Наноэлектроника

Монографии

В монографии подробно рассмотрены вопросы проектирования и применения, а также технологические аспекты производства разнообразных микроэлектромеханических устройств: переключателей, регулируемых индукторов и конденсаторов, фильтров, фазовращателей, линий передач и антенн, приведены преимущества и недостатки каждой отдельной конструкции и указаны способы их оптимизации. Целая глава посвящена такой важной теме, как монтаж микросистем, где обсуждаются методы построения корпусов микросистем и способы их сборки. Детальное описание методов изготовления микроустройств, как традиционных, применяемых в электронной промышленности, так и современных, разработанных специально для микросистем, делает книгу особенно ценной для специалистов. В 1982 г. сотрудник фирмы IBM К. Петерсон по новому взглянул на кремний, увидев в нём не только полупроводниковый, но и конструкционный «механический» материал. Появление миниатюрных устройств, в которых гальванические (электрические) подсистемы интегрируются на микроуровне с механическими, породило новое направление, получившее с 1987 г. аббревиатуру MEMS (МЭМС) (микроэлектромеханические системы).
Монография посвящена рассмотрению проблем и возможностей использования кремния для создания приборов и устройств наноэлектроники и нанофотоники. Даны представления о квантоворазмерных эффектах, возможности их проявления в кремниевых элементах и структурах, а также физических ограничениях.
Монография всеобъемлюще отражает самые последние сведения в области изучения и применения нанотрубок за последние двадцать лет. Приведена информация о методах их получения, структуре, электронных, оптических, механических, магнитных и эмиссионных свойствах. Описаны во многом удивительные изобретения, полученные с помощью этих новых материалов: одноэлектронный, полевой и квантовый нанотранзисторы, химические сенсоры, источники оптического и рентгеновского излучения, логические элементы, ячейки памяти и даже радиоприемник на одной-единственной углеродной нанотрубке. Значительное внимание уделено расчетам электронного строения нанотрубок с помощью метода линеаризованных присоединенных цилиндрических волн. Один из разделов книги посвящен новому направлению в науке — наноэлектромагнетизму.
В книге рассматриваются важнейшие особенности функциональных наноматериалов, включая их структуру, физические свойства, методы синтеза и исследования, описываются примеры использования наноматериалов для создания наноэлектромеханических систем, разнообразных устройств нано- и молекулярной электроники, а также магнитных носителей информации. Книга является одним из немногих учебных пособий, предназначенных для фундаментальной междисциплинарной подготовки в области нанотехнологии и наноматериалов, включая студентов, аспирантов и научных сотрудников классических, технических и технологических университетов, вовлеченных в решение наиболее актуальных нанотехнологических проблем.
В данной книге подробно описаны основные физические концепции, связанные с нанонаукой и нанотехнологиями, и возможности создания на их основе микроэлектронных и оптоэлектронных приборов нового поколения. В настоящее время издается много книг по новейшим разделам нанонауки, но почти отсутствуют учебники и пособия для студентов-старшекурсников и аспирантов, связанных с нанонаукой. Предлагаемая книга восполняет этот пробел, так как представляет собой ценное учебное и справочное пособие для студентов, специализирующихся в физике, материаловедении и некоторых других технических дисциплинах. Кроме того, книга может представить интерес для ученых и инженеров-практиков, желающих глубже понять принципы нанонауки и нанотехнологии.
Ежемесячному междисциплинарному теоретическому и прикладному научно-техническому журналу «Нано- и микросистемная техника» исполнилось пять лет. Наиболее цитируемые статьи, опубликованные в журнале с ноября 1999 г. по март 2005 г., сгруппированы в соответствии с названием рубрик и позволяют проследить развитие от микро- к наносистемной технике в России. В книге рассмотрены общие вопросы, технологии формирования наноструктур, методы исследования наноструктур, метрологическое обеспечение, основы технологии, моделирование и конструирование компонентов нано- и микросистемной техники, перспективы их применения. Монография представляет интерес для ученых, инженеров и преподавателей высшей школы, аспирантов и студентов, специализирующихся в области микро- и наноэлектроники, микро- и нанотехнологии, микро- и наноситемной техники.
Монография посвящена основам науки наноэлектроники и основным положениям технологии получения наноэлектронных элементов. В работе рассматриваются методы исследования и анализа различных наноструктур.
В книге рассматриваются результаты некоторых исследований углеродных наноструктурированных материалов, в частности: наноструктурированного кремния и кремниевых композитов, технологии их получения, свойства, области применения; обобщаются исследования самоорганизованных наноразмерных структур, а именно: фуллеренов, углеродных нанотрубок, алмазоподобных пленок, графена.
Прогресс в микроэлектронике связывают с уменьшением линейных размеров функциональных элементов. Если их размеры становятся порядка нанометров, то существенными являются квантовые эффекты, принципиально еняющие физику работы. Созданием таких элементов и интегральных квантовых схем на их основе занимается нанотехнология. В книге изложены физические основы зондовой нанотехнологии на базе сканирующих туннельных и атомно – силовых микроскопов, показаны основные достижения, обсуждаются проблемы требующие решения.
В книге дан анализ современного состояния и тенденций развития вакуумной микро- и наноэлектроники. Рассмотрены физико-химические основы процесса создания нового класса автоэмиссионных наноструктур на базе нанопористого анодного оксида алюминия. Приведены результаты исследований их геометрических параметров, элементного состава и эмиссионных характеристик. Представлена принципиально новая интегральная технология создания наноструктурных автоэлектронных микроприборов и систем их межсоединений на основе тонких пленок вентильных металлов и их анодных оксидов. Изложены физические основы процедуры моделирования и расчета характеристик этих микроприборов. Приведены их экспериментальные и расчетные характеристики.
В книге описаны системы волоконно-оптических датчиков, кот. могут измерять температуру, деформацию и механическое напряжение. Обсуждаются способы реагирования интеллектуальных конструкций на возникающие резонансные колебания. Описаны сплавы, обладающие эффектом памяти формы, а также пьезокерамики, широко используемые в качестве датчиков в рассматриваемых структурах. Даны примеры применения магнитострикционных в качестве активных приводов, реагирующих на изменения внешних условий. Описаны жидкостные интеллектуальные системы, способные изменять свое движение под действием электрического сигнала и вызывать появление реальных сил и смещений. Рассмотренны биоимплатанты и живые организмы, изучение которых облегчает разработку принципов работы новых интеллектуальных структур.
Монография содержит подробный материал по пяти дисциплинам направления подготовки «Нанотехнология в электронике»: физико-химия наноструктурных материалов, материалы и методы нанотехнологии, методы диагностики и анализа микро- и наносистем, элементы и приборы наноэлектроники, квантовая и оптическая электроника.

Учебники, учебные и методические пособия

Учебное пособие составлено на основе курса лекций «Нанотехнология», читаемого студентам специальности «Микроэлектроника» дневной формы обучени. Во второй части рассмотрены основные известные и нетрадиционные методы изготовления наноразмерных структур и функциональных слоев на их основе.
Подробно рассмотрены фундаментальные физические эффекты и электронные процессы, характерные для наноразмерных структур. Описаны принципы функционирования и типы наноэлектронных приборов для обработки информации. Приведены нанотехнологические подходы, позволяющие формировать приборные структуры наноэлектроники и спинтроники. Наряду с обновленным и расширенным теоретическим материалом предыдущего издания в данное издание включены практические задачи и контрольные вопросы для самопроверки, призванные закрепить изучаемый теоретический материал.
В настоящем учебнике излагаются физические основы нанотехнологий. Книга состоит из трех относительно самостоятельных частей. Первая часть посвящена рассмотрению физических явлений и описывающих их законов и положений, относящихся к плазменному состоянию вещества. Также изучается еще один раздел, имеющий принципиальное значение для создания нанотехнологий, — область физики, связанная с конденсированным состоянием вещества в наномасштабных областях пространства. Имеются в виду наноструктуры как таковые, а также входящие в состав макрообразцов, прежде всего у поверхности твердых тел. Основополагающие идеи, относящиеся к физике микро- и наномира материальных тел, находящихся в твердом и жидком состояниях, нашли отражение во второй части учебника. В третьей части излагаются новые теоретические и экспериментальные методы исследования многоэлектронных систем. В написании учебника широко использовался материал обзорных статей, опубликованных в журнале «Успехи физических наук».
В учебное пособие включено описание новых технологических процессов, которые составляют основу современного производства сверхбольших интегральных схем (СБИС) и других устройств кремниевой наноэлектроники. К таким процессам относятся субмикронная литография, ионное легирование, быстрый термический отжиг, ионное и плазмохимическое травление наноструктур, атомно-слоевое и ионно-плазменное осаждение металлов и диэлектриков, химико-механическая планаризация. Изложены технологические маршруты формирования СБИС.
В учебнике изложены основы современных технологий выращивания тонких пленок, квантово-размерных слоев, квантовых нитей, квантовых точек, фуллеренов и углеродных нанотрубок, принципы эпитаксии и основных режима гетероепитаксийних роста, возможности использования процессов самоорганизации для формирования систем квантовых нитей и квантовых точек. Рассмотрены основные физические свойства двух-, одно- и нульразмерных квантовых полупроводниковых и углеродных структур, вопрос размерного квантования и условий наблюдения квантово-размерных явлений, особенности функции плотности состояний в системах различной размерности, кинетические и оптические характеристики низкоразмерных систем, физические явления, которые влекут за собой снижение размерности системы – квантовый эффект Холла, квантования проводимости баллистических 2D контактов и углеродных нанотрубок, кулоновскую блокаду и одноэлектронные процессы в резонансе-ю Ельня структурах, отрицательное дифференциальное сопротивление сверхрешеток и тому подобное.
Книга посвящена описанию основных физических принципов, структур и методов моделирования, а также тенденций развития современной и перспективной кремниевой наноэлектроники с технологическими нормами менее 100 нм.
Кратко изложены по опубликованным литературным данным основные результаты последних исследований по нанотехнологиям, предназначенных для создания наноструктурированных материалов преимущественно конструкционного и функционального назначения. Рассмотрены физико-химические особенности наноматериалов, методы диагностики, причины появления размерной зависимости механических, кинетических, термодинамических и других свойств наноматериалов. Описаны основные виды наноматериалов, способы получения компактных наноматериалов, их свойства и применение. Особое внимание уделено перспективным нанотехнологиям и наноматериалам для использования в атомной энергетике. Кратко изложены методы получения, свойства и перспективы использования низкоразмерных гетероструктур, фуллеренов, углеродных нанотрубок. Дано определение некоторым, наиболее распространенным терминам нанотехнологий, широко используемых в литературе.
Данное пособие знакомит читателя с историческими этапами зарождения наноэлектроники, определяет роль микроэлектроники на современном этапе. Также приведены теоретические основы и особенности наноэлектроники, отражены особенности инструментального и технологического обеспечения ее развития. Рассматриваются достижения нанотехнологии в электронике, перспективы и тенденции ее дальнейшего развития.
Рассмотрены элементарные научные основы и направления развития твердотельной интегральной электроники (микроэлектроники), физические основы нового направления – наноэлектроники, охватывающей новую научнотехническую отрасль – магнитоэлектроники (спинтроники), а также многочисленные биологические и технологические аспекты нанотехнологий.
Первое учебное пособие на русском языке, охватывающее всю область принципиально новых приборов для изучения поверхности твердых тел и наноструктур – сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ). В книге рассматриваются основные виды СЗМ, нашедшие наиболее широкое применение в научных исследованиях: сканирующая туннельная микроскопия (СТМ), атомно-силовая микроскопия (АСМ), электросиловая микроскопия (ЭСМ), магнитно-силовая микроскопия (МСМ), ближнепольная оптическая микроскопия (БОМ). Подробно описаны применяемые конструкции и схемные решения аппаратуры, особенности применения.
Дано описание лабораторно-практических работ по образованию фракталов, золь-гель-технологии, атомно-силовой микроскопии, измерению газочувствительных структур с иерархией пор, анализу удельной поверхности порошковых и пористых материалов методом тепловой десорбции, исследованию перколяционных переходов и нанокомпозитов с магнитными капсулированными наночастицами со значениями концентрации до и после порога протекания.
Настоящее издание методического пособия соответствует учебной программе курса «Наноматериалы РЭС». Рассматриваются электрические, оптические, механические и др. свойства наноструктур различных размерностей, важные для применения в РЭС. В первой части рассмотрены свойства двумерных наноструктур (нанослоев) и одномерных наноструктур (нанонитей).
Программа учебной дисциплины «Нанотехнологии в электронике» разработана для специальности 1-31 04 07 Физика наноматериалов и нанотехнологий. Цель учебной дисциплины – ознакомление студентов с современными достижениями физики и технологии полупроводников и наноэлектроники. Основные задачи учебной дисциплины – дать представление об особенностях применения нанотехнологий в электронике (в том числе и молекулярной), обосновных направлениях развития наноэлектроники и сферах ее использования.
  • Пазуха І. М. Фізичні властивості плівкових матеріалів мікро — і наноелектроніки : навч. посіб : у 2 ч. / І. М. Пазуха. – Суми : Сум. держ. ун-т, 2014.Ч. 1.230 с. ; Ч. 2.212 с.
Пособие содержит материал перевода с английского языка с комментариями и дополнениями выбранных разделов монографии известных французских ученых К. Телье и А. Тоссе «Размерные эффекты в тонких пленках» и приложения в виде переведенных на украинский язык известных работ по теме «Электрофизические свойства тонких пленок».
В издании рассмотрено современное состояние исследований в области нанофизики, наноматериалов и наноэлектроники, размерные эффекты как в изолированных наночастицах, так и в низко размерных кристаллах и компактных нанокристаллических материалах.
Учебник посвящен общему и систематизированному изложению учебных и научно-прикладных методов радиофизической диагностики материалов и сред при неразрушающем контроле качества материалов, используемых в промышленности, наноэлектронике, а также при диагностике различных сред и биологических объектов.
Рассмотрены различные методы получения ультрадисперных (нано-) материалов – механические, физические, биологические. Обобщены современные представления об электрических, магнитных, тепловых, оптических, диффузионных, химических и механических свойствах наноматериалов.
В учебном пособии рассмотрены физические основы наноэлектроники, технологии создания твердотельных наноструктур, применение квантоворазмерных структур в приборах наноэлектроники.
В учебном пособии излагаются физические и технологические основы наноэлектроники, в том числе принципы функционирования и характеристики наноэлектронных устройств на базе квантово-размерныхструктур:резонансно-туннельных,одноэлектронных и спинтронных приборов. Рассматриваются особенности квантовых компьютеров, электронных устройств на сверхпроводниках, а также приборов нанобиоэлектроники. Каждая глава снабжена контрольными вопросами и заданиями для самоподготовки.
Рассмотрены основные направления развития современной электроники, использующей физические эффекты, имеющие место в наноструктурах. Проанализированы пути перехода от микро- к наноэлектронным приборам, приведены описания нанотехнологических процессов, элементов и приборов наноэлектроники и новых материалов, с которыми тесно связано развитие приоритетной области нанонауки и нанотехнологии.
Настоящее издание является частью электронного учебно-методического комплекса по дисциплине «Актуальные проблемы современной электроники и наноэлектроники», включающего учебную программу дисциплины, курс лекций, лабораторный практикум, методические указания по самостоятельной работе, контрольноизмерительные материалы «Актуальные проблемы современной электроники и наноэлектроники. Банк тестовых заданий», наглядное пособие «Актуальные проблемы современной электроники и наноэлектроники. Презентационные материалы». В данном пособии по курсовой работе изложены структура курсовой работы, требования по ее оформлению, задания, семестровый график, методики выполнения курсовой работы, приведен библиографический список.

Статьи, доклады

Наноструктурированные материалы (NsM) представляют собой материалы с микроструктурой, характерные длины которой составляют порядка нескольких (обычно 1–100) нанометров. Наноструктура представляет собой структуру промежуточного размера между микроскопическими и молекулярными структурами. В этой статье мы изучаем свойства системы жидкий кристалл (LC)–NsM размером в 6 нм, которая образует высокостабильные растворы в нематическом жидком кристалле 4-циано-4-н-пентилбифенила (5CB). Наноструктура ковалентно функционализирована с 4-сульфанилфенил-4-[4 (октилокси) фенил] бензоатом (SOPB), который напоминает структуру молекул 5CB. Использование LCs в качестве NsM с антеннами с фазированной решёткой предназначено для управления пучком электронным способом, с высокой эффективностью позволяя получить минимальные уровни боковых лепестков и узкую ширину луча. Обычно фазовращатели представляют собой устройства в фазированной антенной решётке, что позволяет управлять излучаемым лучом по направлению. Целью этой работы является исследование фазового сдвига в линейной антенной решётке для сканирования угла. Используется микрополосковая антенная решётка, поскольку она проста в проектировании и изготовлении. Ansoft Designer Software используется для моделирования фазового сдвига ради приложений в антенной решётке с синтезом NsM, направленным LC. В нашей статье мы представляем новую внешнюю команду с новым влиянием статического подмагничивающего поля жидкого кристалла для смещения диаграммы направленности.
Было установлено, что в пределах ширины запрещённой зоны квантовой точки из селенида цинка появляется зона экситонных состояний, расположенная в нижней части зоны проводимости. Было показано, что уменьшение ширины запрещённой зоны этой наносистемы обусловлено переходом электрона из квантово-размерного уровня в валентной зоне квантовой точки к уровням зоны экситонных состояний. Зависимость энергии основного состояния экситона от радиуса квантовой точки была получена с использованием модифицированного метода эффективной массы.
Используя ритвелдовский метод полнопрофильного анализа структуры, мы анализировали структурную эволюцию стопу Ni50Ti50, подготовленного методом механического легирования. Элементные порошки титана и никеля мелются в течение различных времён измельчения (0, 1, 3, 6, 24 и 72 часа) в высокоэнергетической внутришлифовальной планетарной шаровой мельнице тонкого помола (Pulverisette 7 премиальной линии). Намолоченные порошковые образцы для испытания были охарактеризованы рентгеновским дифрактометром Philips X, Pert, оборудованным источником излучения CuKαCu = 0,15418 нм).
Изучено влияние механизмов поверхностного отражения электронов на экспериментальный электроперенос и термоэлектрические свойства пленок n-PbTe на различных подложках на основе модели Фукса-Сондхаймера и Майера. Исследована зависимость от толщины проводимости, коэффициента Холла и коэффициента Зеебека плёнок на основе PbTe. Показано, что для плёнок на ситалловых подложках реализуется механизм полностью диффузного рассеяния носителей заряда (p ≈ 0), а для плёнок, полученных на свежеприготовленных слюдяных кристалликах, – смешанный зеркально-диффузный механизм рассеяния носителей (коэффициент рассеяния p ≈ 0,4).
Методами функционала электронной плотности и псевдопотенциала из первых принципов получены распределения плотности валентных электронов и полны энергии для миграции воды вдоль плоской поверхности графена и внутри углеродной нанотрубки. Было установлено, что массопереноса воды внутри нанотрубки стимулируется дополнительными движущими силами, связанными с кривизной её поверхности, которые проявляются в уменьшении на два порядка энергии диффузии при продольном движении молекул в нанотрубке (на порядок — при поперечном движении) по сравнению с движением молекул вдоль плоской поверхности графена.
В работе с использованием стандартных методов гальваностатического заряда-разряда (ГЗР) и электрохимической импедансной спектроскопии (ЭИС) впервые исследовано влияние плотности тока (i) в пределах от 0,86 А г-1 до 6,86 А г -1 на удельные энергию, ёмкость, мощность, а также количества циклов на удельную ёмкость и кулоновскую эффективность микропористого активированного углеродного материала (АВМ) в системе гибридного суперконденсатора (ГС) в 25 % -водные растворе ZnI2. С использованием данных гальваностатического разряда получены зависимости удельный разрядной псевдоёмкости (Сп) от фракционного покрытия поверхности (θ) АВМ атомами йода и изотермы десорбции йода (ИГИ). Сравнение экспериментальных и теоретических зависимостей Сп от θ, а также изотерм десорбции йода с теоретическими изотермами адсорбции йода (ТИАИ) показывает, что процесс электросорбции йода на нанопористой поверхности АВМ соответствует модели Фрумкина. Этот процесс характеризуется высоким θ атомов йода (от 0,8 до 0,97) и относительно небольшими значениями параметра межатомного взаимодействия g в адсорбционном слое (от 0,25 до 1,6). Проведено сравнение экспериментальных разрядных зависимостей с соответствующими теоретическими. Получен высокий выход удельных разрядных ёмкости 86 % (Ср = 1020 Кл г -1) и энергии 81% (W ≤ 1072 Дж г -1) от соответствующих теоретических значений при изменении удельного мощи от 1,1 Вт г -1до 7,3 Вт г -1 и Ср ≈ 1064 Кл г-1 в течение исследованных 1000 гальваностатических циклов. Данные электрохимической импедансной спектроскопии показывают, что гальваностатический заряд–разряд в течение 1000 циклов приводит к улучшению способности нанопористой структуры активированного углеродного материала к высокоёмкостному заряду.
В системе (Sm1-yGdy)0,55Sr0,45MnO3 установлен непрерывный переход от 3D-ферромагнитного состояния спинов марганца в исходном образце с у = 0 к зигзагообразному АФМ-упорядочению спинов СЕ-типа в ab-плоскостях для у = 0,5, сосуществующему в образцах с у = 0,5, 0,6 и 0,7 при температурах ниже TN 48,5 К с неупорядоченной фазой типа квантовой фазы Гриффитса. При дальнейшем росте концентрации гадолиния происходит плавление зигзагообразной АФМ-структуры СЕ-типа, что приводит к появлению в Gd0,55Sr0,45MnO3 в области температур, близкой к абсолютному нулю, необычной фазы с характерными признаками бесщелевой Z2-квантовой спиновой жидкости в нулевом внешнем магнитном поле. Скачкообразные изменения изотерм намагничивания, измеренных при 4,2 К в интервале полей 75 кЭ, объяснены квантовыми фазовыми переходами Z2-спиновой жидкости в фазу с топологическим порядком в слабых магнитных полях и поляризованную фазу в сильных полях. Существенная разница критических полей и величины скачков намагниченности в изотермах свидетельствует о возникновении гистерезисных явлений в процессах намагничивания–размагничивания квантовой спиновой жидкости, вызванных различием процессов локализации–делокализации 2D-вихревых пар, индуцированных магнитным полем в квантовой спиновой жидкости с беспорядком.
В работе исследовано влияние магнитного поля при отжиге на магнитные и механические свойства сплава Cu–Mn–Al. С помощью методик низкополевой магнитной восприимчивости, удельной намагниченности и микротвёрдости проведён сравнительный анализ ориентационного действия магнитного поля на процессы распада твёрдого раствора при фиксированной процедуре отжига. Отмечено изменение магнитных и механических свойств сплава Cu–Al–Mn, которое связано с изменением критического размера при образовании ферромагнитной фазы выделения. Установлена корреляция в поведении магнитных и механических свойств сплава, которые зависят от величины критического зародыша образования ферромагнитной фазы выделения.
В условиях сверхвысокого вакуума исследована электропроводность плёнок серебра, нанесённых на поверхность стекла и поверхность стекла, предварительно покрытую подслоями германия различной толщины. Ультратонкие плёнки германия (массовой толщиной в – 0,5-5 нм) ускоряют металлизацию плёнок серебра и уменьшают пороговую толщину перколяционного перехода. Показано, что наибольшие изменения кинетических коэффициентов исследуемых плёнок серебра наблюдаются в диапазоне толщин подслоя германия до 2 нм. Размерный зависимости удельного сопротивления плёнок объяснены в рамках современных модельных представлений в размерных эффектах.
В условиях сверхвысокого вакуума при давлении остаточных газов, не превышающем 10-7 Па, исследована структура плёнок хрома, сформированных на поверхности стекла, и поверхности ультратонких подслоёв германия, предварительно нанесённых на поверхность стекла. Показано, что изменением толщины подслоя германия в пределах 0-4 нм можно управлять размерами кристаллитов в плёнках металла и таким образом изменять степень заполнения поверхности подложки атомами хрома в слоях металла массовой толщиной 1-2 нм.
В мегагерцовом диапазоне частот проведены исследования вязкоупругих модулей сдвига, объёмной деформации, соответствующих коэффициентов диссипации энергии ультразвукового поля, а также внутреннего давления и времени жизни структурных элементов ПВХ-систем в зависимости от температуры. Установлено, что нанодисперсные металлические наполнители (Cu, NiCr), полученные методом электрического взрыва проводника (ЭВП) и/или химико-электрофизического диспергирования, выступают эффективным модификатором вязкоупругих свойств ПВХ-систем. Выяснена количественная взаимосвязь между объёмной плотностью энергии материала и внутренним давлением. Показано, что в случае объёмной деформации композита в области ультразвуковых частот возникает девиационный модуль сжимаемости, величина которого зависит от частоты действия ультразвукового поля, времени релаксации элементов структуры и динамической вязкости и модуля сдвига материала. Показано, что наиболее существенные изменения вязкоупругих свойств гетерогенных полимерных систем (ГПС) имеют место при введении в полимерную матрицу более 0,05 об.% наполнителя, активность которого зависит от метода получения. В диапазоне 0,15≤ φ≤0,50 об.% наполнитель влияет не только на флюктуационную структуру матрицы, но и определяет величину внутреннего давления материала за счёт энергетического взаимодействия на границе раздела фаз полимер-нанодисперсный металл. В исследованной области содержания наполнителя и действия температурного поля нелинейно изменяется величина девиацийного модуля сжимаемости ГПС по отношению к модулю объёмного сжатия материала в зависимости от типа ингредиентов, активность которых уменьшается в ряду NiCr, Cu (Э/Х), Сu (ЭВП). Полученные соотношения взаимосвязи между внутренним давлением и модулем упругости материала показывают, что при деформации ГПС динамическим механическим полем следует учитывать дополнительную составляющую к величине объёмного модуля сжатия в виде девиационного модуля. Полученные результаты указывают на возможность использования такого композита в качестве демпферов акустических линий задержки и звукоизоляторов в ультразвуковом диапазоне частот. Предложены способы направленного регулирования специфики поведения и использования ПВХ-систем при динамических и тепловых нагрузках.
В работе методом прерывистого гальваностатического титрования проведены исследования процессов электростимулированной диффузии ионов лития в структуру наноразмерной шпинели, модифицированной железом. Показано, что с использованием золь-гель-метода синтеза при температуре 800ºС образуется однофазная шпинельная структура с размещением синтезом введенных катионов железа в двух подрешётках шпинели, что способствует повышению электропроводности и коэффициента электростимулированной диффузии лития. При этом размеры неагломерированных частиц составляют около 50-70 нм, обеспечивает высокую скорость течения электрохимических реакций на границе электрода-электролит. Установлена зависимость коэффициента диффузии лития от напряжения для различных водных электролитов и показано, что, независимо от электролита, максимально интенсивно интеркаляция лития проходит при напряжениях 1,1-1 В отношении электроды сравнения.
В работе получены плёнки ZnO: Al на пористых полупроводниковых подложках CdTe методом золь-гель с последующим центрифугированием. Полученные структуры n-ZnO: Al/porous-CdTe/p-CdTe и непосредственно плёнки исследовались с помощью сканирующей электронной микроскопии и рентгеновской дифракции. С помощью рентгеноспектрального микроанализа были определены химический состав и проведён фазовый анализ полученных гетероструктур. Рассмотрена возможность применения гетероструктур n-ZnO:Al/porous-CdTe/p-CdTe в качестве фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии.
С помощью квантово-химических расчетов изучены особенности электронного строения и его спектральные проявления для молекулярной системы фуллерена С60 с индопентаметинцианиновым красителем при стековом и ковалентном взаимодействиях. Исследовано распределение зарядов в таких системах, установлена природа электронных переходов в спектрах поглощения указанных объектов. Показано, что в случае ковалентной связи красителя с фуллереном полоса поглощения с максимальной интенсивностью обусловлена поглощением хромофора красителя, а при стековом взаимодействии спектр характеризуется наличием полос поглощения в инфракрасной области.
Исследованы свойства композитов на основе полиамида 1212 с содержанием графеновых нанопластин (ГН) до 0,06 объемной доли. ГН получено методом электрохимической диспергирования графитовых электродов в щелочном электролите (KOH) низкой концентрации при пропускании тока от 6,0 до 60 мА/см2. Размер частиц — от 33 до 800 нм (наиболее вероятный размер — 41,6 нм); частицы образовывали устойчивую суспензию. Композиты прессовали из расплава полимера при температуре в 460 К и давлении в 5 МПа. Методом ДТА показано, что увеличение содержания ГН приводит к смещению температуры плавления полимера в сторону низких температур и к повышению деструкции полимера. Концентрационные зависимости электропроводности на низких частотах и действительной e¢ и мнимой e¢¢ составляющих комплексной диэлектрической проницаемости композитов на частоте в 9 ГГц нелинейно изменяются в концентрационном диапазоне 0,005-0,03, что свидетельствует о наличии порога протекания при содержании ГН в 0,011. Для системы рассчитаны критические индексы теории перколяции. Методом импедансной спектроскопии показано, что проводимость исходных ГН обусловлено преимущественно электронной составляющей.
Исследовано влияние совместного действия нанонаполнителя и компатибилизатора на реологические свойства, межфазные явления и морфологию смесей полипропилен / сополиамид (ПП / СПА), а также механические характеристики сформированных из них мононитей. Установлено, что предварительное введение добавок углеродных нанотрубок (УНТ) и полипропилена с привитым малеиновым ангидридом (ППgМА) в расплав ПП меняет соотношение вязкостей и эластичностей волокнообразующего и матричного полимеров в смеси, приближая его к единице. Это способствует повышению степени диспергирования ПП в матрице сополиамида. Установлено, что УНТ и ППgМА в смеси ПП / СПА влияют на закономерности распада жидких струй (микроволокон) ПП в матрице СПА. Максимальный эффект достигается при одновременном действии нанодобавки и компатибилизатора – поверхностное натяжение ɣαβ падает от 2,36 мН/м для исходной смеси до 0,99 мН/м для модифицированной. Показана возможность регулирования матрично-фибриллярной структуры экструдатов трех- и четырёхкомпонентних композиций за счет снижения величины ɣαβ и увеличения стабильности ПП-микроволокон. В нанонаполненных компатибилизированных смесях процесс волокнообразования ПП в матрице СПА улучшается — средний диаметр микроволокон снижается от 2,6 мкм (для исходной смеси) до 1,5 мкм, увеличивается их массовая доля, резко снижается число пленок. Модифицированные смеси характеризуются более высокой способностью к продольной деформации по сравнению с исходной, что положительно влияет на их стабильную переработку в волокна и пленки на действующем оборудовании. Максимальную прочность и стойкость к деформации имеют мононити, сформированные из четырёхкомпонентных систем, что обусловлено образованием наиболее совершенной морфологии, наполнением углеродными нанотрубками, ростом адгезии между компонентами на границе их раздела.
В работе изучается влияние сильных магнитных полей (В = 9,4 Тл) на наноструктуру и микропластичность кристаллов кремния. Обнаруженные магнитостимулированные эффекты указывают на существование зависимости между эволюцией наноструктуры и типом легирующих примесей (фосфор Бор) и зависимость между подвижностью дислокаций и примесью, которая определяет природу микропластичности в кремнии (кислород).
Представлен обзор применения устройств индукционного нагрева в технологии микро- и нанодисперсных материалов. Технология в основном основана на процессах индукционного испарения в газовой среде и индукционного расплавления исходного материала, а также на электромагнитном удержании расплава. Индукционный нагрев является достаточно универсальным и перспективным методом; он позволяет создавать сильно неравновесные условия в рабочей камере и может применяться как в лабораторной практике, так и в промышленном производстве.
Квантово-механическими методами моделирования выявлено два вида различных изоморфных форм двух- и трёхатомных кластеров паровой фазы материалов системы As-S: цепные и треугольные. Проанализирован характер их структуры в пределах первых двух координационных сфер, как для центральных атомов серы, так и для центральных атомов мышьяка. Показана возможность реализации в малых кластерах более широкого спектра разных атомов конфигураций близкого порядка по сравнению с конденсированными фазами материалов As-S. Рассчитанные длины разных химических связей, их энергии и углы между связями для кластеров хорошо согласуются с экспериментальными данными.
Исследовано влияние условий получения на морфологию и электрохимические свойства объемного и ленточного аморфного сплава Fe55Ni20,8Cr7,04Mo1,61V1,07B6,56C2,67P4,7Si1,07  в агрессивных средах с различным рН. Установлена более высокая коррозионная стойкость ленточного образца в 0,5М-водных растворах NaCl, KОН и НCl по сравнению с объемным образцом аналогичного состава шихты. Показано, что как ленточный, так и объемный образцы данного состава является более сильным в 0,5 М-водном растворе НCl.
Изучены оптические свойства застывших плавов EuSe и EuIn2Se4 в системе NaCl–KCl эквимолярного состава. Сформированные в застывших плавах наноструктуры проявляют интенсивную люминесценцию в голубой области спектра (400–450 нм) благодаря 5d–4f-переходам в ионах Eu(II). Слабо выраженная люминесценция, обусловленная электронными 4f–4f-переходами в ионах Eu(III), указывает на процессы окисления при термообработке в воздушной среде. Наличие продуктов окисления оказывает влияние на оптические свойства, в частности, спектры диффузного отражения и ИК-спектры пропускания застывших плавов EuSe и EuIn2Se4 в NaCl–KCl.
В рамках концепции «снизу-вверх» современной наноэлектроники рассматриваются общие вопросы электронной проводимости, причины возникновения тока и роль электрохимических потенциалов и фермиевских функций, модель упругого резистора, баллистический и диффузионный транспорт, моды проводимости, проводники n- и p-типа, а также графен и дается новая обобщенная формулировка закона Ома. Далее рассматриваются термоэлектрические явления Зеебека и Пельтье, показатели качества и оптимизация термоэлектриков, баллистический и диффузионный транспорт фононов и его роль в теплопроводности.
Явление кулоновской блокады в одноэлектронике рассмотрено в концепции «снизу-вверх» наноэлектроники. Диаграмма зарядовой стабильности одноэлектронного полевого транзистора на молекуле бензола в качестве проводящего канала в режиме кулоновской блокады рассчитана из первых принципов. Энергии заряжания молекулы вычислялись квантовомеханически по теории функционала плотности, взаимодействие молекулы с окружающей ее средой в реалистической модели транзистора учитывалось самосогласовано.
В рамках концепции «снизу-вверх» наноэлектроники рассматривается метод неравновесных функций Грина (НРФГ) в матричной формулировке и применение его к модельным транспортным задачам 1D и 2D проводников в хюккелевском приближении. Сформулирован общий метод учета электрических контактов в уравнении Шредингера. Рассматриваются модели упругой дефазировки и спиновой дефазировки, учет некогерентных процессов с использованием зонда Бюттекера.
В рамках концепции «снизу-вверх» наноэлектроники рассматриваются ключевые вопросы спинтроники – спиновый вентиль, граничное сопротивление при несовпадении мод проводимости, спиновые потенциалы и разность нелокальных спин-потенциалов, спиновый момент и его транспорт, уравнение Ландау-Лифшица-Гильберта применительно к выделенной оси магнита, обсуждаются обращение намагниченности спиновым током, поляризаторы и анализаторы спинового тока, а также обсуждаются уравнения диффузии для баллистического транспорта и токи в режиме неравновесных потенциалов.
В рамках концепции «снизу-вверх» наноэлектроники рассматривается диффузионно-дрейфовая модель тока на основе транспортного уравнения Больцмана. Роль внешнего электрического поля при выходе за пределы режима линейного отклика, полевой транзистор и ток насыщения, роль заряжания проводника, точечная и расширенная модели проводника, роль контактов, модели p – n переходов, генерация тока в проводнике с асимметричными контактами.
В концепции «снизу-вверх» наноэлектроники строится равновесная термодинамика проводника с током, обсуждается накопление информации в неравновесном состоянии и анализируется модель информационно-управляемого аккумулятора и связь ее с принципом Ландауэра о минимальной энергии, необходимой для стирания одного бита информации. Вводится понятие квантовой энтропии, подчеркивается актуальность интегрирования спинтроники и магнетроники в связи с предстоящим переходом к спиновой архитектуре вычислительных устройств.
В концепции «снизу-вверх» наноэлектроники рассматриваются эффекты Холла, методы измерения электрохимических потенциалов, подходы Ландауэра и Бюттекера, учет магнитного поля в методе неравновесных функций Грина (НРФГ), спиновый транспорт в формализме НРФГ в спинорном представлении, обсуждаются вращение магнитных контактов и спинов, роль спиновых гамильтонианов Зеемана и Рашбы, квантовый спиновый эффект Холла, вычисление спинового потенциала, четырехкомпонентный формат описания спинового транспорта.
В рамках концепции «снизу-вверх» наноэлектроники рассматриваются термоэлектрические явления Зеебека и Пельтье, показатели качества и оптимизация термоэлектриков, баллистический и диффузионный транспорт фононов и его роль в теплопроводности.
В рамках концепции «снизу-вверх» наноэлектроники рассматривается спиновый транспорт в формализме НРФГ в спинорном представлении, в частности, обсуждаются спиновый вентиль, вращение магнитных контактов, прецессия спина и вращение спинов, роль спиновых гамильтонианов Зеемана и Рашбы, квантовый спиновый эффект Холла, вычисление спинового потенциала, четырехкомпонентный формат описания транспорта.
В рамках концепции «снизу-вверх» современной наноэлектроники рассматриваются классический и квантовый эффекты Холла, методы измерения электрохимических потенциалов, формулы Ландауэра и Бюттекера, измерение холловского потенциала, учет магнитного поля в методе НРФГ, квантовый эффект Холла, уровни Ландау и краевые состояния в графене.
При описании транспорта электронов по проводнику в диффузионном режиме важную роль играет средняя длина свободного обратного рассеяния λ, которая определяет коэффициент прохождения T. Для более глубокого понимания того, как средняя скорость электронов и среднее время рассеяния определяют величину λ, качественно рассматривается рассеяние носителей тока и тепла в транспортной модели Ландауэра—Датты—Лундстрома (ЛДЛ) по ходу изменения времён рассеяния в процессе столкновений. На примере 1D-проводника выводится базовое соотношение между коэффициентом прохождения T и средней длиной свободного пробега λ. Устанавливается связь между λ и временем импульсной релаксации τm для проводников разной размерности. Даётся оценка усреднённого значения длины свободного пробега из экспериментальных измерений через коэффициент диффузии и устанавливается связь длины свободного пробега с подвижностью. В качестве примера анализируются экспериментальные данные для полевого транзистора Si MOSFET в разных приближениях в рамках транспортной теории ЛДЛ с привлечением моделей различной достоверности. В ходе анализа ищется ответ на два вопроса: 1) сколько мод проводимости обеспечивают ток? и 2) насколько измеренное сопротивление близко к баллистическому пределу? Ответить на сформулированные вопросы можно с разной степенью достоверности. Для упрощения вычислений поначалу пользуемся простой моделью при T = 0 К, что, конечно, недостаточно удовлетворительно, особенно для комнатной температуры. Далее, предположим максвелл-больцмановскую статистику для носителей тока (невырожденные проводники); выкладки в этом случае не вызывают затруднений, однако, выше порогового напряжения допущение невырожденности также неудовлетворительно. Наконец, откажемся от каких-либо допущений и добросовестно просчитаем интегралы Ферми—Дирака и для ((λ)) получим значение 15 нм, которое является наилучшим из возможных оценок для рассматриваемого резистора длиной 60 нм. Длина этого резистора не может считаться слишком большой по сравнению с длиной свободного пробега, так что физически корректно считать, что этот резистор работает в квазибаллистическом режиме.
С использованием метода оптической микроскопии проведены исследования особенностей микроструктуры систем на основе простых полиэфиров и углеродных нанотрубок (ÓНТ). Установлено, что структуре систем полиэфир–ВНТ присуща масштабная инвариантность, а их свойства можно описать в рамках фрактального или скейлингового подходов. Показано, что в системах полиэфир–ВНТ протекают подобные процессы агрегации. Обнаружено, что введение модификаторов и функционализация ВНТ значительно изменяют фрактальную размерность и степень агрегации исследуемых систем.
Рассмотрены вопросы содержательной сущности профессионально-прикладной физической подготовки студентов технического вуза, обучающихся по направлению «Микро- и наноэлектроника», в системе их физического воспитания. Задача работы – теоретико-эмпирическим исследованием определить концептуальные основы формирования фракции профессионально-прикладной физической подготовки студентов технического вуза направления «Микро- и наноэлектроника». Определены общая направленность, задачи и содержание процесса специализированной физической подготовки, результатом и следствием целенаправленного использования которой являются сохранение здоровья, поддержка профессиональной трудоспособности, качества и надежности труда при оптимальном функционировании систем организма. Установлены базовые подходы к организации профессионально-прикладной физической подготовки в высших образовательных учреждениях студентов определенных специальностей в ракурсе современных тенденций трансформации отрасли, реализация которых обеспечивает достижение должного педагогического эффекта.
Определено, что на сегодня проблема ППФП исследована фрагментарно, поскольку каждый из ученых исследует отдельную специализацию или отдельную группу специальностей. Определено отсутствие научных данных относительно требований, предъявляемых к соматическим и возрастным параметрам специалистов микро и наноэлектроники. Приведены результаты тестирования показателей физического развития специалистов исследуемой специальности разных возрастных категорий.
В статье проанализированы практические результаты в области электроники и информационных технологий. Отдельный акцент сделан на основных сегментах рынка нанотехнологий. Приведен ряд примеров использования нанотехнологий в электронике за первое десятилетие XXI века.
Проведено исследование кристаллической структуры, морфологии, электропроводности и магниторезистивных свойств сверхтонких пленок кобальта с эффективными толщинами в интервале d = 3-30 нм. Показано, что все полученные образцы имеют островковую структуру с размерами отдельных островков в 3-5 нм для свежесконденсированных пленок и до 30 нм для отожженных при температуре 700 К. Электропроводность и магнитное пленок определяются их толщиной и морфологией. Для пленок с d = 3-10 нм электропроводность является термически активированной, и реализуется туннельное магнитосопротивление. Отжига пленок с d = 20-30 нм приводит к появлению анизотропии магнитосопротивления. Максимальное значение туннельного магнетосопротивления составляет 0,5 % для свежесконденсированных пленок при перпендикулярной геометрии.
Изучено влияние концентрации жёстких сегментов в полиуретанмочевинах (ПУМ) на межмолекулярные взаимодействия с неорганической солью LiCl и поливинилхлоридом (ПВХ), морфологию и механические свойства композитов. Эластомеры с концентрацией жёстких сегментов 12,5% (ПУМ-1), 34% (ПУМ-2) и 48% (ПУМ-3) синтезировали на основе полиоксипропиленгликоля, смеси 2,4- и 2,6-изомеров толуилендиизоцианата (65/35) и удлинителя цепи 4,4’-диаминодифенилметана двухстадийным методом в растворе диметилформамида (ДМФА). Композиты ПУМ/LiCl и ПУМ/ПВХ с содержанием 5 % LiCl или 10–90% ПВХ получали из растворов в ДМФА. Внутри- и межмолекулярные водородные связи (ВС) в эластомерах и композитах исследовали методом ИКФспектроскопии. Установлено, что увеличение концентрации протонодонорных NHb-групп в макроцепи эластомера приводит к усилению энергии межмолекулярных ВС с анионом хлора неорганической соли и полимера, причём интегральная интенсивность полосы валентных колебаний NHb-групп в системах ПУМ/LiCl выше, чем в смесях ПУМ/ПВХ. Энергия межфазных взаимодействий в композитах снижается в ряду эластомеров: ПУМ-3>ПУМ-2>ПУМ-1. Наличие сильных межфазных взаимодействий в полимерной системе с содержанием 30 % ПВХ приводит к диспергированию полимеров на наногетерогенном уровне. В эластомерной матрице наночастицы фазы ПВХ являются узлами физической сшивки, и максимальное упрочнение нанокомпозита достигается в смесях ПУМ-3/ПВХ. В композитах с содержанием 30–50% ПВХ отклонение прочности на разрыв от аддитивных значений составляет 23–25%. При увеличении концентрации термопласта в смеси межфазная адгезия и прочностные свойства композитов снижаются.
Обсуждены пути формирования образовательной программы подготовки магистра педагогического образования (профиль «физическое образование»). Особое внимание уделено методологическому анализу становления и развития триады «нанофизика – нанотехнология – наноэлектроника».
В данной работе было создано нанокомпозит – слоистый кристалл-сегнетоэлектрик. В качестве ионной соли использовался нитрат рубидия. Нитрат рубидия имеет самую высокую ионную проводимость среди нитратов. Поэтому, используя этот материал с относительно невысокой температурой плавления, можно изготовить нанокомпозитные материалы при различных температурах и, исследуя их электрические свойства, установить вклад ионной проводимости наноразмерных включений с вертикальными размерами порядка ширины Ван-дер-Ваальсовой щели в общую проводимость структуры. Исследование морфологии поверхности образцов нанокомпозитных материалов осуществлялось с помощью атомного силового микроскопа (АСМ) Nanoscope III a DimensionTM 3000 (Digital Instruments).
Создан фоточувствительные сэндвич-структуры на основе пористого кремния. Изучено влияние легирования пористого слоя ионами палладия на электрические и фотоэлектрические свойства полученных структур. Выявлено увеличение электропроводности и фото-эрс экспериментальных структур вследствие инкорпорации Палладия в матрицу пористого кремния. Исследованы температурные, энергетические и временные зависимости фотоотклика барьерных структур и их спектральные характеристики в диапазоне длин волн 450-1100 нм. Полученные результаты расширяют перспективу применения структур на основе пористого кремния в фотоэлектронике.
В работе проведено комплексное исследование структуры, ее релаксационного поведения, теплофизических и термомеханических свойств сварных соединений полиэтиленов ПE-80/ПE-100, полученных традиционной методике сварки пластмасс нагретым инструментом встык. Результаты исследований подтверждают, что в процессе сварки двух разнотипных полиэтиленов формируется сварное соединение, структура которого подвергается рекристаллизации кристаллической фазы полимеров при сварке. Со временем в сварном соединении происходит релаксация кристаллической структуры – переход кристаллической модификации α-формы к смешанной αβ-форме, проявляется на их свойствах.
В рамках неравновесной эволюционной термодинамики описан процесс фрагментации металлов при интенсивной пластической деформации (ИПД), который изучается в приближении двухдефектной модели с учётом плотностей границ зёрен и дислокаций. Построены фазовые портреты кинетики неравновесных переменных в процессе формирования стационарных субмикрокристаллических или нанокристаллических структур. Изучено влияние времён релаксации на фазовую динамику неравновесных переменных системы. Показано, что с приближением как к прямому, так и к обратному адиабатическому приближению система демонстрирует универсальное кинетическое поведение. Выявлено формирование особых участков, которые имеют притягивающий характер и определяются как «русло большой реки». Обнаружено, что процесс фрагментации металла или сплава во время ИПД осуществляется в два этапа, представляющие быструю релаксацию к особым участкам и медленное движение по ним.
В работе приведены результаты по получению и изучению свойств наночастиц золота в форме «звёзд» и плёночных структур на их основе. Методом коллоидного синтеза получены наночастицы Au (НЧ Au) со средним размером 53 нм и дисперсией по размерам ≤20 %. Методом самосборки из водных растворов получены стабильные плёночные структуры на основе нанозвёзд Au различной толщины. Методами просвечивающей и сканирующей электронных микроскопий, фотоэлектронной рентгеновской спектроскопии исследованы морфология, состав и структура полученных НЧ Au и сформированных на их основе плёнок на стеклянных подложках. Изучены оптические свойства коллоидных растворов НЧ Au и плёночных структур.
Проведены теоретические исследования взаимодействия электромагнитного поля с электронными квантоворазмерными состояниями, возникающими в квазинульмерных наногетеросистемах, содержащих полупроводниковые квантовые точки. Показано, что силы осцилляторов переходов, а также дипольные моменты переходов для электронных состояний в квазинульмерных наносистемах приобретают гигантских значений, существенно превышающих типичные значения соответствующих величин для объемных материалов. В рамках дипольного приближения установлено, что гигантские значения сечений поглощения электромагнитной волны в исследуемых квазинульмерных наносистемах дают возможность использовать такие наносистемы в качестве новых сильно поглощающих наноматериалов в широком диапазоне длин волн (от радио- до видимого диапазона спектра).
При термоионном реакционном испарении алюминия в среде кислорода с помощью термокатодной электронной пушки были получены структуры с разветвленной поверхностью. Толщина покрытия Al-O составляла 3-16 мкм. Полученные покрытия исследовались методами растровой электронной микроскопии, рентгеновского эмиссионного анализа с электронным возбуждением и путем измерения удельной емкости образцов в электролите. Удельная емкость поверхности по сравнению с гладкой алюминиевой фольгой возросла не менее чем в 2-10 раз, а в отдельных случаях – в 250.
Представлен обзор исследований, выполненных за последние два года в Институте химии поверхности им. А. А. Чуйко НАН Украины, в области синтеза и изучения свойств наноструктур, перспективных для создания на их основе композиционных материалов широкого функционального назначения, эффективно поглощающих электромагнитное излучение заданного диапазона спектра и нейтронную радиацию.
Разработан и реализован практически на основе использования обнаруженных эффектов асимметрии азимутальной зависимости полной интегральной интенсивности динамической дифракции подход для неразрушающей диагностики профиля неоднородного распределения микродефектов в монокристаллах. В частности, впервые получен профиль распределения микродефектов (преципитатов и дислокационных петель без ограничений на их размеры) по глубине динамически рассеивающего слоя монокристалла, а также показана принципиальная возможность и фактически определена кинетика изменения его сложной структуры после обработки высокоэнергетическими электронами.
Исследована спектральные и нелинейно-оптические свойства моно- и многослойных пленок на основе золотых многолучевых нанозвезд. Показано, что положение максимума локализованного плазмонного резонанса (ЛПР) изменяется в интервале 530-570 нм в зависимости от количества циклов наращивания монослойных пленок. Обнаружено, что для многослойных пленок полоса ЛПР является расширенной и смещенной в длинноволновую сторону по сравнению с монослойными пленками. Исследованы кубические нелинейно-оптические свойства монослойных пленок. Получены достаточно высокие значения коэффициентов оптической кубической восприимчивости, что свидетельствует о перспективности использования таких структур в приборах современной оптоэлектроники.
Исследована структура поверхности тонких пленок Y2O3:Eu, полученных методикой ВЧ-ионно-плазменного напыления, при изменении концентрации активатора в пределах 1,0–7,5 мол. %. Измерены спектры ИК-отражения полученных систем тонкая пленка Y2O3:Eu– подложка из плавленного кварца υ-SiO2 в спектральной области 400–1600 см–1 при Т = 295 К. Проведена интерпретация полос, связанных с колебательными процессами в пленках Y2O3:Eu. Установлено, что полосы ИК-отражения с максимумами в области 1218 і 1253 см–1 являются довольно чувствительными к изменению концентрации активатора Eu3+, размеру кристаллитов, которые формируют пленку, и структурному совершенству полученных пленок.
Методом рентгеновской дифрактометрии изучена зависимость структуры политетрафторэтилена (ПТФЭ) от содержания многостенных углеродных нанотрубок (МСУНТ) в диапазоне концентраций 0,05–5 вес. %. Наблюдаются сложные процессы изменения степени кристалличности, параметров решетки и размеров кристаллитов, обусловленные сопряжением нанотрубок с макромолекулярными цепями.
Исследованы структура, фазовый состав и морфология поверхности тонких пленок β-Ga2O3, полученных методом высокочастотного ионно-плазменного распыления. Установлено, что свеженанесённые пленки формируются из кристаллитов, средний диаметр которых составляет 30 нм. Отжиг в атмосфере кислорода, аргона и водорода приводит к росту среднего диаметра кристаллитов до 47, 42 и 35 нм соответственно. Исследована проводимость полученных пленок, в зависимости от атмосферы термообработки. Показано, что после отжига в восстановительной атмосфере водорода происходит значительное уменьшение удельного сопротивления пленок от 1011 Ом см для свеженанесенных пленок до 106 Ом см.
Рассмотрены вопросы профессионально-прикладной физической подготовки студентов вузов технического профиля, специализирующихся по направлению микро- и наноэлектроника. Установлено, что такой вид физической подготовки студентов интегрирует формирования профессиональных важных физических качеств и психофизиологических функций. Представлена разработка профессиограммы студентов технической группы специальностей, специализирующихся по направлению микро- и наноэлектроника, которая является модельно-целевой характеристикой программирования занятий физическим воспитанием. Результаты исследования могут быть использованы в качестве теоретической и эмпирической основ оптимизации педагогического процесса профессионально-прикладной физической подготовки студентов в соответствии с требованиями образовательно-квалификационных характеристик специалистов технического профиля.
Методами зондовой сканирующей туннельной микроскопии и спектроскопии атомного разрешения исследовано влияние процессов температурного отжига на морфологические особенности поверхности и электронное строение металлического сплава Fe82Si4B14 в диапазоне температур от 200ºC до 700ºC. В процессе релаксации неупорядоченного сплава обнаружены области с пониженной проводимостью, что характерно для образования нанофаз Fe–Si и Fe–B. Наблюдаются существенные неоднородности плотности электронных состояний на межкластерных границах, что свидетельствует об их сложной организации. Получено распределение плотности электронных состояний в окрестности уровня Ферми. Наблюдается коагуляция кластерных образований, в результате чего формируются нано- и мезочастицы.
Методами зондовой микроскопии и спектроскопии атомного разрешения проведено исследование физических, физико-химических свойств и морфологии нанопроводов на основе вирусов табачной мозаики и наночастиц благородных металлов. Генетическая программируемость оболочки ВТМ позволяет изготовлять производные ВТМ с повышенной селективностью к неорганическим материалам. Последний факт позволяет получать эффективные самосборки наноразмерных биоструктур. Исследованы оптические свойства нанокомплексов ВТМ–наночастицы золота. Установлена оптическая активность комплекса ВТМ–Au с максимумом на 540 нм. Наблюдается зависимость интенсивности спектров оптического поглощения от ориентации вектора поляризации. Наличие циркулярного дихроизма открывает возможность использования комплексов ВТМ–Au для создания метаматериалов. Методом зондовой туннельной спектроскопии исследовано электронное строение и свойства нанокомпозитов. Установлено, что в интервале от 0 до 6 вольт возникают спонтанные и индуцированные переходы в состояние с относительно высокой электропроводностью. Показано, что взаимодействие исследуемых растительных вирусов с антителами приводит к отсутствию агрегации и кластеризации наночастиц композита. Показано химическое разрушение золота после удаления наночастиц ВТМ с поверхности золота. Предложенная методика синтеза нанопроводов предоставляет перспективы разработки отечественных технологий получения наноматериалов на основе растительных вирусов.