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 | 5 |   ...   | 6 |

«Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН Саратовский филиал Федерального государственного бюджетного ...»

-- [ Страница 3 ] --

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ КРАЕВЫХ ВОЛН В МНОГОСЛОЙНЫХ ГРАФЕНОВЫХ ПЛАСТИНАХ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ УКЛАДКИ СЛОЕВ Е. Л. Коссович, О. Е. Глухова Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского E-mail: kossovichel@info.sgu.ru Широко известно, что графен является одним из наиболее перспективных материалов наноэлектроники и наномеханики. Установлено, что он является одним из прочнейших и легчайших материалов и входит в состав многих ком позитов [1 - 5]. В том числе показано, что графеновые пластины макро размеров могут служить основой для создания сверхпрочных материалов, пер спективных в аэрокосмической отрасли [6]. Для успешного применения графе на в таком качестве необходимо уметь прогнозировать существование и рас пространение локализованных волн, возникающих в области краев тонких пла стин при взаимодействии с жидкостью, газом, а также в условиях открытого космоса [6]. К таким волнам, в частности, относятся поверхностная волна Рэлея [7] и краевая изгибная волна Коненкова [8]. Опасность краевой изгибной волны заключается в ее дисперсионности и локализованности, что обусловливает на копление энергии волны в зоне торца пластины [9] и, как следствие, возмож ность разрушения в этой области. В связи с этим необходимо разработать ма тематическую модель краевой волны, возникающей в графене.

Разработка явной модели распространения краевой волны требует по строения графеновой модели в рамках теории сплошной среды. Для монослоя графена это невозможно, поэтому нами будет рассматриваться многослойный графен. Экспериментально установлено, что графен из тринадцати-пятнадцати слоев уже ведет себя как тонкая пластина и не деформируется на гофрирован ной подложке [10].

Цель данной работы заключается в нахождении прочностных свойств многослойных графеновых пластин при различных способах укладки слоев. В работе будет использована уже разработанная методика построения явных мо делей распространения изгибных волн в тонких упругих пластинах [11, 12].

Известно, что существует несколько топологических моделей многослой ного графена, отличающихся позиционированием монослоев графена относи тельно друг друга [13]. Тип ААА, учтенный в [12], характеризуется расположе нием гексагонов строго друг над другом (соответствующие ребра гексагонов всех слоев лежат в одной плоскости, перпендикулярной слоям графена). Другой вид упаковки многослойного графена - АВА. Для него характерно смещение гексагонов разных слоев друг относительно друга, так, что в одной плоскости лежат соответствующие ребра гексагонов, принадлежащих слоям, чередую щимся через один. Третий тип многослойного графена – ромбоэдрический (АВС). Слои при таком виде упаковки отличаются наличием перпендикулярной плоскости, которой принадлежат ребра гексагонов слоев, чередующихся с ша гом два. Кроме топологии позиционирования гексагонов, многослойные графе 78 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»




новые системы отличаются межплоскостным расстоянием, которое колеблется в пределах 0,335–0,340 нм.

С целью учета других типов укладки слоев в графене, а также для более точного расчета плотности таких пластин была разработана новая методика по строения аналитических моделей свойств подобных материалов в зависимости от числа слоев. Такие модели также учитывают межслойное расстояние и рас положение гексагональных элементов атомной решетки графена. В зависимо сти от типа укладки слоев были получены расчетные формулы для толщины такой пластины и плотности. Было установлено, что при таких условиях плот ность материала не зависит от количества слоев, а меняется лишь в зависимо сти от типа их упаковки. Таким образом, данные результаты подтверждают ожидаемые.

По построенным моделям распространения краевой волны в многослой ных графеновых пластинах, а также полученным с их помощью результатам можно сделать заключение о том, что каждый из представленных материалов, независимо от типа укладки слоев, является чрезвычайно прочным. Однако те графеновые пластины, плотность которых выше, а толщина соответственно меньше, являются наиболее прочными и стойкими к внешним воздействиям.

Такой вывод можно сделать по картинам соотношения амплитуд краевых волн в зависимости от количества слоев. Чем амплитуда меньше, тем слабее идет деформация, вызванная краевой волной, тем меньше возможности разрушения такой пластины вблизи ее краев.

Библиографический список 1. Griffith A. A. // Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series A. 1921.

Vol. 221. P.163.

2. Cowie J. M. // Blackie Academic, N.Y., 1991.

3. Geim A. K. // Science. 2009. Vol. 324. P. 5934.

4. Jiang J.-W., Wang J.-S., Li B. // Physical Review B. 2009. Vol. 80. P. 113405.

5. Lee C., Wei X., Kysar J.W et al. // Science. 2008. Vol. 321. P. 385.

6. Abrahams I. D., Norris A. N. // Proc. R. Soc. Lond. Series A. 2000. Vol. 456. P.1559.

7. Lord Rayleigh // Proceedings of the London Mathematical Society. 1985. Vol. 17, № 253. P.4.

8. Konenkov Yu. K. // Soviet Physics – Acoustics. 1960. № 6. P.122.

9. Musylev S. F. // Oceanology. 2006. Vol. 46, №.4. P. 465.

10. Scharfenberg S., Rocklin D. Z., Chialvo C. et al. // Appl. Phys. Lett. 2011. Vol. 98. P. 091908.

11. Kossovich E. // Thesis submitted for the degree of Doctor of Philosophy. UK. 2011. URL http://bura.brunel.ac.uk/bitstream/2438/6505/1/Fulltext.pdf 12. Глухова О. Е., Коссович Е. Л. // Нано- и микросистемная техника. 2012. Т.5. С. 8.





13. Adam H., Palser R. // Phys. Chem. Chem. Phys. 1999. Vol. 1. P. 4459.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых ХАОТИЧЕСКАЯ ДИНАМИКА ПРИ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЯХ НЕЛИНЕЙНОЙ СТРУНЫ С ПАРАМЕТРИЧЕСКИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ А. С. Кузнецов Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского E-mail: alek.art@mail.ru В классическом опыте Мельде [1,2] при периодическом изменении во времени силы натяжения струны с частотой 20, где 0 отвечает одной из мод, возбуждаются параметрические колебания на этой моде. В настоящей работе показано, как можно модифицировать задачу о параметрическом возбуждении струны так, чтобы реализовались хаотические колебания, притом ассоциирую щиеся со структурно устойчивым аттрактором типа соленоида Смейла – Виль ямса.

Пусть в уравнении струны 2 y 2 y 2 =T t x сила натяжения колеблется по закону T (t ) = T0 [1 + a 2 (t ) sin 20 t + a 6 (t ) sin 60 t ], где a 2 (t ) = a 2 sin (t 1 ) / T, a 6 (t ) = a6 cos 2 (t 1 ) / T и a 2 + a 6 1. Распреде 0 0 2 4 ление массы по струне задается соотношением ( x) = 0 (1 + sin 4k 0 x), где k 0 = 0 / c0, c0 = T0 / 0. Добавлением в правую часть члена ( + u 2 )y / t вводится линейная и нелинейная диссипация, а дополнительный линейный член y обеспечивает затухание колебательно-волновых возмущений с нуле вым волновым числом. Используем нормировку переменных и параметров та кую, что c0 = 1, k0 = 0, = 1. Граничные условия периодические:

y ( x + L, t ) y ( x, t ), а длина L равна целому числу длин волн с волновым числом k 0 : L = 2N / k 0.

При накачке на частоте 20 в системе возбуждается стоячая волна на час тоте 0 с волновым числом k 0, у которой расположение узлов и пучностей ха рактеризуется фазовой постоянной. Амплитуда волны стабилизируется на ко нечном уровне благодаря нелинейной диссипации. Также из-за ее присутствия колебательно – волновое движение будет иметь составляющую на третьей гар монике. Когда амплитуда накачки на частоте 20 мала, колебания на частоте 0 затухают, но при большой амплитуде накачки с частотой 60 развивается параметрическая неустойчивость стоячей волны на частоте 30 с волновым числом 3k 0. Эта волна формируется из возмущения, оставшегося от предыду щей стадии процесса, и пространственная фаза при этом утраивается. Далее, когда накачка вновь осуществляется на частоте 20, затравочное колебатель но–волновое возбуждение с частотой 0 и волновым числом k 0 обеспечивается комбинационной составляющей, возникшей из возмущения, оставшегося от 80 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

предыдущей стадии процесса, и стационарной неоднородности. В итоге для пространственной фазы стоячей волны получается троекратно растягивающее отображение окружности вида = 3 + const. Это отображение с хаотической динамикой и положительным показателем Ляпунова = ln 3 1.0986. При наличии сжатия в фазовом пространстве по остальным направлениям для ото бражения, описывающего изменение состояния системы за период модуляции накачки, можно предположить наличие аттрактора типа Смейла – Вильямса [3].

Проведено численное решение уравнения в частных производных, описы вающего систему с использованием схемы «крест», второго порядка аппрокси мации по пространственному и временному шагу [4]. В частности, при задании 0 = 2, k 0 = 2, T = 40, L = 1, a 2 = 0.4, a 6 = 0.2, = 0.2, = 0.4, = 0.03 пара 0 метров в системе поочередно возбуждаются длинноволновые и коротковолно вые структуры, пространственная фаза которых меняется от одного периода модуляции к другому. Фаза колебаний во времени при этом жестко привязана к фазе накачки. В численных расчетах было проверено, что пространственная фа за стоячих волн за период модуляции накачки действительно претерпевает троекратно растягивающее отображение окружности. Первые три показателя Ляпунова получены применением метода Бенеттина [5], адаптированного к распределенной системе: 1 = 1.11, 2 = 1.61, 3 = 8.05. Наибольший показа тель близок к ln 3. Остальные показатели отрицательные и отвечают за при ближение траекторий к аттрактору, представляющему собой разновидность со леноида Смейла – Вильямса. Он получается при трансформации исходной то роидальной области во вложенную тройную петлю, претерпевшую продольное растяжение и достаточно сильное сжатие поперек витков. Оценка размерности аттрактора по формуле Каплана Йорке для стробоскопического отображения дает D = 1 + 1 / | 2 | 1.69.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 12-02 00541 и № 12-02-31342), под научным руководством профессора С. П. Кузнецова и доцента О. Б. Исаевой.

Библиографический список 1. Мандельштам Л. И. Лекции по колебаниям. М. ;

1955. 511с.

2. Трубецков Д. И., Рожнев А. Г. Линейные колебания и волны. М. ;

2001.

3. Кузнецов С. П. // УФН. 2011. Т. 181, №2. С. 121.

4. Калиткин Н. Н. Численные методы. М. ;

1978.

5. Кузнецов С. П. Динамический хаос. М. ;

2001.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ СКРЫТИЯ ИНФОРМАЦИИ В СИСТЕМЕ С НЕЛИНЕЙНЫМ ПОДМЕШИВАНИЕМ НА БАЗЕ ХАОТИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ Д. Д. Кульминский1, Е. Е. Глуховская2, А. С. Караваев1, Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского Саратовский филиал ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН E-mail: kulminskydd@gmail.com Исследования хаотических динамических систем показали, что скрытая передача информации с использованием концепции динамического хаоса является одним из перспективных направлений. Известны различные способы передачи информационного сигнала, использующие хаотическую динамику:

хаотическая маскировка, переключение хаотических режимов, нелинейное подмешивание, частотная модуляция хаотическим сигналом и другие [1]. Было показано, что при построении систем с нелинейным подмешиванием перспективным оказывается использование хаотических генераторов с запаздывающей обратной связью (ГЗОС). Однако неизвестны работы, в которых осуществлялась бы количественная оценка степени скрытости системы [2].

В настоящей работе была реализована в численном эксперименте схема передачи информации, основанная на нелинейном подмешивании информации к хаотическому сигналу ГЗОС и синхронным откликом приемника. Далее проводилось исследование надежности скрытия информации системы.

Предложенная в работе методика заключается в расстройке параметров приемника и последующем анализе выделенного сигнала. Исследовались зависимости количественной меры качества выделения информационного сигнала от расстройки этих параметров.

В качестве объекта исследования изучался генератор с запаздывающей обратной связью с квадратичной нелинейностью. Работоспособность методики изучалась для разных значений управляющих параметров и продемонстрирована в ходе компьютерного моделирования.

По результатам проведенных исследований были показаны преимущества и недостатки исследуемой системы скрытой передачи информации.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента РФ для молодых ученых (проект № МК-4435.2012.8) и РФФИ (проект №10-02 00980).

Библиографический список 1. Дмитриев А. С., Панас А. И. Динамический хаос. Новый носитель информации для сис тем связи. М. : Физматлит, 2002.

2. Караваев А. С. и др. // Письма в ЖТФ. 2011. Т. 37, № 14. С. 24.

82 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

ИССЛЕДОВАНИЕ ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ РЕШЕТКИ НА ОСНОВЕ 1D МАГНОННОГО КРИСТАЛЛА М. С. Ланина, Ю. П. Шараевский Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского E-mail: laninmaria@gmail.com В последнее время большой интерес вызывают исследования в области магнонных кристаллов (МК) – структур, подобных фотонным кристаллам, но созданным на основе магнитных пленок, в которых распространяющими вол нами являются спиновые волны (магноны) [1,2]. Размерные эффекты, разнооб разие дисперсионных свойств, сильная поверхностная и объемная анизотропия пленочных магнитных материалов – все это способствует формированию уни кальных электродинамических и нелинейных характеристик при распростране нии магнитостатических волн (МСВ) в таких структурах, а также открывает бо лее широкие возможности для управления этими характеристиками. В настоя щей работе приводятся результаты, связанные с построением модели на основе метода связанных волн для описания особенностей прохождения МСВ через решетку на основе одномерного МК и анализом отражательной способности решетки в зависимости от геометрических размеров структуры.

Анализ проводится для схемы, представляющей собой ферромагнитную пленку, на одной поверхности которой нанесена 1D– периодическая структура с периодом L в виде системы прямоугольных канавок или выступов. Предпола гается, что в такой структуре возбуждается поверхностная МСВ. На основе ме тода связанных волн построена модель в виде системы связанных уравнений, описывающей поведение медленно меняющихся амплитуд прямой и отражен ной волн МСВ в запрещенной зоне МК вблизи частоты брэгговского резонанса.

В первом приближении получено выражение для коэффициента связи между прямой и отраженной волнами в зависимости от геометрических размеров МК и дисперсионное соотношение, описывающее характеристики связанных мод вблизи запрещенной зоны.

Предложенная модель позволяет получить аналитическое соотношение для коэффициента отражения системы конечной длины l и выражение, характе ризующее отражательную способность такой структуры. Рассчитаны зависимо сти коэффициента отражения от геометрических размеров. В частности, пока зано, что при параметре l L 7 достигается коэффициент отражения, равный 1.

Проведено сравнение полученных результатов с экспериментальными данными.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Правительства России для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в российских вузах (№ 11.G34.31.0030).

Библиографический список 1. Lyubchanskii I. L., Dadoenkova N. N., Lyubchanskii M. L. et al. // J. Phys. D: Appl. Phys.

2003. Vol. 36. P.277.

2. Гуляев Ю. В., Никитов С. А., Животовский Л. В. и др. // Письма в ЖЭТФ. 2003. Т. 77, № 10. С. 670.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых КОММУТАЦИОННАЯ СИСТЕМА С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИЕЙ СВОБОДНЫХ КАНАЛОВ ДАННЫХ Н. С. Мальцева, И. О. Барабанов Астраханский государственный технический университет E-mail: maltsevans@mail.ru Современные коммутационные системы (КС) должны соответствовать ряду параметров. К ним относятся надёжность, быстродействие, производи тельность. Повышения производительности КС можно достигнуть примене нием метода параллельной идентификации свободных каналов данных.

При методе параллельной идентификации поиск свободного пути в КС производится во внешнем устройстве по отношению к коммутационному полю. В результате в КС подаются параллельные идентификаторы ячеек коммутации, через которые будет установлено соединение [1].

Параллельным идентификатором является совокупность имен промежуточных линий канала связи, т.е. многоразрядые коды всех промежуточных линий по пути следования информации от входа к выходу.

Кроме того, параллельный идентификатор также присваивается конкретному каналу связи до его коммутации. Этот процесс происходит во внешнем по отношению к коммутационному полю устройстве.

Принцип параллельной идентификации абонентов заключается в сравнении параллельных идентификаторов в ячейке коммутации и в случае положительного результата происходит коммутация. В случае отрицательного результата, т.е. несоответствия идентификаторов, коммутация не производится [2].

Процесс настройки и передачи информации показан на рисунке.

Процесс настройки и передачи информации:

r – номер коммутационного блока M–1 каскада, b – номер коммутационного блока M–2 каскада, p – номер входа в коммутационный блок входного каскада Преимущества данного метода:

1. В режиме передачи данных по настроенным каналам система передает данные от соответствующего входа входного блока через промежуточный блок к соответствующему выходу выходного блока.

2. В известные ячейки коммутации введены дополнительные элементы, позволяющие блокировать ячейки, уже участвующие в передаче данных для настроечных кодов.

84 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

3. В структуру КС введены генераторы индивидуальных имён и avr микроконтроллеры, позволяющие настраивать систему на фоне передачи данных.

4. За счет одновременной настройки всех каналов данных на фоне передачи данных система обладает высокой производительностью.

5. За счет регулярности структуры коммутирующего блока ее очень просто реализовать в виде сверхбольшой интегральной схемы (СБИС).

Библиографический список 1. Мальцева Н. С. // Вестн. АГТУ. 2007. Т. 36, № 1. С. 78.

2. Мальцева, Н.С. // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Управление, вычислительная техника и информатика. 2011. № 1. С. 150.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых ВЛИЯНИЕ ОСВЕЩЕНИЯ НА АДСОРБЦИЮ ПОЛИЭТИЛЕНИМИНА НА КРЕМНИЕВЫЕ ПОДЛОЖКИ И. В. Маляр, С. В. Стецюра Саратовский государственный университет им. Н. Г Чернышевского E-mail: imalyar@yandex.ru В настоящее время полиэлектролитные покрытия получали широкое рас пространение ввиду простоты технологии и низкой стоимости. Основой данной технологии является электростатическое взаимодействие между заряженными молекулами полимера с заряженной поверхностью. В случае полупроводнико вых (кремниевых) подложек заряд на поверхности можно варьировать путем освещения, тем самым меняя адсорбционную способность, что было показано для адсорбции газов [1].

В данной работе исследовалось влияние освещения с длиной волны 442 нм и мощностью 8 мВт/см2 на адсорбцию раствора полиэтиленимина с мо лярной массой 25 кДа с концентрацией 1 мг/мл на кремниевые подложки. Были выбраны подложки n-Si и p-Si с ориентацией (100) и (111) с концентрацией но сителей заряда порядка 1015 см–3. Первоначально кремниевые подложки кипя тились в растворе H2O2:NH4OH:H2O = 1:1:4 при 70 °С в течение 15 минут. По том промывались деионизованной водой. Время адсорбции варьировалось от до 10 минут. После следовала промывка деионизованной водой и продувка по током азота.

Контроль нанесения осуществлялся с помощью эллипсометрии («Multis cop», Optrel GBR, ФРГ), атомно–силовой микроскопии («NTEGRA Spectra», NT-MDT, Россия) и измерения поверхностного фотоЭДС методом зонда Кель вина («Ф», Besoke GmbH, ФРГ).

На рис. 1 представлены результаты влияния освещения на толщину ад сорбированного слоя в зависимости от толщины слоя осажденного при анало гичных условиях, но в темноте. Интенсивность эффекта рассчитывалась по формуле:

d d тем = св 100%, d тем где dсв и dтем – толщина адсорбированного слоя при освещении и в темноте со ответственно. Из представленных зависимостей видно, что толщина слоя при освещении уменьшается как для n-типа, так и для p-типа, причем для более «толстых» нанометровых покрытий это изменение более значительно. Измере ния поверхностного фотоЭДС показали, что с ростом толщины адсорбирован ного слоя полиэтиленимина изгиб зон возрастает для p-типа и снижается для n типа.

На рис. 2 представлены изображения поверхности кремниевых подложек и образцов, полученные с помощью атомно–силовой микроскопии. Они пока зывают, что осаждение полиэтиленимина изменяет морфологию поверхности и увеличивает шероховатость. Однако, если осаждение слоя полиэтиленимина 86 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

при освещении изменяет шероховатость поверхности незначительно (около 20%), то в темноте – почти на 100%.

Рис. 1. Изменение толщины адсорбированного слоя полиэтилени мина при освещении в зависимости от толщины слоя, осажденного в темноте Рис. 2. Изображения поверхности начальной кремниевой подложки (а), подложки со слоем полиэтиленимина, осажденного в темноте (б), и при освещении (в), полученные с помощью атомно-силовой микроскопии Таким образом, было показано, что освещение снижает шероховатость и интегральную толщину слоя полиэтиленимина, измеренную с помощью эллип сометрии, изменяя конформацию осажденных молекул (снижая количество скоплений-клубков молекул), за счет неравновесных носителей заряда, генери руемых светом в приповерхностном слое кремния.

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

Библиографический список 1. Бару В. Г., Волькенштейн Ф. Ф. Влияние облучения на поверхностные свойства полупро водников. М. : Наука, 1978.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых ЛОКАЛЬНАЯ МОДИФИКАЦИЯ СВОЙСТВ ПОДЛОЖЕК НА ОСНОВЕ CdS-PbS ПОСРЕДСТВОМ ЛАЗЕРНОГО ОТЖИГА И. В. Маляр, М. С. Буланов, И. Ю. Стецюра, М. В. Федосеева, С. В. Стецюра Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского E-mail: imalyar@yandex.ru Одним из способов модификации электрофизических характеристик по лупроводников является лазерный отжиг. Как и при высокотемпературном от жиге, основной причиной модификации является разогрев, приводящий к про теканию разнообразных процессов, но существенным отличием является высо кая локальность и быстрота. При лазерном отжиге возможно как локальное воздействие на субмикронные области образца, т.е. 0D-модификация, так и ри сование лучом лазера на поверхности образца, т.е. 1D и 2D-модификации.

В качестве образцов были использованы неотожженные поликристалли ческие пленки CdS-PbS, полученные термическим испарением в вакууме на слюдяные подложки исходной шихты состава 90 вес. % CdS и 10 вес. % PbS с добавлением CuCl2 для ускорения процессов перекристаллизации и рекристал лизации при нагреве.

Локальный отжиг проводился с помощью зондовой нанолаборатории «NTGRA-Spectra» твердотельным лазером с длиной волны 473 нм и макси мальной мощностью в плоскости фокуса объектива 10 мВт. Максимальная плотность мощности падающего луча составляла порядка 3,2 мВт/мкм2 в не прерывном режиме облучения. Мощность облучения в процессе измерения ре гулировалась управляемыми нейтральными светофильтрами, с помощью кото рых устанавливались значения в диапазоне от 0,01 до 10 мВт. Облучение про водилось на участках образца площадью 5050 мкм2.

На рис. 1 представлено изображение поверхности образца после лазерно го отжига, полученного с помощью электронной микроскопии в детекторе вто ричных электронов. На рисунке можно отчетливо различить отожженную и не отожженную части.

С помощью электронной оже-спектроскопии на спектрометре PHI Auger 4300 был определен состав отожженного и неотожженного участков пленки.

Результаты, представленные в таблице, согласуются с [1], где рассматривалось изменение состава образцов CdS-PbS при термическом отжиге на воздухе. Рост концентрации свинца и хлора в приповерхностном слое свидетельствует о пе рераспределении свинца в объёме плёнки (до 1 мкм), которому способствует наличие хлора. В то же время снижение концентрации серы и рост концентра ции кислорода свидетельствуют о процессах окисления поверхности на воздухе.

Молярная концентрация Участок Cd, % Pb, % S, % Cl, % O, % Неотожженный 29,10 6,71 47,10 9,57 7, Отожженный 27,27 24,28 7,01 15,79 25, 88 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

Кроме того, во время лазерного отжига контролировалось изменение спектров фотолюминесценции с помощью спектрометра Solar–TII, являющегося частью зондовой нанолаборатории NTGRA–Spectra, диапазон регистрируемых длин волн составлял 4801050 нм. На рис. 2 представлены спектры при различной мощности лазерного луча: 1 и 10 мВт. Согласно [2] ширина запрещенной зоны CdS при комнатной температуре составляет 2,42 эВ. При облучении лазером происходит локальный разогрев, приводящий к длинноволновому сдвигу. Из полученных спектров можно определить ширину запрещенной зоны, а по фор муле Варшни определить температуру локального разогрева:

T Eg (T ) = Eg (0), T + где Eg (0) = 2,48 эВ – ширина запрещенной зоны при 0 К для CdS;

= –5·104 эВ/К и = 230 К – константы, зависящие от материала, для CdS [2] Рис. 1. Изображение поверхности образца Рис. 2. Спектры фотолюминесценции об CdS-PbS после лазерного отжига, полу разцов CdS-PbS, полученные при различной ченного с помощью электронной микро мощности лазерного луча: 1 и 10 мВт скопии в детекторе вторичных электронов Таким образом, локальный разогрев для 1 мВт составил 52 °С, а для 10 мВт – 467 °С. Согласно [3] при температурах выше 450 °С происходит сен сибилизирующий отжиг пленок на основе CdS. Повторное измерение фотолю минесценции при мощности лазера 1 мВт зафиксировало пик на длине волны 525 нм (2,36 эВ), что может быть связано как с перекристаллизацией, так и с изменением химического состава микронного облученного участка по всей толщине пленки (1 мкм).

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 11-08 00529-а) Библиографический список 1. Маляр И. В., Стецюра С. В.// ФТП. 2011. Т. 45, В. 7. С. 916.

2. Браташов Д. Н., Климова С. А., Сердобинцев А. А., Маляр И. В., Стецюра С. В. // ФТП.

2012. Т. 38, вып. 12. С. 45.

3. Вехт А. // Физика тонких пленок: в 3т. Т. 3. / Под ред. Г. Хасса, Р. Туна. М. : Мир, 1968.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДВИЖУЩИХСЯ КРАУДИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ С ВАКАНСИОННЫМИ СКОПЛЕНИЯМИ А. В. Маркидонов Филиал Кузбасского государственного технического университета, Новокузнецк E-mail: markidonov_artem@mail.ru Радиационное воздействие на кристаллическую структуру может приво дить к локальному перегреву и, как следствие, образованию ударных волн, ко торые практически не рассматриваются при изучении влияния облучения на материал [1]. Одним из проявлений воздействия волны на кристалл является инициирование перестройки кластеров дефектов. Так, например, при прохож дении волны через скопление межузельных атомов образуется краудионный комплекс [2].

Как показано в [3], комплексы, движущиеся со скоростью, превышающей скорость звука, смещаются практически без потерь энергии в кристалле, под вергнутому как упругому деформированию, так и при его нагреве. В вышена званной работе комплексы двигались в идеальных атомных рядах кристалличе ской матрицы. Реальные кристаллы далеки от совершенства, и поэтому необхо димо исследовать динамику краудионных комплексов в дефектном кристалле, что является целью настоящей работы.

В связи с тем, что описываемые процессы протекают с большими скоро стями, а размеры локализованных объектов малы, наиболее рациональным ви дится использование метода компьютерного моделирования.

Компьютерный эксперимент выполнялся по методу молекулярной дина мики с использованием программы [4] на расчетном блоке, имитирующем трехмерный кристалл алюминия, состоящий из 30000 атомов. Взаимодействие между атомами описывалось с помощью парного потенциала Морзе. Скорость краудионам присваивалась в начале эксперимента.

При старте эксперимента наблюдается резкий всплеск температуры рас четного блока, которая в дальнейшем, с небольшими осцилляциями, выходит на определенное среднее значение. Осцилляции обусловлены началом движе ния краудионов и зависят от начальной скорости комплекса. В дальнейшем, ко гда кинетическая энергия краудионов переходит в тепловые колебания атомов, осцилляции прекращаются.

Движение краудионного комплекса осуществляется за счет эстафетных атомных смещений вдоль плотноупакованного ряда атомов. Если в одном из рядов расположить вакансию, то при достижении комплексом данного дефекта один из краудионов аннигилирует, а оставшийся комплекс продолжает свое движение. При аннигиляции с вакансией диссипация энергии краудионного комплекса осуществляется за счет генерации упругой волны. Очевидно, что чем больше кинетическая энергия комплекса, тем выше и скорость распростра нения волны. В случае если комплекс обладает достаточной кинетической энергией, то он пересекает вакансию без аннигиляции с ней. Так, например, при начальной скорости комплекса, в два раза большей скорости звука, он проходит через вакансию, и при этом комплекс остается стабильным.

90 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

Оценки показывают, что при увеличении скорости краудионного ком плекса потери кинетической энергии при преодолении вакансии снижаются.

Так, при начальной скорости комплекса, равной 10 000 м/с, потери кинетиче ской энергии составляют около 10%, в то время как при начальной скорости 7 000 м/с эти потери равны 40%.

При своем движении в облученном материале краудионы также могут попадать под воздействие упругих полей различных вакансионных комплексов, которые являются зародышами будущих радиационных пор. Рассмотрим, ка ким образом влияет вакансионный комплекс на движущийся в непосредствен ной близости одиночный краудион. Одиночные краудионы, движущиеся со скоростью ниже скорости звука, вовлекаются вакансионным скоплением и ан нигилируют. Причем чем больше комплекс вакансий, тем более удаленные краудионы притягиваются. В случае же если краудионы движутся со скоро стью, превышающей скорость звука, то они преодолевают упругое поле вакан сий.

Рассмотрим теперь движущиеся краудионные комплексы. Компьютерный эксперимент показал, что подобные дефекты практически не взаимодействуют с вакансионными комплексами. Увеличение размеров вакансионных комплек сов приводит лишь к замедлению краудионов.

Замедление происходит в связи с тем, что ближайшие к вакансиям крау дионы начинают отклоняться от прямолинейного движения, возникает разфо кусировка, и краудионный комплекс замедляется. Отметим, что влияние вакансионных скоплений на объемные комплексы значительно меньше в связи с тем, что энергия связи у таких объединений выше, чем у плоских комплексов.

При увеличении скорости краудионов до скорости звуковых волн и выше, ва кансионные скопления перестают оказывать влияние на их движение.

Таким образом, исследование показало, что основным механизмом дис сипации энергии движущихся краудионных комплексов при встрече с вакан сиями является генерация упругих волн. Кроме этого, краудионные комплексы, движущиеся со сверхзвуковой скоростью, могут преодолевать отдельные ва кансии, а также упругие поля вакансионных скоплений, что отличает их от одиночных краудионов.

Библиографический список 1. Овчинников В. В. // УФН. 2008. Т. 178, № 9. С. 991.

2. Маркидонов А. В., Тихонова Т. А., Нуркенова Б. Д., Полетаев Г. М., Старостенков М. Д.

// Изв. АлтГУ. 2010. № 1/2 (65). Разд. Физика. С. 175.

3. Маркидонов А. В., Старостенков М. Д., Барчук А. А., Бовкуш С. В. // Химическая физика и мезоскопия. 2012. Т. 14, № 1. С. 46.

4. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2008610486. Моделирование методом молекулярной динамики структурно-энергетических превращений в трехмер ных ГЦК металлах (MD3). / Полетаев Г. М.;

опубл. 25.01.2008.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых ДИАГНОСТИКА ХАРАКТЕРИСТИК И ПАРАМЕТРОВ УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫХ СВЕТОДИОДОВ НА ОСНОВЕ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ AlGaN Е. А. Менькович1, С. Ю. Курин2, И. А. Ламкин1, С. А. Тарасов Санкт–Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ) ООО «Нитридные кристаллы», Санкт-Петербург E-mail: ankat.kate@gmail.com В настоящее время весьма актуальна задача создания новых безопасных источников ультрафиолетового (УФ) излучения. Подобные приборы все актив нее используются в электронике, медицине, науке и производстве. Альтернати вой для применяемых сегодня ртутных газоразрядных ламп могут стать полу проводниковые светоизлучающие диоды (СД), выполненные на основе твердых растворов нитридов металлов III группы. Тем не менее, они сегодня применя ются довольно редко, так как их эффективность недостаточно высока.

Получаемые сегодня традиционным методом полупроводниковые кри сталлы для УФ СД обладают высокой плотностью дефектов, что существенно сказывается на их рабочих характеристиках и параметрах. Одним из основных индикаторов качества структуры является ее сильный самонагрев. Он приводит к уменьшению внутреннего квантового выхода и снижению общей мощности излучения, а также к ускорению процесса деградации структуры. Таким обра зом, весьма важным является определение температурных параметров структур и изучение процессов их токового нагрева, поскольку они тесно связаны с де фектностью выращиваемых структур. Существующие на сегодняшний день ме тоды определения температуры активной области имеют ряд недостатков, в ча стности, требуют значительного времени для проведения измерений или весьма дорогостоящего оборудования, обладают ограниченной точностью или чувст вительны к воздействию шумов.

Авторами была разработана методика определения температуры активной области светодиодов, суть которой заключается в анализе спектров электролю минесценции. Созданная методика не требует непосредственного контакта с изучаемым образцом и позволяет исследовать как отдельные светодиоды, так и излучатели, включенные в состав светодиодных ламп и других приборов на их основе. Она легла в основу описываемой ниже тест-системы диагностики опти ческих и электрических характеристик СД, позволяющей бесконтактно опреде лять оптимальные технологические режимы роста светоизлучающих структур.

В работе исследовались УФ наногетероструктуры на основе твердых рас творов AlGaN с max=362нм, выращенные методом HVPE. Для проведения экс перимента в работе была использована созданная авторами тест–система диаг ностики рабочих параметров СД, позволяющая проводить исследование опти ческих и электрических характеристик СД в соответствии с международным стандартом CIE 127:2007. В состав диагностического комплекса входили сле дующие компоненты: система питания, позволяющая проводить исследования при использовании постоянного или импульсного режима подачи токов и на 92 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

пряжений;

измерительный блок, содержащий термостат (криостат) и зондовую станцию;

оптическая подсистема;

компьютер. Измерения проводились в авто матизированном режиме под управлением специализированного программного обеспечения, разработанного на основе среды LabView. Важнейшей особенно стью тест-системы является возможность быстрой бесконтактной диагностики самонагрева СД. В целом диагностический комплекс позволяет производить измерение важнейших оптических и электрических характеристик любых СД и изделий на их основе в следующих диапазонах: длина волны излучения 200 – 1100 нм;

сила прямого тока 10–8 – 10 А;

напряжение 0 – 250 В;

температура 10 – 500 К.

В работе представлены исследования оптических и электрических харак теристик УФ светодиодов с учетом влияния изменения величины пропускаемо го прямого тока, температуры окружающей среды и токового нагрева структур, определены мощность и эффективность излучателей, рассчитан их прогнози руемый срок службы. Основное внимание в работе было уделено исследованию спектральных, ватт-амперных и вольт-амперных характеристик УФ СД на ос нове AlGaN. Были определены мощность излучения и эффективность исследо ванных СД, изучено влияние величин пропускаемого прямого тока и темпера туры окружающей среды на их параметры и характеристики. Был исследован токовый самонагрев структур и определены температуры их активной области для разных значений прямого тока. Также был проведен цикл деградационных испытаний UV LEDs и сделана оценка их срока службы.

Результаты исследования УФ СД показали, что пиковая длина волны на ходилась в диапазоне 360 – 365 нм при рабочем тока If =20 мА и комнатной температуре, при этом полуширина спектра излучения составила 10 – 13 нм, а выходная оптическая мощность P = 0,9 мВт. Отклонение ватт-амперной харак теристики от линейности наблюдалось уже при токах более 30 мА, но макси мальное значение P=3.5 мВт достигалось при If =120 мА, далее при достижении 150 мА оно незначительно падало. Эти эффекты обусловлены ростом числа фононов при нагреве структуры, которое увеличивает вероятность безызлуча тельных переходов и как следствие снижает интенсивность излучения. Экспе рименты по определению температуры активной области показали, что ее зна чения при рабочем токе составляли 45 оС, при пропускании тока более 50 мА Tj может повышаться до 80о С и более. Тепловое сопротивление составляло о С/Вт. Внешний квантовый выход достигал значения 12,7 % при токе 20 мА.

При росте тока до 150 мА падал примерно в 2 раза. Результаты принудитель ной деградации исследуемых образцов показали, что ожидаемый срок службы УФ СД должен превышать 1000 часов.

Проведенное при помощи диагностического комплекса исследование по казало перспективность рассматриваемой технологии изготовления нитридных УФ СД.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых СТОХАСТИЧЕСКАЯ ДИНАМИКА НЕЛИНЕЙНЫХ УРАВНЕНИЙ И МЕТОД МАКСИМАЛЬНОЙ ЭНТРОПИИ П. П. Миронов, В. М. Журавлев Ульяновский государственный университет E-mail: museum86@mail.ru В статье излагается общий подход к анализу случайно–возмущенных ко нечномерных нелинейных динамических уравнений и систем уравнений с по мощью метода максимальной энтропии [1 – 4]. В основе подхода лежит метод Рейнольдса для усреднения уравнений по ансамблю. Как известно, усредненная система Рейнольдса для нелинейных уравнений оказывается незамкнутой вследствие наличия высших моментов случайных величин в усредненных уравнениях. В предлагаемом подходе замыкание уравнений Рейнольдса произ водится с помощью метода максимальной энтропии, гарантирующего, что по лученные с его помощью уравнения для моментов дают распределение с мак симально большим числом микросостояний (микротраекторий системы), с по мощью которых реализуется каждая усредненная траектория системы. Это обеспечивает максимальную наблюдаемость таких траекторий.

В работе излагаются результаты применения данного подхода к стохасти ческим уравнениям Эйлера для вращения твердого тела, модели кинетики ра диационного образования неоднородностей на поверхностях материалов [5], модели Вольтерра – Лотки для двухвидовой популяции [1] и к уравнению Фер хюльста.

Для данных моделей вычислены уравнения усредненной динамики и про анализированы условия устойчивости решений.

Библиографический список 1. Журавлев В. М., Миронов П. П. // Нелинейный мир. 2011. Т. 9, № 4. С. 201.

2. Журавлев В. М., Шляпин В. А. // Нелинейный мир. 2008. Т. 6, № 7. С. 352.

3. Журавлев В. М. // ЖТФ. 2009. № 1. С. 16.

4. Журавлев В. М., Шляпин В. А. // Прикладная математика и механика. Ульяновск;

2009.

С. 72.

5. Светухин В. В., Голованов В. Н., Рисованый В. Д. Моделирование поведения под облуче нием реакторных материалов. Ульяновск;

2007.

94 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ СИНТЕЗА НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ ТОНКИХ ПЛЕНОК КРЕМНИЯ, ПОЛУЧЕННЫХ МАГНЕТРОННЫМ РАСПЫЛЕНИЕМ Д. М. Митин1, А. А. Сердобинцев1, Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского Саратовский филиал ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН E-mail: d1_man26@mail.ru Магнетронное распыление кремния является востребованным и перспек тивным методом получения тонких плёнок аморфного кремния. Этот вид полу чения тонкопленочных покрытий отличается, прежде всего, своей экономиче ской выгодностью и малой энергозатратностью по сравнению с эпитаксиаль ными методами.

Особое внимание в последние годы уделяется процессам, в которых воз можна модификация свойств получаемых пленок. Исследователи отмечают, что модификация свойств материалов имеет место в условиях бомбардировки рас тущей пленки высокоэнергетическими частицами плазмы [1]. Одним из путей влияния на степень бомбардировки растущей плёнки является изменение дав ления синтеза, напрямую влияющее на длину свободного пробега частиц пото ка осаждения. Ряд работ по синтезу тонких пленок методом магнетронного распыления показал, что существует зависимость свойств материалов от давле ния синтеза. На примере плёнок оксида цинка установлено, что пленки, синте зированные при определённых значениях давления, обладают измененным межплоскостным расстоянием, показателем преломления, постоянной решетки и оптической шириной запрещенной зоны [2, 3].

В данной работе изучено влияние давления рабочего газа на некоторые свойства тонких пленок кремния, полученных методом магнетронного распы ления на постоянном токе.

Пленки кремния синтезировались на стеклянной подложке с предвари тельно напыленным подслоем железо-никель-хромового сплава. Затем на по верхность кремниевой пленки через маску напылялись контакты в форме кру гов с диаметром 2 мм также из железо-никель-хромового сплава для проведе ния дальнейших электрофизических исследований.

Для анализа влияния давления на морфологию поверхности плёнок крем ния были проведены АСМ-исследования пленок. Измерения проводились в по луконтактном режиме на сканирующем зондовом микроскопе NanoEducator.

Для измерения использовался стандартный кантилевер с вольфрамовым зондом.

После анализа результатов измерений было обнаружено, что шерохова тость пленок изменяется пропорционально давлению (рисунок). При низких давлениях пленка получается менее шероховатой и, вероятно, более плотной.

Можно предположить, что это связано с тем, что энергия бомбардирующих частиц также зависит от давления. При небольших значениях давления энергия частиц плазмы больше, что и обусловливает меньшую шероховатость и боль шую плотность плёнок.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых Зависимоть шероховатости от давления На представленном графике четко выделяются две области, которые ус ловно можно обозначить как область низких (23.5·10–4 Торр) и область высо ких (46·10–4 Торр) давлений. В области высоких давлений свойства плёнок от давления синтеза зависят очень слабо. В то же время в области низких давле ний наблюдается более резкая зависимость шероховатости плёнок от давления рабочего газа. Таким образом, обнаружена область рабочих давлений, в кото рой возможно управление свойствами получаемых тонких плёнок кремния.

Качественно такую зависимость можно объяснить большей длиной сво бодного пробега частиц в потоке осаждения при меньших давлениях и, как следствие, большей их энергией. Большая энергия частиц приводит к росту бо лее плотных плёнок с с меньшей шероховатостью поверхности. Кроме того, на личие двух участков на приведённом графике позволяет сделать вывод о суще ствовании некоего критического значения давления. Вероятно, энергетика по тока бомбардирующих подложку частиц резко меняется при переходе через это критическое значение. Дальнейшие исследования в этом направлении будут сфокусированы на поиске физических причин наблюдаемого явления.

Суммируя вышесказанное, можно сформулировать главный вывод проде ланной работы: давление рабочего газа значительно влияет на свойства пленок кремния;

пленки, синтезированные при более низких давлениях, отличаются меньшей шероховатостью поверхности.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты№ 11-08 00529-а и № 11-08-12058-офи-м).

Библиографический список 1. Helmersson U., Lattemann M., Bohlmark J., Ehiasarian A.P., Gudmundsson J.T. // Thin Solid Films. 2006. Vol. 513, Iss. 1–2. P. 1.

2. Сердобинцев А. А., Бурылин Е. И., Веселов А. Г., Кирясова О. А., Джумалиев А. С. // ЖТФ. 2008. Т. 78, вып. 3. С. 83.

3. Сердобинцев А. А., Веселов А. Г., Кирясова О. А. // ФТП. 2008. Т. 42. С. 496.

96 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

ВЛИЯНИЕ ВНУТРИРЕЗОНАТОРНОГО НЕЛИНЕЙНО-ОПТИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НА ВЫХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВУХЧАСТОТНОГО ЛАЗЕРА С ВЕРТИКАЛЬНЫМ ВНЕШНИМ РЕЗОНАТОРОМ М. Ю. Морозов, Ю. А. Морозов, И. В. Красникова Саратовский филиал ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН E-mail: mikkym@mail.ru В настоящее время внимание исследователей привлекает задача создания источника когерентного излучения в дальнем инфракрасном (ИК) или терагер цовом диапазоне частот. Одним из перспективных приборов для получения ла зерного излучения в указанном диапазоне является, по нашему мнению, полу проводниковый двухчастотный лазер с вертикальным внешним резонатором (двухчастотный ЛВВР). Этот лазер, впервые предложенный в работе [1], гене рирует два гауссовых пучка на основной поперечной моде, полностью пере крывающихся в пространстве и во времени, на двух длинах волн 983 и 1043 нм.

Поскольку внутри резонатора мощность генерируемых пучков на несколько порядков больше, чем вне резонатора, внутрирезонаторное взаимодействие бо лее эффективно, чем смешение волн вне резонатора. Итак, в двухчастотном ЛВВР возможно осуществить высокоэффективное внутрирезонаторное нели нейно–оптическое смешение пучков на указанных длина волн в нелинейном кристалле с регулярной доменной структурой [2], с генерацией на разностной частоте, лежащей в среднем (дальнем) ИК диапазоне частот [3].

Целью работы является изучение влияния нелинейно-оптического взаи модействия на основные параметры излучения среднего ИК диапазона и двух частотного излучения лазера при изменении мощности накачки и длины нели нейного кристалла.

Математическая модель лазера пред полагает самосогласованное решение сис темы уравнений динамики лазера [4] и уравнений, описывающих трехволновое не линейно-оптическое взаимодействие [5].

На рис.1 представлена зависимость мощности двухчастотного излучения и ге нерации в среднем ИК диапазоне на длине волны ~ 17 мкм от мощности накачки. Ха рактер зависимостей можно объяснить сле дующим образом. В процессе нелинейного Рис.1. Зависимость мощности двух частотного излучения (коротковолно- преобразования каждый фотон коротковол вое – 1 и длинноволновое – 2) и гене- нового излучения порождает два фотона:

рации в среднем ИК диапазоне (длина длинноволнового излучения и излучения на волны ~ 17 мкм) (3) от мощности на- разностной частоте. Вследствие этого, качки мощность коротковолнового излучения становится меньше по сравнению со случаем отсутствия нелинейного взаимо действия в лазере (предполагающем линейное нарастание мощности двухчас Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых тотного излучения при увеличении мощности накачки), мощность длинновол нового возрастает, и порождается излучение на разностной частоте, лежащей в среднем (дальнем) ИК диапазоне.

На рис.2 показана зависимость мощ ности излучения, генерируемого лазером от длины нелинейного кристалла. По мере увеличения длины нелинейного кристалла процесс передачи энергии от коротковол нового излучения длинноволновому и из лучению на разностной частоте становится более эффективным: мощность коротко волнового излучения убывает. Первона чально мощность длинноволнового излуче ния возрастает, вследствие уменьшения Рис.2. Зависимость мощности излуче эффективных потерь на этой длине волны ния лазера от длины нелинейного за счет передачи энергии от коротковолно- кристалла вого излучения. Но при некоторой длине кристалла эффективные потери длинноволнового излучения достигают своего минимума (максимум на кривой 2) и начинают возрастать (участок спада на кривой 2), что обусловлено уменьшением числа фотонов коротковолнового из лучения (кривая 1), и, как следствие, меньшим количеством длинноволновых фотонов, появляющихся при нелинейном преобразовании. Этим же объясняет ся характер зависимости мощности излучения в среднем ИК диапазоне (кривая 3).

Проведенный анализ важен для создания эффективного генератора сред него (дальнего) ИК диапазона на основе двухчастотного ЛВВР.

Библиографический список 1. Leinonen T., Morozov Yu. A., Harkonen A., Pessa M. // IEEE Phot. Techn. Lett. 2010. Vol. 17.

P. 2508.

2. Levi O. et al. // Opt. Lett. 2009. Vol. 27. P. 2091.

3. Морозов Ю. А., Морозов М. Ю., Красникова И. В. // Письма в ЖТФ. 2011. Т. 37, вып. 23.

С. 53.

4. Морозов М. Ю., Морозов Ю. А., Красникова И. В. // Радиотехника и электроника. 2010.

Т.55, вып. 10. С. 1243.

5. Liu X., Zhang H., Zhang M. // Opt. Express. 2010. Vol. 10. P.83.

98 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК АМОРФНОГО КРЕМНИЯ ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ МАЛОЙ МОЩНОСТИ Д. В. Нефедов1, А. А. Сердобинцев1,2, А. В. Маркин Саратовский филиал ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского E-mail: nefedov_dv@rambler.ru Получение нанокристаллического кремния в аморфных кремниевых пленках возможно различными путями (термическая кристаллизация, ионная имплантация и т.д.). Одним из наиболее интересных и перспективных методов является кристаллизация аморфного кремния под действием импульсного ла зерного излучения. Это связано с уменьшением размеров приборов и усложне нием интегральных схем, когда локальный характер лазерных обработок, по зволяющих модифицировать определенные микроучастки, приобретает все большую практическую ценность, в том числе для применения в производстве широкоформатных ЖК–дисплеев, элементов энергонезависимой памяти и др.

[1]. В то же время практически не уделено внимание воздействию лазерного излучения малой мощности на структуру тонких аморфных пленок.

Исходную пленку аморфного гидрогенизированного кремния толщиной порядка 80 нм (a-Si:H) осаждали на подложку из стекла методом разложения моносилана (SiH4) в СВЧ плазме газового разряда низкого давления, как описа но в [2]. Пленки аморфного кремния толщиной порядка 100 нм (a-Si) были по лучены методом магнетронного распыления, как описано в [3].

Регистрацию спектров комбинационного рассеяния света (КРС) и лазер ное воздействие осуществляли с помощью зондовой нанолаборатории Ntegra Spectra. В качестве источника излучения использовали твердотельный лазер с длиной волны 473 нм и максимальной выходной мощностью 35 мВт.

После аппроксимации полученных спектров было обнаружено, что мак симум аморфного пика исходной пленки a-Si:H (рисунок, а, сплошная линия) находится в области 471 см–1, ширина пика на полувысоте составляет 62 см–1.

Лазерное воздействие с мощностью излучения 35 мВт привело к смещению пи ка в область 518 см–1 (рисунок, а, пунктирная линия) и уменьшению его шири ны на полувысоте до 11,6 см–1. Что касается пленки a-Si, то пик, характери зующий аморфную фазу (рисунок, б, сплошная линия), находится в области см–1 и имеет ширину на полувысоте 74,3 см–1. После воздействия лазерным из лучением (рисунок, б, пунктирная линия) пик сместился в область 519 см–1, а его ширина на полувысоте составила 12,7 см–1.

Смещение пика спектра КРС в область больших волновых чисел и уменьшение его ширины свидетельствует о возникновении областей, сформи рованных из нанокристаллов кремния [4].

Согласно [5], по расположению пиков в области 520 см–1 можно рассчи тать средний размер нанокристаллитов кремния по формуле:

d = 2(B/)1/2, (1) 2 – где В=2 нм *см, – разность между пиком, характерным для объемного кристаллического кремния (521 см–1) и пиком нанокристаллического кремния.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых В случае a-Si:H максимум пика приходится на область 518 см–1, средний размер кристаллита, рассчитанный по формуле (1), будет составлять 5,13 нм. Для пленки a-Si максимум пика находится в области 519 см–1, и размер кристаллита составил 6,28 нм.

I, a.u.

I, a.u.

250 300 350 400 450 500 550 600 650 100 200 300 400 500 600 700 800 900 - Raman shift, cm - Raman shift, cm а б Спектры КРС пленки a–Si:H, полученной в СВЧ плазме а), пленки a–Si, полученной магне тронным распылением б), исходная пленка – сплошная линия, пленка после лазерного воз действия мощностью 35 мВт – пунктирная линия Концентрацию нанокристаллитов в данной точке можно рассчитать по формуле [5] (2) Xc = Ic/(Ic + I), где Ic и Ia – интенсивности кристаллической и аморфной компонент, соответст венно, определяются из спектров пленок, подвергнутых лазерному воздействию, – коэффициент рассеяния, который для кристаллитов в не сколько нанометров принимается равным 1. Таким образом, концентрация на нокристаллической фазы в пленке a-Si:H будет составлять порядка 81%, а в пленке a-Si – 84%.

Полученные результаты свидетельствуют о возможности формирования кремниевых нанокристаллитов в пленках как аморфного, так и аморфного гид рогенизированного кремния под действием непрерывного лазерного излучения малой мощности. Подобный метод позволяет создавать в строго определенных частях пленки, массивы и непрерывные цепочки нанокристаллитов кремния, окруженных аморфной матрицей, что является необходимым условием для ря да применений.

Библиографический список 1. Качурин Г. А., Черкова С. Г. и др. // ФТП. 2008. Т. 42, № 2. С. 181.

2. Нефедов Д. В., Реснянский И. К., Шаныгин В. Я., Яфаров Р. К. // Актуальные проблемы электронного приборостроения: материал. междунар. науч.-техн. конф. Саратов, 2008. С.

118.

3. Митин Д. М., Сердобинцев А. А. // Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физи ка : тез. докл. VI Всерос. конф. молодых ученых. Саратов, 2011. С. 33.

4. Казанский А. Г., Теруков Е. И. и др. // ФТП. 2011. Т. 45, № 4. С. 518.

5. Wu X. L. Siu G. G., Tong S. // Appl. Phys. Lett. 1996. Vol. 69, № 4. P. 523.

100 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

НОВЫЕ КОМПЛЕКСЫ ЦИНКА С СУЛЬФАНИЛАМИНОЗАМЕЩЕННЫМИ ЛИГАНДАМИ КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СИСТЕМ ОСВЕЩЕНИЯ С. Л. Никитенко, М. Г. Каплунов, И. К. Якущенко Институт проблем химической физики РАН, Черноголовка E-mail: nikitenkosl@mail.ru Органические светодиоды перспективны в качестве энергоэффективных и безопасных источников освещения. И интерес к этой теме в научных публика циях в мире по-прежнему очень высок.

Конструктивно светодиод на основе органических материалов представ ляют собой многослойную тонкопленочную (толщина каждого слоя порядка нескольких десятков нанометров) гетероструктуру, содержащую различные ор ганические и неорганические материалы. Принципиальная схема типичного ор ганического электролюминесцентного устройства, применявшаяся в настоящей работе, показана на рис. 1.

Рис. 1. Схема электролюминесцентного устройства Был синтезирован ряд комплексов цинка с сульфаниламинозамещенными лигандами. Структурные формулы этих комплексов показаны на рис. 2.

Рис. 2. Структурные формулы комплексов цинка с сульфаниламинозамещенными лигандами: a – Zn(TSA–BTZ)2;

b – Zn(POPS–BTZ) Этот новый класс металлокомплексов подходит для изготовления органи ческих светодиодов и обладает рядом интересных свойств, в частности, не обычным спектром излучения в электролюминесцентных устройствах с неко торыми дырочно-транспортными материалами из-за образования эксиплексов, что позволяет изготавливать светодиоды с цветовыми характеристиками близ кими к белому, хотя сами комплексы излучают в синей области. Пример спек тров электролюминесценции и фотолюминесценции показаны на рис. 3. Из ри сунка видно, что с дырочно-транспортным слоем CBP проявляется собственное Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых излучение комплекса, а с PTA и NPD появляется дополнительная эксиплексная полоса.

PTA (n=8–9) б а –NPD N N CBP Рис. 3. Спектры электролюминесценции комплекса Zn(TSA–BTZ) в светодиодах с различными дырочно–транспортными слоями (а), вольт–амперные харак теристики этих же светодиодов при освещении светом со спектральной характеристикой АМ1.5 (100 мВт/см2) (б) и структурные формулы материалов дырочно–транспортных сло ёв.

Установлено, что материал дырочно-транспортного слоя имеет решающее значение для образования эксиплексов. Производные триариламина, по видимому, самый подходящий материал для образования эксиплексов c пред ставленными комплексами. Кроме того, установлено, что эксиплексные полосы в спектрах ЭЛ исчезают, если в дырочно-транспортном материале отсутствуют атомы азота аминогрупп.

Также показано, что электролюминесцентные структуры на основе изу ченных комплексов обладают двойной функцией: электролюминесценцией и фотовольтаическими свойствами. Образование эксиплексов влияет на фоточув ствительность. Плотность фототока в системах с эксиплексами значительно выше.

102 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ РАБОЧЕГО ГАЗА НА ФОРМИРОВАНИЕ ТЕКСТУРЫ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ПЛЕНОК ЖЕЛЕЗА Ю. В. Никулин, А. С. Джумалиев, Ю. А. Филимонов Саратовский филиал ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН E-mail: yvnikulin@gmail.com Известно, что величина магнитных параметров пленки может определять ся микроструктурой пленки и, в частности, ее текстурой. Ранее была проде монстрирована возможность управления текстурой пленки Fe, получаемой ме тодом магнетронного распыления на постоянном токе, за счет выбора темпера туры подложки и температуры отжига пленки [1]. Однако возможность управ ления текстурой и магнитными свойствами пленок Fe за счет изменения давле ния рабочего газа ранее не обсуждалась. Целью данной работы стало изучение влияния давления рабочего газа в диапазоне 0.08…1 Па на формирование тек стуры и магнитные свойства пленок Fe.

Напыление пленок проводилось методом магнетронного распыления на постоянном токе на подложки Si/SiO2 при комнатной температуре. Напряже ние на мишени составляло –480 В. Скорость напыления варьировалась в диапа зоне 15…24 нм/мин в зависимости от давления рабочего газа аргона (Ar).

Расстояние от мишени до подложки составляло 75 мм. В работе исследовались пленки толщиной 100 нм. По данным рентгеноструктурного анализа (рис. 1), пленки Fe являются текстурированными с О. Ц. К. кристаллической решеткой.

Понижение давления аргона от 1 до 0.15 Па ведет к изменению текстуры рас тущей пленки от (110) к (200) и сопровождается уменьшением коэрцитивной силы Нс и ширины линии ферромагнитного резонанса (ФМР) H почти на по рядок, а также увеличением эффективной намагниченности насыщения 4M почти в 1.5 раза (рис. 2). Уменьшение Нс, H и увеличение 4M с уменьшени ем давления рабочего газа с 1 до 0.15 Па может быть связано с улучшением кристалличности и структурной однородности пленки.

Рис. 1. Дифрактограммы пленок Fe Рис. 2. Зависимости коэрцитивной силы Hc, толщиной 100 нм, выращенных коэффициента прямоугольности петли гисте при различном давлении рабочего резиса Mr/Ms, эффективной намагниченности насыщения 4M и ширины линии ФМР H газа пленок Fe от давления рабочего газа Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых Изменение текстуры пленок с изменением давления рабочего газа обу словлено изменением энергетических процессов, происходящих в пространстве между мишенью и подложкой. При давлении аргона 1 Па и 0.1 Па средняя длина свободного пробега атомов Fe составляет около 5 и 70 мм соответствен но. Поэтому при давлении аргона 1 Па атомы Fe долетают до подложки с поте рей части энергии из-за столкновений с атомами и ионами рабочего газа, что приводит к уменьшению их миграционной способности по подложке. В усло виях ограниченной миграционной способности энергетически более выгодным и быстрым процессом будет формирование элементарных зародышей из 3 ато мов, обладающих наибольшей энергией связи [2]. Разрастание таких агломера тов приводит к формированию зерен с плотноупакованной (110) кристалличе ской ориентацией, обладающей минимальной энергией поверхности. В случае напыления пленки при давлении аргона 0.1 Па атомы Fe долетают до подлож ки почти без столкновений с атомами Ar. В этом случае их энергии достаточно, чтобы длительное время мигрировать по поверхности подложки и, наряду с кристаллитами (110), формировать элементарные зародыши (состоящие из атомов) с ориентацией (100). С учетом того, что энергия активации поверхно стной диффузии для плоскости Fe(100) составляет Esd~0.6 эВ, а для плоскости Fe (110) Esd~0.25 эВ [3], то формирование даже небольшого числа зерен с (100) ориентацией приведет к их быстрому разрастанию и в итоге к формированию текстуры (200).

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты № 11-07 12081, № 09-07-00186 и № 11-07-00233), ФЦП «Научные и научно– педагогические кадры инновационной России» (госконтракты № П485 и 14.740.11.0077), проекта Правительства России для государственной под держкинаучных исследований проводимых под руководством ведущих ученых в российских вузах (проект № 11.G34.31.0030).

Библиографический список 1. He S. H., Zha C. L., Ma B., Zhang Z. Z., Jin Q. Y. // JMMM. 2007. Vol. 310. P. 2656.

2. Zhilin Li, Huibin Xu, Shengkai Gong // J. Phys. Chem. B. 2004. Vol. 108. P. 15165.

3. Changqing Wang, Dahu Chang, Chunjuan Tang // J. of Modern Physics. 2011. № 2. P. 1067.

104 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

КОМПЛЕКСНАЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ ДИНАМИКА В НЕАВТОНОМНОЙ НЕГЛАДКОЙ НЕЛИНЕЙНОЙ КОЛЬЦЕВОЙ СИСТЕМЕ М. А. Обычев1, О. Б. Исаева1, Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского Саратовский филиал ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН E-mail: krapivnik@list.ru В работе исследуется возможность реализации феноменов комплексной аналитической динамики [1] в кольцевой системе, изображенной на рис.1. Сис тема функционирует следующим образом. На выходе из узла 1 после n–го про хождения кольца пусть имеем сигнал Zn. Это комплексная величина – медлен ная комплексная амплитуда, характеризующая интенсивность сигнала и его фа зу. Допустим, что сигнал монохромный и его частота равна. После узла сигнал попадает в отрезок слабо-нелинейной среды с дисперсией длиной R1, в котором преобразуется – в нем, например, могут возникнуть составляющие на удвоенных частотах. Далее на пути сигнала стоит фильтр, который пропускает через себя лишь компоненты на частотах 2. После этого сигнал отражается от узла 2, где к нему добавляется опорный сигнал D на частоте. На отрезке меж ду вторым и третьим узлами снова имеется нелинейная среда длины R2, прохо дя через которую сигналы (пришедший из фильтра на частоте 2 и добавлен ный снаружи на частоте ) взаимодействуют. Результат на выходе из нелиней ной среды проходит сквозь фильтр, где из него отделяются компоненты на час тоте. На узле 3 происходит введение добавочного сигнала C на той же часто те. В результате после прохождения через четвертый узел, сигнал замыкает круг. У него частота, как и при предыдущем прохождении кольца, а интен сивность и фаза будут характеризоваться некой новой комплексной величиной Zn+1. Найдя зависимость Zn+1=F(Zn), мы фактически построим комплексное ото бражение.

Рис. 1. Схема кольцевой системы Преобразование сигнала внутри нелинейной среды определяется выраже ниями [2] Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых & i a = a * b, i b = a 2, (1) & где a1 и a2 – медленные комплексные амплитуды компонент сигнала на часто тах и 2 соответственно.

Как показало численное моделирование (рис.2), в системе может реализо вываться динамика, приближенно соответствующая поведению комплексных аналитических отображений – реализуется такой феномен, как множество Ман дельброта, на плоскости комплексного параметра. Исследование величины раз ности между двумя наибольшими показателями Ляпунова дало возможность определять степень приближенности динамики к комплексной аналитической.

Рис 2. Карты старшего ляпуновского показателя (а, б) и разности между двумя наибольшими ляпуновскими показателями (в, г) при следующих значениях параметров: D = 3, R1 = R2 = 1.0, 1 = 0.01, 1 = 1.0, 2 = 1.0, 2 = 0.01 (а, в) и 1 = 0.05, 1 = 1.0, 2 = 1.0, 2 = 0.1 (б, г) Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 2-02 000342 и № 12-02-31342).

Библиографический список 1. Peitgen H.O., Richter P. H. The beauty of fractals. Images of complex dynamical systems.

Springer–Verlag, 1986.

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

106 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕДОМОЙ СИСТЕМЫ НА УСТАНОВЛЕНИЕ ОБОБЩЕННОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ А. С. Павлов Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского E-mail: murderrer@bk.ru Исследование хаотической синхронизации связанных динамических сис тем является в настоящее время одним из актуальных направлений нелинейной динамики. Интерес к этому явлению обусловлен как большим фундаменталь ным значением его исследования, так и возможностью применения различных его типов в физиологии, медицине, для скрытой передачи информации, а также в других областях науки и техники [1–3].

Одним из наиболее интересных типов хаотической синхронизации явля ется режим обобщенной синхронизации [4]. Как правило, он вводится в рас смотрение для системы двух однонаправленно связанных хаотических осцил ляторов, ведущего xd(t) и ведомого xr(t), и означает наличие функционального соотношения xr(t) = F[xd(t)] между их состояниями. Интересным представляется вопрос о возможности установления этого режима в том случае, когда ведомая система демонстрирует периодическое поведение. При этом понятно, что ха рактеристики ведомой системы должны оказывать существенное влияние на установление синхронного режима. Однако методы его диагностики должны остаться неизменными [5, 6].

В качестве объекта исследования в работе выбрана система двух однона правленно связанных осцилляторов Ресслера. Значения управляющих парамет ров выбраны таким образом, чтобы в ведущей системе наблюдалась хаотиче ская динамика, а в ведомой системе – периодическая. Данная модель в безраз мерном виде описывается следующей системой дифференциальных уравнений:

xd = d y d z d, & y d = d xd + 0.15 y d, & z d = 0.2 + z d ( xd 10), & (1) xr = r y r z r + ( xd xr ), & y r = r xr + a y r, & z r = 0.2 + z r ( xr 10), & где параметр характеризует величину связи между осцилляторами. Управ ляющий параметр ведомой системы r = 0.95, характеризующий основную час тоту колебаний, был фиксирован, а аналогичный параметр ведущей системы d варьировался в диапазоне от 0.86 до 1.04 для того, чтобы задать расстройку взаимодействующих осцилляторов. При выборе управляющего параметра ве домой системы а = 0.08 в системе реализуется цикл периода 2, аналогично при а = 0.09 – цикл периода 4, при а = 0.094 – цикл периода 8.

На рисунке показано расположение границы обобщенной синхронизации Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых системы (1) на плоскости управляющих параметров (d,). Линия 1 соответст вует границе установления режима обобщенной синхронизации при а = 0.08, линия 2 – при а = 0.09, а линия 3 – при а = 0.094.

Границы возникновения режима обобщенной синхронизации при а = 0.08 (линия 1);

а = 0.09 (линия 2);

а = 0.094 (линия 3) для двух однонаправленно связанных осцилляторов Ресслера (1) на плоско сти управляющих параметров (d,) Из рисунка видно, что чем проще режим, реализующийся в системе, тем ниже пороговое значение параметра связи, соответствующее установлению синхрон ного режима. Полученные результаты объяснены при помощи метода модифи цированной системы [7].

Работа выполнена при финансовой поддержке ФЦП «Научные и научно педагогические кадры инновационной России» на 2009 – 2013 годы.

Библиографический список 1. Пиковский А. С., Розенблюм М. Г., Куртс Ю. Синхронизация. М.: Техносфера. 2003.

2. Короновский А. А., Москаленко О. И., Храмов А. Е. // УФН. 2009. Т. 179, № 12. С. 1281.

3. Sitnikova E.Yu., Hramov A.E., Grubov V.V., Ovchinnikov A.A., Koronovskii A.A. // Brain re search. 2012. Vol. 1436. P. 147.

4. Rulkov N. F., Sushchik M. M., Tsimring L. S., Abarbanel H. D. I. // Phys. Rev. E. 1995. Vol.

51, № 2. P. 980.

5. Abarbanel H. D. I., Rulkov N. F., Sushchik M. M. // Phys. Rev. E. 1996. Vol. 53, № 5. P. 4528.

6. Pyragas K. // Phys. Rev. E. 1997. Vol. 56, № 5. С. 5183.

7. Hramov A. E., Koronovskii A. A. // Phys. Rev. E. 2005. Vol. 71, № 6. P. 067201.

108 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРА ДЕФЕКТА ПЕРИОДИЧЕСКОЙ РЕШЁТКИ МАГНОННОГО КРИСТАЛЛА НА ФОРМИРОВАНИЕ ДЕФЕКТНЫХ МОД В ЗАПРЕЩЁННЫХ ЗОНАХ В СПЕКТРЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ МАГНИТОСТАТИЧЕСКИХ ВОЛН Е. С. Павлов1, С. Л. Высоцкий1, Ю. А. Филимонов1, С. А. Никитов2, Саратовский филиал ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, Москва Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского E-mail: gekapavlov@gmail.com Интерес к исследованиям магнонных кристаллов с дефектами обусловлен возможностью возбуждения в запрещённых зонах дефектных мод (ДМ), кото рые могут использоваться для усиления нелинейных эффектов, в СВЧ генера торах, для фильтрации сигналов [1].

В работе экспериментально исследуется распространение поверхностных магнитостатических волн (ПМСВ) в одномерных магнонных кристаллах (МК) с дефектами на основе пленок ЖИГ с вытравленной на поверхности периодиче ской решёткой канавок глубиной d 1.8 µm, шириной Lg 80 µm и периодом решетки 150 µm. В центральной области решетки каждого из образцов МК был внедрен дефект либо в виде дефектной канавки шириной Ld Lg, g Ld ng / 2 ( n g =2,3,4), либо в виде дефектной микрополоски LС LС, LС LС, d d g Ld nС / 2 ( nS =2,3,4,7,8) и один образец МК с шириной дефектной микро С полоски Ld / 6 25 µm LС, который можно рассматривать как скачок фа C зы решетки на [2] или как возмущение, вносимое в центр дефектной канавки шириной Ld.g В спектрах коэффициентов отражения S11 и прохождения S21 сигнала ПМСВ независимо от расположения дефекта между антеннами наблюдались запрещённые зоны B1 и B2, связанные с брэгговским резонансом 2 = mm, где m – длина волны ПМСВ, m = 1,2 [3].

Поведение характеристик S21 и S11 зависело от соотношения ширины де фекта Ldg,С и периода кристалла. В случае, когда выполнялось соотношение Ld,С N, где N – целое, то в полосах поглощения B1,2 спектра передачи S21 на g блюдались узкие полосы прохождения сигнала ПМСВ, одновременно со сни жением уровня отраженного сигнала S11, типа показанных на рисунке, а, что указывает на формирование в запрещенной зоне дефектной моды. Такая си туация отвечает условию возбуждения брэгговского резонатора [4] длиной L = Ld.С, когда на его длине укладывается целое число N полуволн N N = 2 L.

g При L = n возбуждаются моды резонатора с номерами N = m n, для которых волновые числа k N = 2 / N = N / L = N /(n) = m /. В случае, когда ширина дефекта превышала период МК Ld, s, зависимости S21 и S11 имели вид анало g гичный случаю решётки без дефекта (рисунок, б).

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых (a)– Ld 150 µm, (б)– Спектры коэффициентов отражения – S11 и передачи – S21 c Ld 225 µm, (в)– Ld / 6 25 µm. На вставках показано распределение намагниченности c c для брэгговского резонатора длиной Ld 150 µm в случае возбуждения дефектных мод c в первой и второй запрещенных зонах В случае «узкой» дефектной микрополоской Ld / 6 25 µm LС (ри С сунок в) ДМ формируются в полосах B1 и B2. Эффективность возбуждения ДМ для полосы поглощения B2 оказывается выше за счёт симметричного положе ния микрополоски и более сильного влияния на формирование ДМ с пучностью намагниченности по середине канавки и слабого влияния на распределение стоячей волны в ДМ, имеющих узел в центре.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты № 11 07-00233-a, № 11-07-12081-офим, № 11-07-12052-офим, № 12-07-00203-а);

ФЦП «Научные и научно–педагогические кадры инновационной России» (про екты № П556, № 14.740.11.0077);

РАН (Программа «Основы нанотехнологий и наноматериалов»);

Правительства РФ для государственной поддержки науч ных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в российских вузах (проект № 11.G34.31.0030);

Программы исследований в рамках Европей ского Союза (проект № 247556 (NoWaPhen)).

Библиографический список 1. Maeda A., Susaki M. // IEEE Trans. MAG-42. 2006. P. 3096.

2. Песков Н. И., Гинзбург Н. С., Каминский А. А. и др. // Письма в ЖТФ. 1999. Т. 25, вып.

11. С.19.

3. Sykes C. G, Adam J. D., Collins J. H. // Appl. Phys. Lett. 1976. Vol. 29, № 6. P. 388.

4. Гуляев Ю. В., Никитов С. А., Плесский В. П. // ФТТ. 1980. Т. 22. С. 2831.

110 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

ТУННЕЛЬНЫЙ ПЕРЕХОД НА ОСНОВЕ ЛОКАЛЬНОГО АНОДНОГО ОКИСЛЕНИЯ А. Ю. Павлова1,2, Ю. В. Хивинцев3, Ю. А. Филимонов1,3, N. Tiercelin2, P. Pernod Саратовский государственный технический университет им. Ю. А. Гагарина Ecole centrale de Lille, Villeneuve d’Ascq Саратовский филиал ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН E-mail : anastasia.pavlova.1988@gmail.com В настоящее время одним из методов создания наноструктур является сканирующая зондовая литография (СЗЛ). Один из методов СЗЛ – локальное анодное окисление (ЛАО) материала, основанное на электрохимической реак ции под воздействием разности потенциалов между зондом атомно–силового микроскопа (АСМ) и материалом [1]. Таким образом, с помощью ЛАО можно создавать планарные туннельные барьеры ферромагнетик–изолятор– ферромагнетик [2]. Целью данной работы было создание такого туннельного барьера на пленке никеля и измерение его электрических характеристик.

В качестве образца использовалась микрополоска на основе пленки нике ля толщиной ~ 3 нм и шириной 2 мкм на подложке из стекла с золотыми кон тактными площадками. Для проведения ЛАО использовался АСМ MultiMode в полуконтактном режиме работы. Вольт–амперные характеристики (ВАХ) изме рялись до и после окисления при комнатной температуре и при температуре жидкого азота (77К), так как по результатам предшествующих исследований нелинейность ВАХ для туннельного барьера проявляется только при низких температурах [2].

Рис. 1 демонстрирует АСМ изображение после процесса ЛАО. Была по лучена полоса окисла шириной ~ 300 нм. Высота окисленного участка относи тельно поверхности никелевой пленки составила ~ 10 нм.

Рис. 1. АСМ изображение микрополо сы никеля после локального анодного окисления ВАХ микрополосы никеля непосредственно после изготовления пред ставлены на рис. 2, а. Характеристика линейна, что характерно для металла, а при понижении температуры показывает понижение сопротивления, что также показывает металлические свойства микрополосы. ВАХ после проведения ЛАО представлены на рис. 2, б. Видно, что сопротивление микрополосы при комнат Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых ной температуре возросло примерно в 20 раз по сравнению с сопротивлением до окисления. Также можно видеть, что при температуре 77 К характеристика стала нелинейной, причем сопротивление с понижением температуры увеличи лось. Такое поведение ВАХ характерно для туннельного перехода.

Таким образом, в ходе данной работы с помощью ЛАО на микрополосе никеля был успешно получен туннельный переход.

а б Рис. 2. ВАХ микрополосы никеля до (а) и после (б) локального анодного окисления (пунктирная линия – 300К, сплошная – 77К) Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты № 09-07 00186 и № 11-07-00233) и ФЦП «Научные и научно–педагогические кадры ин новационной России» (госконтракт № П485).

Библиографический список 1. Garsia R., Martinez R.V., Martinez J. // Chem. Soc. Rev. 2006. Vol. 35. P. 29.

2. Shirakashi J., Takemura Y. // J. Magn. Magn. Mater. 2004. Vol. 272–276. P. 1581.

112 «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»

ЭФФЕКТ УВЕЛИЧЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ МЕТОДА НЕЛИНЕЙНОЙ ГРЕЙНДЖЕРОВСКОЙ ПРИЧИННОСТИ С РОСТОМ УРОВНЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ШУМА Ф. Б. Парамонов, И.В. Сысоев Саратовский государственный университет им. Н. Г Чернышевского E-mail: pheodor.paramonov@gmail.com Введение. Для определения связанности двух систем используется метод нелинейной грейнджеровской причинности [1]. Для любого анализа экспери ментальных данных важным вопросом является учёт измерительных шумов [2], [3]. Целью нашей работы является исследование зависимости основного пока зателя метода нелинейной грейнджеровской причинности – улучшения прогно за от уровня измерительного шума при различных уровнях связи и режимах по ведения на эталонных примерах.

Метод нелинейной грейнджеровской причинности. На первом этапе строится собственная модель (1):

xn = f xn l,xn 2l,…,x,c s +, (1) n Ds l где f – аппроксимирующая функция, l – лаг модели, Ds – собственная размер ность модели, c s – неизвестные коэффициенты, а S2 – среднеквадратичная ошибка прогноза собственной модели Следующим шагом строится совместная модель (2):

x n = g( x n 1, x n 2l,…, x n D l, y n l, y n 2l,…, y n D l, c j )+ nj, (2) s a где Da – размерность добавки, c j – коэффициенты совместной модели, S2 – среднеквадратичная ошибка прогноза совместной модели.

В качестве количественной меры воздействия используется PI – улучше ние прогноза, определяемое по формуле (3):

j PI = 1 (3).

s PI = 0 в случае, если данные из ряда Y не помогают предсказывать динамику системы X, т. е. 2 = s2. PI достигает 1, если динамика Х полностью описыва j ется совместной моделью ( j = 0 ), но не описывается индивидуальной.

Численный эксперимент. Генерировались два временных ряда от двух отображений последования, связанных однонаправленно с коэффициентом свя зи ;

использовались как идентичные отображения, расстроенные по парамет рам, так и различные. В случае ненулевой связи при отсутствии шума величина PI = 1, при нулевой силе связи PI = 0. Ожидалось, что величина PI будет моно тонно спадать с ростом, однако было выявлено наличие локального экстре мума для разных значений и.

Тезисы докладов VII Всероссийской конференции молодых ученых Модели, используемые в численном моделировании:

1. Отображение Эно, воздействующее на отображение Эно:

xn+1 = 1 ax xn bx xn 1 + yn, (4) yn+1 = 1 a y yn by yn 1.

Коэффициенты выбирались из следующих диапазонов:

ax = 0.3 1.38, bx = 0.2, a y = 1.8, by = 0.05, a y = 1.15 ;

2. Отображение Эно, воздействующее на отображение окружности:

xn+1 = xn + x + k x sin ( xn ) + yn, (5) yn+1 = 1 a y yn by yn 1.

Коэффициенты выбирались из следующих диапазонов:

k x = 1.95 2.25,3.37 3.50, a y = 1.3, by = 0.2, a y = 1.3, by = 0.25, a y = 1.3, by = 0.25.

Наблюдаемый эффект увлечения PI на рис. 1 и рис. 2 можно объяснить тем, что с ростом среднеквадратичного отклонения шума совместная ошибка растет медленнее, чем индивидуальная.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





<

 
© 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.