Прикладная физика

Представлены экспериментальные результаты исследования монокристаллического Si (111), легированного хромом. Исследования проводились с использованием метода спектроскопии комбинационного рассеяния света (Рамановская спектроскопия). Обнаружено, что легирование переходных элементов к чистому кремнию приводит к уменьшению интенсивности рамановских пиков в несколько раз, а также к образованию дополнительных пиков на спектрах.

Изучены процессы токопрохождения в диодных структурах pSi-nSi1-xSnx (0  x  0,04). Из полученных результатов видно, что в исследованных образцах, при малых напряжениях ток подчиняется закону Ома. А при дальнейшем увеличении напряжения начинается рост тока по нелинейному закону. На основе анализа зависимости установлено, что нелинейность обусловлена полевым эффектом Пула-Френкеля. На основе выполненных анализов полученных результатов обоснована перспективность использования твердых растворов Si1-xSnx (0  x  0,04), выращенных на кремниевых подложках, в качестве активного материала в преобразователях тепловой энергии в электрическую энергию на основе термовольтаического эффекта.

Приведены результаты экспериментальных исследований частотных и температурных зависимостей электропроводности монокристаллов MnIn2Se4 в переменном электрическом поле. B MnIn2Se4 изменение электропроводности в зависимости от частоты можно объяснить следующим образом: в монокристаллах существуют кластеры, содержащие локализованные состояния с близкой энергией, и перескок электронов осуществляется между ними. Из температурных зависимостей проводимости определены энергии активации. Проводимость в этих монокристаллах характеризуется зонно-прыжковым механизмом.

Рассмотрено влияние амплитуды электрического потенциала смещения на структурные и функциональные свойства стали 40х13 при высокочастотном азотировании в индуктивно-связанной плазме смеси аргона, водорода и азота. В результате азотирования формируется трёхслойная структура в приповерхностном слое, кристаллическая структура которого зависит от прикладываемого к нему потенциала смещения. Толщина азотируемого слоя и шероховатость поверхности нелинейно зависят от амплитуды потенциала вследствие изменения интенсивности распыления поверхности ионами из плазмы. Износостойкость в условиях сухого трения и коррозионная стойкость стали 40х13 в растворе 3,5 масс. % NaCl повышаются по мере увеличения амплитуды потенциала смещения от -20 до -80 В, о чём свидетельствует снижение скорости износа от 5,010-4 до 4,810-7 мм3/(мН) и плотности тока коррозии от 1,610-9 до 1,710-10 А/см2, соответственно. Полученные результаты могут быть использованы для разработки дуплексной технологии обработки материалов.

Предложен метод определения мощности импульса или его фрагмента, основанный на понятии эффективного импульса, эффективной мощности и эффективного времени. Данная методика не зависит от формы и длительности осциллограммы импульса, а использует только вычисление энергии и определение координат центра тяжести квадрата амплитуды импульса. Это позволяет стандартизировать процедуру цифровой обработки сигнала для определения мощности независимо от длительности и формы импульса и спектрального состава.

Для достижения высоких технологические показателей качества различных оптических деталей нового поколения, необходим не только современный подход к методам и средствам обработки деталей, но и реализация перспективных высокоточных бесконтактных методов диагностики. Особое внимание в единой технологической цепочке занимают стадии глубокой полировки, когда высотные статистические параметры профилей достигают нано- и субнанометровых уровней. Для диагностики высотных статистических параметров субнанометрового уровня на сегодняшний день применяются различные классы оптико-электронных приборов и систем. Наибольший интерес в задачах высокоточного аттестационного контроля представляют такие перспективные приборы и системы, как: динамические интерферометры, а также приборы, позволяющие оценивать среднеквадратическое значение поверхностных неоднородностей субнанометрового уровня по данным анализа индикатрисы рассеянного лазерного излучения. В мировой практике методы, основанные на анализе индикатрис рассеянного лазерного излучения, классифицируются на [1–7]: методы полного интегрального рассеяния (TIS – Total Integrated Scattering), методы определения функции распределения коэффициента отражения по двум угловым координатам (метод определения характеристики BRDF – Bidirectional Reflectance Distribution Func-tion), методы дифференциального рассеяния (ARS – Angle-Resolved Scattering). Анализ влияния ограничительных факторов в методе дифференциального рассеяния позволяет определить его систематическую погрешность и повысить точность измерения.

Представлены и реализованы схемотехнические решения питания установки для получения нетканых материалов методом электроформования на коллекторы, покрытые диэлектриком. При помощи нескольких высоковольтных коммутаторов достигается периодическая смена полярности полимерного раствора, что позволяет осуществить осаждение полимерной струи при отсутствии стекания заряда с формованного материала. Приведены характерные электрические характеристики процесса и показаны возможные модификации установки.

Описаны конструкция и способы изготовления самонесущих высококонтрастных в рентгеновском спектральном диапазоне длин волн ( ≈ 0,6÷14 Å) рентгеношаблонов, являющихся инструментом для формирования высокоаспектных резистивных топологий толщиной до 1 мм и более, причем как из позитивных, так и негативных рентгенорезистов. Подробно описаны два способа изготовления: на основе плазмохимического травления и на основе лазерной резки. Были изготовлены образцы обоими этими способами и проведено их сравнение. Выполненная работа показывает, что таким образом можно изготавливать самонесущие высококонтрастные рентгеношаблоны и LIGA-шаблоны из промышленно выпускаемых фольг тяжелых металлов, таких как тантал и др. с минимальными топологическими размерами до 15 мкм. Способ лазерной резки с использованием мощного фемтосекундного лазера более оперативен и требует существенно меньшей технологической подготовки и меньшего количества операций для его реализации.

Тонкие пленки нитрида кремния широко применяются как в микроэлектронике, так и в оптических и оптоэлектронных приборах. Для получения пленок Si3N4 используются такие методы как химическое осаждение из газовой фазы и магнетронное напыление. В работе представлены результаты исследований по контролю над ростом и оптическими свойствами пленок Si3N4 устройством, работа которого основана на возбуждении поверхностного плазмонного резонанса и позволяет активно влиять на процесс роста нитридной пленки.

Представлены результаты резания прочных горных пород мощным лазерным излучением. Предлагается технико-технологическое решение для селективной выемки богатых участков тонких рудных жил из массива прочных горных пород с применением горного комбайна, оснащенного комбинированным лазерно-механическим оборудованием. Лазерное воздействие ведется за контурами тонкой жилы с дезинтеграцией минерализованных вмещающих пород и их последующим фрезерованием с целью образования обнаженных поверхностей в нижней части тонкой жилы для последующей отбойки руды гидравлическим молотом. Дифференцированная разработка массива с применением рационального сочетания различных способов дезинтеграции прочных пород обеспечивает реализацию принципа ресурсосбережения в горном производстве.

На основе результатов расчетных и экспериментальных исследований показана перспективность использования сплава цезия с рубидием в качестве плазмообразующей среды в серийных импульсных источниках ИК-излучения. Установлено, что при 25 % весовом содержании рубидия в сплаве с цезием давление паров и теплопроводность плазмы близки к указанным характеристикам серийной импульсной лампы, наполненной амальгамой цезия. Полученные результаты позволили повысить пиковую мощность излучения и создать экологически чистый импульсный источник ИК-излучения.

Проведен анализ процессов травления сапфировых подложек. Рассматриваются особенности использования методов химико-механического, лазерного, ионного, электронного травления сапфировых подложек. Определено, что при химико-механическом и лазерном травлении плоскостей сапфира происходит послойное удаление материала через промежуточные процессы внутрислоевого растрескивания, а скорость травления коррелирует с межплоскостным расстоянием. В случае применения ионного и электронного травления основным механизмом является образование пронизывающих пор, треков, которые ослабляют межатомные связи и приводят к разрушению кристаллической решетки сапфира. При этом скорость травления различных плоскостей кристалла сапфира коррелирует с потенциальной энергией межатомного взаимодействия внутри соответствующей плоскости. Наименьшая интенсивность F+-полосы катодолюминесценции, как и скорость генерации кислородных вакансий наблюдается для С-плоскости сапфира, атомы кислорода в которых формируют плотноупакованный каркас. Наибольшая интенсивность катодолюминесценции наблюдается для А-плоскости сапфира, в которой атомы обладают наименьшей потенциальной энергией.