НазваниеФизика и технология микро- и наносистем”
страница4/9
Дата конвертации04.08.2013
Размер1.42 Mb.
ТипТезисы
1   2   3   4   5   6   7   8   9
71 2014 (1997).

2. Aierken A. et al. Nanotechnology 19 245304 (2008).

3. Пихтин А.Н., Комков О.С. и Базаров К.В. ФТП 40 608 (2006).
Исследование влияния наночастиц на критический тепловой поток
П.В. Горелик, П.Е. Филипчик

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»
Задача создания эффективных систем теплоотвода становится критически важной как в области миниатюризации электронных систем, так и при разработке новых поколений высокоэнергетических комплексов. Интерес к водным дисперсиям наночастиц (наножидкостям) возник в середине 90-х годов XX века в связи с их необычными теплофизическими свойствами, потенциально позволяющими достичь качественно нового уровня распределения тепловых потоков. Так, в ряде работ отмечалось аномально высокое увеличение теплопроводности наножидкостей, не согласующееся с классическими представлениями. Было обнаружено необычное изменение вязкости, приводящее к изменению режима конвекции в таких системах. Изучение процесса кипения наножидкостей также привело к неожиданным результатам. В частности, было обнаружено существенное увеличение плотности теплового потока до наступления кризиса кипения при использовании наножидкости в качестве теплоносителя.

Вместе с тем, экспериментальные данные носят противоречивый характер, и механизмы наблюдаемых эффектов не имеют общепризнанного объяснения. Связано это, в первую очередь, с существенной междисциплинарностью проблемы. Так, получение стабильных наножидкостей и диагностика их параметров – отдельная физико-химическая задача. Неопределенность параметров наножидкостей, в свою очередь, приводит к ухудшению качества экспериментального материала по изучению их теплофизических характеристик.

Настоящее исследование, являющееся развитием работы [1], построено по кросс-циклу «синтез наночастиц – приготовление наножидкости – исследование кипения наножидкости». На каждом этапе проводится анализ параметров объекта и, при необходимости, выполняется корректировка программы исследования. Усовершенствована установка по исследованию процесса кипения и подтверждено соответствие ее условий гидродинамической модели кипения на тонком цилиндрическом нагревателе, размещенном в большом объеме (корреляция Кутателадзе-Зубера). Получены новые данные по кризису кипения для наножидкости, содержащей пластинчатые наночастицы каолинита.

Авторы выражают благодарность своему научному руководителю В.И. Альмяшеву за помощь и поддержку при проведении работы.

1. Фокин Б.С., Беленький М.Я., Альмяшев В.И., Хабенский В.Б., Альмяшева О.В., Гусаров В.В. // Письма в ЖТФ. 2009. Т. 35, Вып. 10. С. 1–9.

РАЗРАБОТКА МЕТОДА НАНОДИАГНОСТИКИ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АТОМНО-СИЛОВОЙ МИКРОСКОПИИ
И. Е. Грачева1, А. А. Копцева2, А. М. Повышев1

1 Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

2Учреждение Российской академии наук Научно-исследовательский институт прикладной математики и автоматизации КБНЦ РАН
В работе проводились исследования по разработке новых методов нанодиагностики электрофизических свойств пленочных наноматериалов, синтезированных из полимерных растворов-золей на основе диоксидов олова и кремния [1] с применением «полуконтактной» колебательной методики атомно-силовой микроскопии (АСМ) с помощью нанолаборатории Ntegra Terma.

Исследовалось 3 типа наноструктурированных материалов с различными значениями чувствительности к восстанавливающим газам: пористые нанокомпозиты на основе двухкомпонентной системы диоксид олова – диоксид кремния, иерархические пористые структуры на основе диоксида олова и лабиринтные структуры на основе двухкомпонентной системы диоксид олова – диоксид кремния. Атомно-силовые изображения рельефа поверхности пленочных нанокомпозитов получали при последовательном увеличении шага сканирования и сохранении числа шагов сканирования независимо от сканируемой площади. Кадры, полученные с помощью сканирующей зондовой микроскопии, представляли собой квадратные матрицы, имеющие размер 256 на 256 элементов. В работе были исследованы профили АСМ-изображений путем сечения поверхности плоскостью, перпендикулярной плоскости образца. В результате получались кривые, описывающие рельеф поверхности с точностью, определяемой величиной шага сканирования. Показано, что анализ зависимостей отношения длины профиля поверхности нанокомпозитов к длине области сканирования от измерительного масштаба может быть положен в основу новой методики диагностики газочувствительных нанообъектов.

Результаты работы использованы при выполнении государственных контактов № П 1249 от 07.06.2010, № 8858 р / 11233 от 30.04.2010, № П399 от 30.07.2009, № П2279 от 13.11.09, № 14.270.11.0445 от 30.09.2010.

  1. Hierarchical nanostructured semiconductor porous materials for gas sensors / V.A. Moshnikov, I.E. Gracheva, V.V. Kuznezov et al. // Journal of Non-Crystalline Solids. – 356 (2010). – P. 2020–2025.



ДИФРАКЦИЯ СХОДЯЩИХСЯ ПУЧКОВ ЭЛЕКТРОНОВ

НА КОГЕРЕНТНОМ ВЫДЕЛЕНИи
И.И. Давыденков

Московский государственный институт электронной техники
Важным методом просвечивающей электронной микроскопии является дифракция сходящихся пучков электронов. Дифракционные картины, получаемые в рамках этого метода, позволяют изучать дефектную структуру образцов и локально исследовать поля деформаций. Разрешение современного электронного микроскопа позволяет исследовать квантовые гетероструктуры и их поля деформаций в нанометровом диапазоне. Актуальной задачей для изучения таких структур является развитие теоретических подходов, позволяющих проводить моделирование интенсивности дифракционных картин и изображений.

Работа посвящена развитию теории дифракции электронов в кристалле с дефектами. Для решения уравнения Шредингера волновая функция электрона представляется в виде суперпозиции квазиблоховских волн, амплитуды которых определяют степень возбуждения точек на ветвях дисперсионной поверхности и меняются по мере прохождения частицы через образец. Для исследования влияния когерентности освещения на дифракцию электронов при выполнении данной работы был развит теоретический подход, состоящий в описании каждого из электронов и последующем учете когерентных свойств падающего на кристалл пучка частиц. Преимущество такого подхода обусловлено тем, что методы определения волновой функции электрона в кристалле хорошо развиты. Для характеристики когерентности электронного пучка была использована функция взаимной когерентности и связанной с ней взаимной интенсивности.

В рамках данной теории было проведено компьютерное моделирование профилей интенсивности проходящего и дифрагированных пучков электронной дифракции на когерентном выделении. Было установлено влияние энергии падающего пучка электронов на профили интенсивности. Также было проанализировано влияние эффекта аномальной адсорбции на рассеяние электронных волн на малом дефекте в достаточно толстых кристаллах. Существование смещения изображения дефекта в двулучевом случае объясняется вкладом в формирование контраста только одного квазиблоховского волнового пакета, который распространяется перпендикулярно возбужденному участку дисперсионной поверхности.


Адсорбция водорода, щелочных металлов и галогенов на графене
С.Ю. Давыдов1, Г.И. Сабирова1,2

1Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе, Санкт-Петербург

2 Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»,
Исследования адсорбционных свойств графена, т.е. двумерной гексагональной углеродной структуры, только начинается [1]. На первом месте по изученности стоит атомарный водород. Столь высокий интерес к водороду вызван двумя главными причинами: во-первых, при определенной концентрации адатомов в системе происходит переход полуметалл – полупроводник (в спектре графена открывается щель), во-вторых, графен перспективен с точки зрения водородной энергетики как удобный объект для хранения водорода. Большинство исследований, к сожалению, носят чисто теоретический характер. Эксперимент же по «техническим причинам» заметно отстает. К случаю атомарного водорода тесно примыкают щелочные металлы, также содержащие во внешней s-оболочке только один электрон. С точки зрения теории, сюда же можно отнести и адсорбцию галогенов на графене, так как атом галогена содержит во внешней оболочки лишь одну дырку.

В данной работе представлен модельный подход к задаче об адсорбции на графене [2, 3]. Предложена простая М-образная модель плотности состояний - и - зон графена, в рамках которой определено выражение для локальной плотности состояний на адсорбированном атоме и рассчитаны числа заполнения для атомов с одним валентным s-электроном (H, Li, Na, K, Rb, Cs) или одной валентной р-дыркой (F, Cl, Br, I). Проанализированы случаи, когда в -связи адатом-графен участвуют p-, sp, sp2 и sp3 –состояния атомов углерода. Для каждого из случаев рассчитаны число заполнения и заряд адатомов . Расчет проведен для случая , где - степень покрытия поверхности адатомами, т.е. для адатомов, не взаимодействующих друг с другом.
1. Castro Nero A.H., Guinea F., Peres N.M.R., Novoselov K.S., Geim A.K. // Rev. Mod. Phys. 2009. V. 81. N.1. P. 109-162.

2. C.Ю. Давыдов, Г.И. Сабирова, ПЖТФ, том 36, выпуск 24 p77 (2010).

3. С.Ю. Давыдов, Г.И. Сабирова ФТТ 3 (2011).


РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ПЛЕНОК ЖИГ
Е.М. Данилов, А.В. Семенов

Санкт-Петербург ОАО НИИ «Феррит-Домен»
В функциональной магнитоэлектронике для изготовления устройств на магнитостатических волнах (таких как фильтры, линии задержки, шумоподавители и т.д.) используются магнитные пленки железоиттриевого граната (ЖИГ). Для достижения высоких технических параметров этих приборов необходимо использовать в них высококачественные пленки ЖИГ. Используемые на данное время методы измерения основных электрофизических параметров ферритовых пленок разрабатывались много лет назад, и радиоизмерительное оборудование, под которое они разрабатывались, технически и морально устарело. Функциональные возможности современного радиоизмерительного оборудования позволяют не только повысить точность измерений, автоматизировать процесс измерения, но и производить измерения разных параметров на одной установке.

Целью данной работы было исследование возможности модернизации методов измерения электрофизических параметров высококачественных ЖИГ пленок на базе современного векторного анализатора цепей ZVA-40 (фирмы Rohde&Schwarz).

В ходе работы была разработана методика, которая позволяет по регистрации спектра возбуждаемых в ферритовой пленке магнитостатических волн определять её основные электрофизические параметры. Оригинальность методики заключается в возможности получения на одной измерительной установке всех необходимых для проектирования СВЧ приборов параметров ферромагнитных пленок: намагниченности насыщения, ширины линии ферромагнитного резонанса, эффективного поля анизотропии, толщины пленки.

Были предложены формулы для расчета толщины, намагниченности насыщения и эффективного поля анизотропии ферритовой пленки. Рассчитанные параметры ферритовых пленок совпадали, в пределах погрешности измерения, со значениями толщин, измеренными другими методами. Для автоматизации процесса измерений был налажен обмен данными между персональным компьютером и векторным анализатором цепей с использованием платы КОП фирмы National Instruments PCI – GPIB. С помощью пакета LabVIEW было разработано оригинальное программное обеспечение. В результате был разработан компьютеризированный измерительный стенд, с помощью которого без всякой специальной подготовки можно сразу получить все требуемые данные об образце.

ПРОЦЕССЫ ПЕРЕЗАРЯДКИ В ИСТОЧНИКЕ БЫСТРЫХ НЕЙТРАЛОВ
А.А. Жаров

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»
Основной особенностью источников быстрых нейтралов является нейтрализующий электрод. При этом, в зависимости от конструктивного исполнения, преобладающим является один из двух основных механизмов перезарядки: перезарядка на молекулах рабочего газа, также называемая объемной резонансной перезарядкой; либо скользящая перезарядка, также называемая Оже-нейтрализацией.

Рассмотрим процессы, происходящие в газовой фазе канала нейтрализации. Ускоренные в промежутке анод-катод ионы, влетающие в канал, могут перезарядиться, либо испытывать упругое рассеяние на нейтральных частицах газа.

Для расчета сечения перезарядки exch и сечения упругого рассеяния ионов рабочего газа (аргона) на атомах газа использовались приближенные зависимости

, , (1)

полученные путем аппроксимации экспериментальных сечений, которые считаются надежными в диапазоне энергий 1 – 1000 эВ. Энергия в (1) измеряется в эВ, а сечение – в 2.

Для сечения упругого рассеяния атомов аргона на атомах аргона использовалась формула

. (2)

Для изучения явления скользящей перезарядки использовались общие закономерности процессов рассеяния частиц поверхностью, полученные в экспериментальных и теоретических исследованиях. Удары частиц о стенки канала перезарядки являются, в основном, скользящими. Отражение ионов происходит практически зеркально и с единичным (относительно числа частиц) коэффициентом отражения.

Более детальное исследование рассеяния ионов аргона с энергией 20 – 100 эВ поверхностью кремния, выполненное методом молекулярной динамики, показало, что энергетическое распределение отраженных частиц в этом случае лежит между распределениями, предсказанными моделями однократного и двукратного (на равные углы) бинарного столкновения налетающей частицы с атомами поверхности. Это позволяет использовать указанные модели для оценки потерь энергии при рассеянии в условиях скользящего падения.

Особенности разработки технологии производства диафрагменных элементов МЭМС-электроакустических преобразователей
А.В. Ильков

Гоударственный научный центр Российской Федерации – Федеральное государственное учреждение «Научно-производственный комплекс «Технологический центр « МИЭТ»
Принципиальным отличием МЭМС-ЭАП от обычных является тесная связь конструкции микрофонов с технологией.

Характеристики упругого элемента МЭМС-микрофона зависят от его материала и геометрических размеров. Выбор материала, формы и линейных размеров упругого элемента определяются выбранной технологией их микрообработки. В свою очередь выбор технологии определяется целым набором других факторов, из которых одним из существенных является возможность интегрировать механическую составляющую МЭМС с электронной.

Были поставлены задачи: получение методами кремниевой микрообработки контура мембраны, отличающегося от квадратной или прямоугольной формы и создание двухслойной структуры мембраны с управляемым уровнем внутренних напряжений. Поставленные задачи удалось решить. Первую за счет моделирования контура литографической маски. Уровень внутренних напряжений регулировался за счет состава и обработки слоев диафрагмы, а также образования гофра вокруг центра диафрагмы.

Кристалл кремниевого ЭАП имеет размеры 550,4 мм и представляет собой тонкопленочную диэлектрическую мембрану, общей площадью 7 мм2, содержащей площадь отражающего покрытия 0,8 мм2.

Поскольку с помощью анизотропного травления кремния на площади кристалла невозможно создать круглую фигуру дна мембраны, то был выбран восьмиугольник – фигура, приближенная к кругу. Была смоделирована диэлектрическая маска с топологией в виде ромба, имеющего диагональ 3,6 мм. Технологический маршрут создания гладких диафрагм состоял из 55 основных операций. Часть диафрагм имела осесимметричную вздутость.

Для создания плоских диафрагм, без следов деформации, предложено применить процесс оптимизации по толщинам и стехиометрическому составу материалов, образующих структуру диафрагмы, а также осуществлять поиск оптимального соотношения толщин слоев
1   2   3   4   5   6   7   8   9

Похожие:

Физика и технология микро- и наносистем” iconПятнадцатая научная молодёжная школа "Физика и технология микро- и наносистем. Карбид кремния и родственные материалы"
Забродский А. Г., д ф м н., проф., член-корр. Ран, директор фти им. А. Ф. Иоффе Ран, С. Петербург

Физика и технология микро- и наносистем” iconСистемный подход к материаловедению микро- и наносистем
Классификация материалов по техническому назначению и функциональным свойствам: конструкционные, функционально-активные, адаптивные...

Физика и технология микро- и наносистем” iconФизика для общеобразовательных учреждений 10—11 классы
Ы программы традиционны: механика, мо­лекулярная физика и термодинамика, электродина­мика, квантовая физика (атомная физика и физика...

Физика и технология микро- и наносистем” iconВ данной работе рассматриваются вопросы реализации экcпертной системы по технологиям микро- и наносистем. Основное внимание уделено моделированию базы знаний
Представлена логическая модель системы, модели компонентов и развертывания. Создано методическое обеспечение комплекса: руководства...

Физика и технология микро- и наносистем” iconРешением научно-технического совета Самгту 24. 05. 2011
«Химическая физика, в том числе физика горения и взрыва», утвержденной приказом Минобрнауки РФ от 08. 10. 2007 г. №274 и паспорта...

Физика и технология микро- и наносистем” iconПрограмма Государственного экзамена по подготовке магистра по направлению «Физика наносистем» 510428
Классификация низкоразмерных систем. Квантовые ямы и сверхрешетки. Квантовые нити. Квантовые точки. Методы формирования и примеры...

Физика и технология микро- и наносистем” iconИсследование энергетического спектра и волновых функций носителей в полупроводниковых наноструктурах
В связи с открытием нового направления «Электроника и наноэлектроника» в лаборатории Физических основ микро- и наноэлектроники требуются...

Физика и технология микро- и наносистем” iconЛекция Введение. Термин «физика»
Аристотеля, жившего в IV веке до нашей эры. Физика была тесно связана с философией, первоначально даже термины «физика» и «философия»...

Физика и технология микро- и наносистем” iconЛекция Введение. Термин «физика»
Аристотеля, жившего в IV веке до нашей эры. Физика была тесно связана с философией, первоначально даже термины «физика» и «философия»...

Физика и технология микро- и наносистем” iconПрограмма вступительных испытаний по физике в магистратуру по программам Физика конденсированного состояния Теоретическая физика Медицинская физика Радиофизика
Функция Лагранжа и ее свойства. Уравнения Лагранжа системы материальных точек. Интегралы движения