения электронных и ионных процес сов, протекающих в приповерхностном слое полупроводника и на границах раздела металл–диэлектрик и полупроводник–диэлектрик. Работа большинства приборов, использующих МДП–структуры, основана на эффекте поля в полу проводнике [1].

Согласно [2] структуры металл–сегнетоэлектрик–полупроводник (МСП) обладают высокими поверхностными полями до 108 В/см, что является не дос тижимым при обычном эффекте поля в полупроводниках.

Поскольку монокристаллический кремний широко используется в полу проводниковой промышленности, то в работе основные исследования МДП– структур выполнены на структурах из этого материала.

МСП–структуры реализовывались нами на основе сегнетоэлектрических пленок состава Ba0,8Sr0,2TiO3, осажденных методом высокочастотного распыле ния поликристаллической мишени в атмосфере кислорода на кремниевые (Si) подложки (марки КДБ 0,0120 и КЭФ 0,0120) толщиной 200 мкм. Конструк ция установки и методика осаждения пленок аналогичны получению структур сегнетоэлектрик–диэлектрик и изложены в [3].

Исследования роста сегнетоэлектрических пленок состава Ba0,8Sr0,2TiO толщиной 1 мкм на Si (100) методом рентгеноструктурного анализа показали, что на поверхности подложек в течение 30–40 с после начала распыления про исходит рост окиси кремния (SiO). Установлено, что рост пленки происходит не на поверхности кремния, а на сформированном на нем буферном слое SiO.

Показано, что на одном и том же типе подложки в зависимости от усло вий осаждения могут образовываться три различные текстуры: (100), (110) и (111). Установлено, что тип текстуры определяется температурой подложки (Тподл) в процессе напыления. При Тподл610 0C большая часть кристаллов плен ки ориентирована по направлению (110). В интервале температур 610 0CТподл720 0C большинство кристаллов ориентировано по плоскости (100). При Тподл720 0C формируется текстура (111).

В дальнейшем на экспериментальной автоматизированной установке [4] измерялись вольтфарадные характеристики структур на основе пленок с тек стурой (100) и состава Ba0,8Sr0,2TiO3, выращенных на Si подложках (100). Тол щина пленок составляла 0,9–2,0 мкм, толщина подложки– 200 мкм. Никелевые электроды для электрических измерений диаметром 1 мкм и толщиной 0,3 мкм наносились на поверхность пленок электронно–лучевым испарением на уста 24 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

новке A700Q. Сплошной электрод толщиной 2 мкм наносился на обратную сторону Si пластины.

Показано, что для структуры Ni–Ba0,8Sr0,2TiO3–Si–Ni на кремнии n-типа вольтфарадная характеристика имеет вид петли гистерезиса, направленной по часовой стрелке. Для структуры Ni–Ba0,8Sr0,2TiO3–Si–Ni на кремнии p-типа вольтфарадная характеристика представляет собой такую же петлю гистерези са, но направленную против часовой стрелки и зеркально–отраженную.

Установлено, что без приложенного напряжения смещения структура МСП на кремнии n-типа находилась в состоянии с максимальной емкостью (720 пФ). Структура МСП на кремнии p-типа находилась в состоянии с мини мальной емкостью (450 пФ). Различие состояний, возможно, связано с тем, что до подачи напряжения смещения поверхностный слой n-типа обогащался ос новными носителями заряда, а поверхностный слой p-типа ими обеднялся. При чиной этого мог быть положительный заряд, сосредоточенный либо в сегнето электрической пленке, либо на границе пленка–подложка.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образова ния и науки Российской Федерации (контракт № 16.513.11.3072) и РФФИ (проект № 12-07-00662-а).

Библиографический список 1. Ковтонюк Н. Ф. Электронные элементы на основе структур полупроводник – диэлек трик. М., 1976.

2. Вул Б. М., Гуро Г. М., Иванчик И. И. // ФТП. 1970. № 4. С.162.

3. Афанасьев М. С., Иванов М. С. // ФТТ. 2009. Т. 51. С.1259.

4. Гольдман Е. И., Ждан А. Г., Чучева Г. В. // ПТЭ. 1997. №2. С.110.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых ВЛИЯНИЕ ЗАПАЗДЫВАНИЯ В КАНАЛЕ СВЯЗИ НА СИНХРОНИЗАЦИЮ ДВУХ СВЯЗАННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ Д. С. Афанасьева, Н. М. Рыскин Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского E-mail: dariaafanasieva_91@mail.ru Задача о динамике связанных автоколебательных осцилляторов (автогене раторов) является фундаментальной в теории колебаний и нелинейной динами ке (см., например, [1]). Описание различных систем в терминах взаимодейст вующих осцилляторов используется в радиофизике, микроволновой электрони ке, биофизике, химии. Малоисследованной является задача о синхронизации ав тогенераторов, работающих на общую удаленную нагрузку. В частности, в ра ботах [2,3] было изучено влияние запаздывания на динамику двух диссипативно связанных генераторов с предельным циклом, где авторы в основном сфокуси ровались на эффекте гибели колебаний. Однако более интересной представля ется задача о взаимной синхронизаций двух удаленных генераторов, связанных через общее поле излучения. Важность данной задачи обусловлена, в частно сти, необходимостью изучения взаимного влияния гиротронов в системах элек тронно–циклотронного нагрева плазмы.

В статье рассмотрена система двух связанных с запаздыванием автогене раторов, которая описывается следующими укороченными уравнениями для медленно меняющихся комплексных амплитуд A1,2 :

( ) & i A1 + A1 = 1 A1 A1 + 1ei1 A2 ( t ), ( ) & i A2 A2 = 2 A2 A2 + 2ei 2 A1 ( t ), где – частотная расстройка осцилляторов, 1,2 – управляющие параметры, отвечающие за бифуркацию Андронова–Хопфа в отдельных осцилляторах, 1,2 exp ( i1,2 ) – комплексные параметры связи, – время запаздывания.

Теоретический анализ уравнений показал, что наличие запаздывания в системе приводит к появлению новых собственных мод, число которых растет с увеличением коэффициента связи. С помощью численного моделирования была изучена зависимость динамики системы от ее параметров. На рисунке приведен пример карты режимов на плоскости управляющих параметров расстройка – величина связи. При этом было обнаружено, что при малых расстройках син хронизация происходит по классическому механизму захвата частоты, т.е. в ре зультате образования резонансного цикла на торе. При увеличении расстройки механизм синхронизации меняется. Переход к синхронному режиму происходит жестким образом, в результате субкритической бифуркации, и сопровождается гистерезисом при движении в прямом и обратном направлениях по параметру связи. Таким образом, в области 2 на плоскости параметров имеет место биста бильность: сосуществуют устойчивый режим синхронизации и режим биений.

26 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

Отметим, что нижняя граница совпадает с прямой = 2. Данное значение параметра связи соответствует значению, при котором частота захвата обраща ется в нуль при = 0.

Разбиение плоскости параметров (, ) на области характерных режимов ( 1,2 = 0, 1,2 = 1, = 5 ): 1 – область синхронизации, 2 – область мультистабильности, 3 – область биений Также был изучен вопрос о зависимости амплитуд колебаний от коэффи циента связи и частотной расстройки. При увеличении коэффициента связи ам плитуда увеличивается. С ростом частотной расстройки при постоянной вели чине связи амплитуда плавно уменьшается.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты № 11– 02–01411а и № 12–02–01298а).

Библиографический список 1. Рабинович М. И., Трубецков Д. И. Введение в теорию колебаний и волн. М.: Наука, 1984.

2. Ramana Reddy D. V., Sen A., Johnston G. L. // Phys. Rev. Lett. 1998. Vol. 80, № 23. P. 5109.

3. Ramana Reddy D. V., Sen A., Johnston G. L. // Physica D. 1999. Vol. 129, № 1–2. P. 15.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА НА ОСНОВЕ ДИОДА С АВТОЭМИССИОННЫМ КАТОДОМ И ФОТОННО-КРИСТАЛЛИЧЕСКИМ РЕЗОНАТОРОМ А. И. Бенедик, Н. М. Рыскин Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского E-mail: andrej-benedik@yandex.ru В последние годы в связи с развитием технологий вакуумной микроэлек троники появились перспективы создания усилителей и генераторов – миниа тюрных аналогов классических приборов вакуумной электроники: ламп бегу щей волны, отражательных клистронов, клистронов бегущей волны, приборов со скрещенными полями в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне. В качестве источника электронов в подобных приборах предполагается использо вать автоэмиссионные катоды, к достоинствам которых относят компактность и высокую плотность тока. В частности, в работах [1,2] был предложен перспек тивный генератор на основе диода с автоэмиссионным катодом, помещенный в фотонно–кристаллический резонатор (рис. 1). Фотонный кристалл представляет собой искусственную периодическую структуру из диэлектрических стержней.


В кристалле имеется точечный дефект, играющий роль высокодобротного ре зонатора. В резонаторе возбуждается мода TM110, частота которой находится в полосе непропускания фотонно-кристаллической структуры. Также в кристалле имеется дефект для вывода энергии. Диод состоит из двух металлических пла стин – катода и анода, между которыми прикладывается напряжение смещения.

На поверхности катода в центре резонатора помещается автоэлектронный эмиттер. Следуя [1,2], будем считать, что эмиттер представляет собой пленку из углеродных нанотрубок (УНТ).

Рис. 1. Схема диода с автоэмиссионным катодом и фотоннокристаллическим резонатором Целью представленной работы является теоретический анализ и числен ное моделирование генератора, предложенного в работах [1,2]. Был проведен анализ условий самовозбуждения генератора в приближении малого сигнала, 28 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

разработана численная модель генератора, основанная на использовании неста ционарной теории возбуждения резонаторов [3,4] и методе «частиц в ячейке»

[5] для моделирования динамики электронного потока. Было проведено чис ленное моделирование процессов установления колебаний, результаты которо го показывают возможность достижения достаточно высоких значений выход ной мощности P 2 кВт и электронного КПД e15 % (рис. 2, а, б). При этом ток катода не превышает 1 А. Если считать, что размеры эмитирующей УНТ– пленки составляют 1 1 см, то плотность тока не превышает 1 А/см2. Такие зна чения плотности тока представляются вполне достижимыми для существую щих катодов на УНТ [6].

а б Рис. 2. Зависимость электронной мощности (а) и электронного КПД (б) от анодного напряжения Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 11-02 01280а).

Библиографический список 1. Han S.-T. // 35th Intern. Conf. Infrared Millim. Terahertz Waves (IRMMW–THz). Rome, Italy, 2010.

2. Han S.-T. // J. Korean Phys. Soc. 2011. Vol. 59, № 1. P. 141.

3. Вайнштейн Л. А., Солнцев В. А. Лекции по сверхвысокочастотной электронике. М.: Сов.

радио, 4. Шевчик В. Н., Трубецков Д. И. Аналитические методы расчета в электронике СВЧ. М. :

Сов. радио, 1970.

5. Бэдсел Ч., Ленгдон А. Физика плазмы и численное моделирование. пер. с англ. М.: Атом издат, 1989.

6. Calderon-Colon X., Geng H., Gao D., An L., Cao G., Zhou O. // Nanotechnology. 2009. Vol. 20, 325707.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых РАЗРАБОТКА НОВОЙ АДГЕЗИВНОЙ СИСТЕМЫ С ВВЕДЕННЫМИ НАНОРАЗМЕРНЫМИ МАРКЕРАМИ СЕРЕБРА Н. О. Бессуднова, С. Б. Вениг, Д. И. Биленко, В. С. Аткин Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского E-mail: nadezda.bessudnova@gmail.com Введение В последние годы в клинической стоматологии особый интерес представ ляет новое поколение адгезивных систем с введенными наноразмерными на полнителями. Ведущие фирмы–производители стоматологического оборудова ния и материалов, такие как 3M ESPE (USA), Dentsply International Inc. (USA), VOCO (Germany) и другие, разработали линейку таких адгезивных систем.

Производители заявляют об увеличении силы сцепления последних с тверды ми тканями зуба. Однако степень рентгеноконтрастности указанных адгезив ных систем сравнима с таковой твердых тканей зуба, что не позволяет визуали зировать и, следовательно, объективно оценить глубину проникновения адге зивной системы в материал дентина.

Целью данного исследования является разработка нового класса адгезив ных систем с введенными рентгеноконтрастными наноразмерными маркерами серебра и многопараметровое изучение взаимодействия созданных композитов с твердыми тканями зуба методами растровой электронной микроскопии (РЭМ).

Материал и методы Разработка адгезивной системы Для разработки новой рентгеноконтрастной адгезивной системы исполь зовались базовая адгезивная система Single Bond (3M ESPE) и стабилизирован ные в растворе этилового спирта наночастицы серебра, синтезированные в ИБФРМ РАН [1]. Концентрация частиц составляла 50 мг/л, средний диаметр частиц – 30 – 60 нм.

Введение стабилизированных наночастиц серебра в адгезивную систему проводилось в несколько этапов. Первый этап состоял из трех последователь ных циклов центрифугирования коллоидного раствора с проведением сухого остатка наночастиц серебра через осушенный изопропиловый спирт с целью понижения водной фракции в осадке и последующей гомогенизации коллоид ного раствора изопропилового спирта с наночастицами серебра в ультразвуко вой ванне. На втором этапе полученный дегидратированный осадок перево дился в слабополярную органическую среду адгезивной системы. Окончатель ная гомогенизация полученной адгезивной системы проводилась ультразвуком в течение одного часа.

Подготовка биологических образцов Образцы моляров были поделены на 3 группы. Из образцов группы 1 бы ли изготовлены дентинные реплики с использованием адгезивной системы Sin gle Bond согласно методике, описанной в [2]. Подготовка образцов группы проводилась аналогичным образом за исключением того, что в адгезив вводи лись наночастицы серебра. Образцы группы 3 подвергались постэндодонтиче 30 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

скому восстановлению. Фиксация стекловолоконных штифтов проводилась с применением адгезивной системы Single Bond с введенными наноразмерными маркерами серебра.

Методы растровой электронной микроскопии Исследование образцов проводилось с применением растрового элек тронного микроскопа SEM Mira\\LMU «TESCAN» с системой энергодисперси онного анализа EDX INCA ENERGY 350 “Oxford Instruments”.

Результаты На рис.1 представлены РЭМ изображения морфологии поверхности нано частиц серебра в растворе эта нола (а) и в сухом остатке пе ред введением в адгезивную систему (б).

Серия тестовых экспери ментов с адгезивом показала, что концентрация наночастиц серебра в 1% является опти мальной, существенно не а б изменяет физико – химических Рис.1. РЭМ изображения морфологии поверхности свойств адгезива и является стабилизированных наночастиц серебра в растворе достаточной для визуализации этанола (а) и сухом остатке (б) переходных слоев между мате риалом дентина и композитом.

Для оценки влияния наноразмерных частиц на степень проникновения адге зивной системы в материал дентина исследована морфо логия поверхности композит ных реплик полученных с а б дентина, использованием адгезивной Рис.2. Композитные реплики произведенные с применением адгезивной системы системы Single Bond 3M ESPE без введения наночастиц серебра (а) и с введенными без нанонаполнителя и с частицами (б). Увеличение – 5000Х введенными наночастицами серебра (рис.2). Композитные тяжи, представленные на рис.2,а, длинные, переплетенные, равномерно заполняющие дентинные канальцы. Тяжи, изображенные на рис.2,б, менее переплетенные, однако достаточно длинные и равномерно расположенные.

В работе проведено сравнение степени проникновения адгезивной систе мы с введенными наномаркерами для двух типов интерфейсов дентина и ком позита с различным соотношением направлений дентинных канальцев, подачи бондов и силы тяжести. Результаты представлены на рис.3.

Распределение частиц серебра вдоль линий a–c подтверждает проникно вение адгезива в дентин и соответствует ожидаемым результатам. Нерегуляр ное распределение маркера серебра может быть следствием извитости дентин Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых ных трубочек и недостаточно равномерного распределения серебра в ряде об ластей. Следует отметить, что степень проникновения адгезива в материал ден– тина зависит от соот- (a) ношения направлений 0, (b) 0, дентинных канальцев, (c) 0, подачи бонда и силы 0, A g  0, тяжести. В эксперимен- 0, 0, тах эти направления не 0, совпадали, поэтому про 0, никновение адгезива не 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 points было максимально воз а можным.

Средняя глубина (a) 0, (b) проникновения адгезив- 0, (c) 0, ной системы в дентин 0, составляла 30 мкм для Ag 0, 0, обоих типов интерфей- 0, сов. 0, 0, Кроме того, разра- ботанная технология 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 points позволяет визуализиро б вать степень проникно Рис.3 Изображение морфологии переходных слоев «компо вения адгезивных сис- зитный цемент I – адгезивная система II – дентин III» (сле тем различных поколе- ва);

профили распределения элемента Ag в материале ден ний в материал дентина тина вдоль линий a, b, c (справа). Результаты получены для [3]. дентинных канальцев, ориентированных под углом к норма ли (а) и перпендикулярно к нормали (б) Выводы 1. В настоящем исследовании предложена технология создания новой рентгеноконтрастной адгезивной системы с введенными наночастицами сереб ра, стабилизированными поливинилпирролидоном.

2. Введенный наномаркер позволил исследовать особенности взаимодей ствия адгезивной системы с материалом дентина.

3. Разработанная технология экспериментально подтверждена при изуче нии переходных слоев и границ адгезивных систем различных генераций и ма териала дентина с различной ориентацией дентинных канальцев.

Библиографический список 1. Khlebtsov B. N., Khanadeev V. A., Maksimova I. L. et al. // Nanotechnologies in Russia. 2010.

Vol. 5, № 7–8. P. 454.

2. Cal-Neto J. O. A. P., Miranda M. S., Dias K. R. H. C. // Braz. Dent. J. 2004. Vol. 15, № 1.

P. 19.

3. Bessudnova N. O., Bilenko D. I., Zakharevich A. M. // Proc. SPIE. 2011. 8337 (833709) URL: http://dx.doi.org/10.1117/12.924145.

32 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

МЕТОД КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ФАЗОВОЙ СИНХРОНИЗОВАННОСТИ СИСТЕМ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ Е. И. Боровкова1, А. С. Караваев1, Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского Саратовский филиал ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН E-mail: rubanei@mail.ru В работе [1] был предложен метод количественной оценки фазовой син хронизованности автоколебательных систем по их нестационарным зашумлен ным временным рядам. В работе [2] в ходе анализа синхронизованности 0.1 Гц подсистем регуляции сердечно–сосудистой системы была продемонстрирована работоспособность метода [1] и перспективность его применения для решения задач медицинской диагностики.


Для внедрения метода [1] в клиническую практику и расширения воз можностей его применения актуальной и практически важной является задача адаптации метода к обработке сигналов в реальном времени.

Сложность задачи заключается в необходимости использования специа лизированных методик обработки сигналов в реальном времени, понижении разрядности квантования и частоты выборки экспериментальных сигналов для повышения эффективного быстродействия, что существенно влияет на резуль тат оценки фазовой синхронизованности.

В ходе работы были разработаны специализированные методики предва рительной обработки экспериментальных сигналов, фильтрации сигналов, по лучения реализаций мгновенных фаз колебаний, автоматического поиска уча стков фазовой синхронизации по разности фаз, ориентированные на анализ данных в реальном времени. Подобраны параметры методик, обеспечивающие минимальную ошибку оценки фазовой синхронизованности по сравнению с эталонным методом [1].

В ходе анализа реализаций эталонных нелинейных осцилляторов и неста ционарных сигналов биологической природы показана работоспособность раз работанных методик диагностики синхронизованности в реальном времени.

В настоящее время проводится адаптация разработанных методик анализа фазовой синхронизованности сигналов в реальном времени для реализации на базе микроконтроллеров.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента РФ для молодых ученых (МК-4435.2012.8), программы У.М.Н.И.К. Фонда содействия развитию предприятий в научно-технической сфере (№8758р/13975) и РФФИ (проект № 12-02-00377).

Библиографический список 1. Безручко Б. П. и др. // Изв. вузов. ПНД. 2009. Т. 17. № 6. С. 44.

2. Kiselev A. R. et al. // Applied Medical Informatics. 2011. Vol. 28, № 1. P. 1.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых КРАСНОВОЛНОВОЕ СМЕЩЕНИЕ В ОПТИЧЕСКИХ СПЕКТРАХ НИЗКОРАЗМЕРНЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ a - SiC:H С nc - Si Д. А. Будко1, Р. К. Яфаров1, Саратовский филиал ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН E-mail: pirpc@renet.ru Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского E-mail: gtrxsnake@mail.ru Современный научно–технический прогресс в значительной степени свя зан с физикой низкоразмерных структур. Интерес к ним связан с перспектива ми создания на основе уже открытых явлений совершенно новых квантовых устройств и систем с широкими функциональными возможностями для опто– и наноэлектроники, измерительной техники, информационных технологий ново го поколения, средств связи и пр.

Особые надежды возлагаются на аморфные гетероструктуры и наноком позиты, в частности на основе гидрогенизированного карбида кремния с вклю чениями нанокристаллитов кремния. Целью работы явилось изучение влияния на оптические свойства толщины и режимов получения в высокоионизованной плазме СВЧ газового разряда низкоразмерных пленочных структур и наноком позитов на основе a–SiC:H.

Для получения слоёв карбида кремния и квантовых точек кремния ис пользовались моносилан и этанол. Мощность СВЧ-сигнала, вводимого в рабо чую камеру, составляла 250 Вт. Температура осаждения пленочных структур на подложке из стекла составляла 300 С0, потенциал смещения на подложкодер жателе имел значения –200 В или +200 В. Исследованы структуры аморфного карбида кремния стехиометрического состава a-Si0,2C0,8:H толщиной 10, 15, 20, 30, 40 нм. Структуры с нанокристаллитами имели толщины 20, 30, 40 нм.

В середине толщины матрицы они содержали слой кремниевых кристаллитов размером около 5 нм. Измерение оптических спектров осуществлялось с ис пользованием спектрофотометра UV-1700 PharmaSpec.

На рисунке приведены спектры отражения композитных пленок a–SiC:H толщиной 20 нм, полученных при различных смещениях на подложко держателе. Можно видеть, что зависимости R() имеют максимумы, величина и положение которых на оси длин волн зависят как от наличия или отсутствия нанокристаллитов (nc) Si в структуре a-SiC:H, так и потенциалов смещения.

Для однородных структур максимумы отражения находятся на границе УФ и видимого диапазонов, для структур с nc-Si – в диапазоне 400 – 500 нм.

При уменьшении толщины пленок, не содержащих нанокристаллиты, в интервале от 40 до 20 нм значения максимумов коэффициентов отражения уве личиваются практически линейно с последующей стабилизацией при меньших толщинах. Для структур, полученных при отрицательном смещении, при тол щинах меньше 20 нм значения максимумов практически совпадают со значени ем максимума коэффициента отражения подложки. Структуры, полученные при положительном смещении, имеют более низкие максимумы отражения, чем подложка и структуры, полученные при отрицательном смещении. С уменьше 34 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

нием толщины максимумы отражения смещаются в область коротких длин волн. При толщинах менее 20 нм для структур, полученных при положитель ном смещении, и 30 нм для структур, полученных при отрицательном смеще нии, они практически перестают изменяться и совпадают с положением макси мума коэффициента отражения подложки, равного 290 нм. При этом максиму мы величин отражения у структур, полученных при отрицательном напряже нии, смещены в более коротковолновую область, по сравнению со структурами, полученными при положительном потенциале.

Спектры отражения стеклянной подложки со слоем In2O3 (1) и структур a-SiC:H толщиной 20 нм при различных потенциалах сме щениях на подложкодержателе:

2- –200 В;

3- + 200 В;

4- –200 В для a-SiC:H с nc-Si;

5- +200 В для a SiC:H с nc-Si Из анализа зависимостей максимумов отражения Rmax от толщины струк тур a-SiC:H с nc-Si, полученных при разной полярности напряжения на под ложкодержателе, следует, что при толщинах более 30 нм максимумы коэффи циентов отражения практически совпадают с максимумом коэффициента отра жения подложки, который составляет 35%. При толщинах менее 30 нм наблю дается увеличение Rmax, темп роста которых зависит от потенциала смещения.

Он больше для структур, полученных при положительных смещениях. Кроме того, структуры, полученные при отрицательном смещении, в отличие от всех предыдущих случаев, обладают меньшим значением максимума отражения, чем структуры, полученные при положительном значении потенциала. С уменьшением толщины максимумы коэффициентов отражения, в отличие от структур без включений нанокристаллитов кремния, смещаются в длинновол новую область.

Таким образом, введение в тонкие матрицы широкозонных полупровод никовых соединений a-SiC:H узкозонных квантовых точек кремния приводит к изменению спектральных характеристик системы: наблюдается усиление отра жения (ослабление пропускании) и красноволновое смещение максимумов от ражения. Показано влияние толщины низкоразмерных структур и знака потен циала смещения в процессе получения в СВЧ плазме на их оптические свойст ва. С уменьшением толщины однородных пленок a-SiC:H максимумы отраже ния смещаются в область коротких длин волн, приближаясь к положению мак симума коэффициента отражения подложки.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образова ния и науки РФ (контракт № 02.740.11.0795).

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых КОНТРОЛЬ ИЗМЕНЕНИЯ IN SITU ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И МОРФОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТИ НА МИКРОННЫХ УЧАСТКАХ ОРГАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ ПОД ДЕЙСТВИЕМ УСКОРЕННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ М. С. Буланов, И. В. Маляр, А. В. Козловский, С. В. Стецюра Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского E-mail: bulanov.michael@gmail.com В настоящее время существует проблема управления свойствами органи ческих пленочных покрытий, на которых формируются субмикронные участки с заданными физико-химическими и электрофизическими параметрами поверх ности. Актуальность проблемы, в частности, определяется необходимостью создания биочипов, на поверхности которых в определенных местах должны располагаться различные функциональные группы [1]. Один из путей решения этой задачи – создание управляемого топологического и потенциального рель ефа на поверхности структуры «органическое покрытие – полупроводник» с помощью электронов средних и малых энергий.

В качестве объектов исследования были выбраны пластины монокристал лического кремния n-типа, на полированные стороны которых осаждался высокомолекулярный полиэтиленимин (PEI). Осаждение проводилось из вод ного раствора на вертикально закрепленные подложки, концентрация раствора составляла 1 мг/мл. В эксперименте были использованы образцы с разным вре менем нанесения PEI: 5, 15 и 30 минут. Полученные толщины осажденного ор ганического покрытия по данным эллипсометрии различались незначительно и находились в диапазоне 1,5 – 1,8 нм.

Для проведения облучения и анализа была использована установка Perkin–Elmer PHI 4300 с возможностью электронного облучения мишени, ска нирования в режимах растровой электронной микроскопии (РЭМ) и оже спектрометрии. С помощью РЭМ проводилось исследование изменения морфо логии поверхности до и после электронного облучения. Облучение проводи лось во время оже-сканирования в режиме картирования (разрешение карты сканирования 128х128 точек при сканировании области площадью 500х500 мкм2). Оценочная глубина проникновения электронного излучения, рассчитанная по формуле Канайа–Окаямы [2], составила не более 0,2 мкм. Об лучение проводилось в течение 42, 84 и 126 минут. Оценочная величина по глощенной дозы составила при этом 4,57109, 9,13109 и 1,371010 Гр.

Оже-спектрометрия позволила оценить изменение усредненной поверх ностной концентрации азота при электронном облучении и однородность рас пределения азотосодержащих молекул (PEI) по поверхности Целью работы являлась оценка модификации органического покрытия на монокристаллическом полупроводнике, собственная шероховатость поверхно сти которого не превышала 0,1 нм, при облучении электронами средних энер гий.

Для количественной оценки результатов с помощью методов компьютер ной диагностики проводился анализ изменения дисперсии эмиссионной спо 36 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

собности по площади скана. Для всех образцов наблюдалось увеличение дис персии сигнала, полученного с помощью детектора вторичных электронов при первом сканировании, что связывалось с полимеризацией углерода на поверх ности и фрагментацией осажденного слоя PEI на макромолекулы. Последую щее уменьшение дисперсии, по мере набора дозы, может быть связано с изме нением химического состава под воздействием пучка электронов с последую щим заполнением неровностей рельефа углеродом.

При воздействии электронного облучения происходит деструкция осаж денного полимера на положительно и отрицательно заряженные макромолеку лы, а также возможен процесс абляции. Благодаря перераспределению заряда на облучаемой электронами поверхности полупроводника и образованию ло кальных электрических полей происходит процесс самоорганизации катионных и анионных макромолекул с последующим образованием конгломератов поли меров, что и отражается в увеличении содержания азота на облученной поверх ности [3,4]. Процесс самоорганизации в наибольшей степени проявляется для образца кремния с нанесенным полиэтиленимином, имеющего наименьшую толщину – 1,5 нм.

Для исследования изменения характера распределения осажденного орга нического покрытия на поверхности проведено исследование с помощью оже сканирования в режиме картирования по азоту в зависимости от дозы, погло щенной образцом, построены распределения интенсивности сигнала по азоту и оценены значения таких параметров, как среднее значение, средний разброс и асимметрия, характеризующих данные распределения.

Значительное увеличение параметра асимметричности распределения на ряду с уменьшением среднего значения и среднего разброса характеризуют на личие двух конкурирующих процессов – абляции и самоорганизации заряжен ных фрагментов, что может приводить к образованию островкового покрытия [5]. Подобные изменения также наиболее выражены на образце наименьшей толщины полиэлектролитного покрытия – 1,5 нм.

Исследование показало, что поглощенной дозы электронного излучения 410 Гр достаточно для изменения однородности полиэлектролитного покры тия не менее чем на 20% при толщине осажденного слоя полиэтиленимина 1,5– 1,8 нм.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 11-08 00529-а).

Библиографический список 1. Белоусов М. Э., Ильичев Э. А., Кулешов А. Е и др. // ПЖТФ. 2012. Т. 38, № 5. C. 49.

2. Kanaya K., Okayama S. // Appl. Phys. 1972. Vol. 5, № 1. P. 43.

3. Комолов А. С., Лазнева Э. Ф., Туриев А. М. // ПЖТФ. 2012. Т. 38, № 1. С. 3.

4. Комолов А. С., Комолов С. А.,. Лазнева Э. Ф, Туриев А. М. // ФТП. 2012. Т. 46, № 1. C. 48.

5. Хохлов А. Р., Дормидонтова Е. Е. // УФН. 1997. Т. 167, № 2. С. 113.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых НЕРАВНОВЕСНЫЙ ПРОЦЕСС КРИСТАЛЛИЗАЦИИ В КОЛЛОИДНЫХ РАСТВОРАХ РАЗНОГО ОБЪЕМА А. А. Бурцев, Д. Н. Антонов, Д. Н. Бухаров, О. Я. Бутковский Владимирский государственный университет им. А. Г. и Н. Г. Столетовых E-mail: murrkiss2009@yandex.ru В настоящее время считается, что наиболее перспективные технологии получения органических и неорганических материалов с новыми ранее недос тупными характеристиками будут основываться на процессах самоорганизации наночастиц. Это обусловлено уникальными характеристиками индивидуальных наночастиц, а также возможностью модификации формы и свойств их поверх ности для управления взаимодействием, определяющим в процессе самоорга низации архитектуру ансамбля наночастиц.

Неравновесность системы обусловлена испарением растворителя, приво дящим к уменьшению объема раствора – к движению межфазных границ «рас твор–воздух» и «раствор–подложка», а также смещению – контактной линии, являющейся тройной границей «раствор–воздух–подложка». При малом объеме раствора получаются гораздо более неравновесные системы, в которых можно наблюдать новые формы кристаллизации веществ.

В данной работе проведены эксперименты по исследованию процессов самоорганизации при кристаллизации раствора щелочи гидроксида натрия (NaOH) при высыхании капель наноразмерного объема на стеклянной подлож ке (рис.1-4).

а б Рис.1. Образование звездообразной кристаллической фазы (а) в капле меньшего объема, б – поликристалл (хаотическая кристаллизация) Математическое описание процесса кристаллизации как детерминирован ного хаоса открывает перспективы, как в разработке новых материалов, так и в решении некоторых фундаментальных вопросов задач самоорганиации. В дан ной работе проведено исследование математической модели детерминирован ного хаоса в динамике флуктуаций плотности и температуры для капель разно го размера. Использовалась модель, описывающее однородное распределение плотности и температуры по объему.

Статистическое распределение функции флуктуации по объему показыва ет «расплывании» флуктуации и ее соответствие нормальному закону распре деления (центры кристаллизации равномерно распределяются по объему).

38 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

Рис.2. Зависимость относительных флуктуаций плотности (u) и температуры (v) от времени при кри сталлизации в капле большого размера (соответствует образованию структуры поликристалл) Рис.3. Статистическое распределение функции флук туации плотности в капле большого размера При малых объемах растворов наблюдается ограничение «расплывания»

флуктуации вследствие малого объема и выделение определенной фазы кри сталлизации.

Рис.4. Статистическое распределение функции флук туации плотности в капле малого размера В дальнейшем планируется развивать исследование и совершенствовать математическую модель, в частности, составить математическое описание для многокомпонентного раствора.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых СОЛИТОНЫ И МЕТОД ОБОБЩЕННЫХ ПОДСТАНОВОК КОУЛА–ХОПФА А. Н. Бызыкчи Ульяновский государственный университет E-mail: azy.baza@gmail.com В работе рассматривается взаимосвязь между методами обратной задачи [1] и методом обобщенных подстановок Коула–Хопфа [2-5]. Взаимосвязь этих методов устанавливается на основе сопоставления метода преобразований Дар бу и метода подстановок Коула–Хопфа. Приведены конкретные и рассмотрены новые примеры интегрируемых уравнений.

Одним из наиболее общих и эффективных методов анализа нелинейных уравнений, используемых в прикладных задачах, является метод обратной за дачи, имеющий несколько вариантов построения решений. Наиболее важными из них являются метод обратной задачи рассеяния [1] и метод преобразований Дарбу [6]. Параллельно с МОЗ существовал метод подстановок Коула-Хопфа, который, вообще говоря, возник значительно раньше, чем МОЗ, но долгое вре мя существовал в форме лишь одного известного результата, относящегося к уравнению Бюргерса [7]. В 80-х годах прошлого века в результате развития МОЗ была обнаружена некоторая общность между уравнениями, линеаризуе мыми с помощью подстановок типа Коула–Хопфа и МОЗ [8]. Уравнения, ин тегрируемые с помощью подстановок Коула–Хопфа, в последствие были на званы уравнениями типа Бюргерса и составили достаточно широкий класс ин тегрируемых уравнений. В работах [2–5] был предложен метод, позволяющий строить уравнения типа Бюргерса и их решения с помощью обобщенных под становок Коула–Хопфа. Этот метод может быть применен к целому ряду при кладных задач, в частности к задачам гидродинамики сжимаемой жидкости [3,4], а также некоторым другим задачам [5].

В данной работе показывается, что МОЗ можно рассматривать как метод обобщенных подстановок Коула–Хопфа с дополнительными ограничениями на вид решений и условием инвариантности формы уравнений при увеличении размерности базовых операторов. Показано, что если не требовать инвариант ности формы уравнений, то в качестве решений можно получать точные реше ния в форме уединенных волн с заданными свойствами, которые не образуют семейства N-солитонных решений. Такой подход особенно востребован в со временных задачах нелинейной оптики.

Библиографический список 1. Захаров В. Е., Манаков С. В., Новиков С. П., Питаевский Л. П. Теория солитонов: метод обратной задачи. М. : Наука. 1980.

2. Журавлев В. М., Никитин А. В. // Нелинейный мир. 2007. № 9.

3. Журавлев В. М., Зиновьев Д. А. // Письма в ЖЭТФ. 2008. Т. 87, № 5.

4. Журавлев В. М., Зиновьев Д. А. // Письма в ЖЭТФ. 2008. Т. 88, № 3.

5. Журавлев В. М. // ТМФ. 2009. Т. 159, № 1.

6. Matveev V. B. // Lett. in Math. Phys. 1979. № 3.

7. Уизем Дж. Линейные и нелинейные волны. М. : Мир, 1978.

8. Свинолупов С. И. // ТМФ. 1985. Т. 65, № 2. С. 303.

40 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

МАГНИТОСТАТИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ В ЗАЗОРЕ ДВУХ ОТНОСИТЕЛЬНО ПЕРЕМЕЩАЮЩИХСЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ПЛЕНОК Е. А. Вилков, А. В. Моисеев Ульяновский филиал ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН E-mail: mlex87@yandex.ru Недавно нами были рассмотрены спектральные свойства магнитостатиче ских волн в щелевой структуре двух ферромагнитных кристаллов при их отно сительном продольном перемещении (ОПП) [1]. Однако в [1] были рассмотре ны полубесконечные ферромагнитные кристаллы, и тем самым из внимания выпадали особенности спектра щелевых магнитостатических волн (ЩМСВ) в зависимости от толщины ферромагнитных кристаллов. Между тем учет толщи ны ферромагнитных кристаллов при анализе влияния ОПП на спектр ЩМСВ вызывает несомненный интерес, как с теоретической, так и практической точек зрения. В настоящей работе впервые рассмотрено влияние ОПП ферромагнит ных пленок на спектральные свойства ЩМСВ.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 



Похожие работы:





 
© 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.