Статья: Двухфазная трехмерная модель алюминиевого электролизера (2012)

Рассмотрены причины низкого фазового контраста изображения в атомно-силовом микроскопе (АСМ) при исследовании поверхности. Определены пути улучшения фазового контраста изображения в АСМ. Рассмотрены принципиально новые подходы к проектированию АСМ с миниатюрной вакуумной системой, обеспечивающей условия для улучшения фазового контраста изображения.

Рассмотрена возможность получения низкобарьерных контактов Шоттки на n-типе кремния за счет выращивания методом молекулярно-лучевой эпитаксии сильно легированного приповерхностного слоя (толщиной около 4 нм). Получены омические контакты и низкобарьерные контакты с дифференциальным сопротивлением 1—2 кОм. Опробован способ частичного стравливания высоколегированного поверхностного слоя ионами аргона для получения барьера Шоттки. Проведено измерение емкости низкобарьерных контактов и отклика на внешний высокочастотный сигнал.

Разработан двухдиапазонный тепловизионный прибор, работающий в спектральных диапазонах 3—5 и 8—12 мкм, на основе матричных фотоприемных устройств формата 256x256 элементов, позволяющий производить измерение температуры объектов и их коэффициентов излучения. Описан ряд проведенных с помощью прибора измерений, приводится метод определения температуры и коэффициента излучения.

Представлена оптическая система с двумя полями зрения для тепловизионных приборов на основе матричных фотоприемных устройств спектрального диапазона 8—12 мкм. Оптическая система имеет промежуточную плоскость изображения, расположенную между фронтальной и проекционной частями объектива. Смена полей зрения осуществляется заменой линз фронтальной части объектива. Приводятся основные параметры и характеристики оптической системы, а также оценка качества изображения.

Исследованы возможности применения отечественных серийных фотографических объективов для формирования изображения в оптико-электронных приборах в спектральном диапазоне 0,9—1,7 мкм. Проведены расчетные исследования объективов в монохроматическом режиме на длинах волн 0,63; 0,9; 1,06 и 1,54 мкм, что позволяет оценить возможность их применения в активных и пассивных системах, работающих в спектральных диапазонах 0,9—1,7 и 1,28—1,6 мкм.

Представлен радиометр гамма-излучения на основе синтетического алмазного материала. В результате создан радиометр с высокой помехозащищенностью, реализованный в схеме с вынесенным предусилителем на длинной (до 200 м) коаксиальной линии. Конструкция радиометра включает спектрометрический алмазный детектор, предусилитель, усилитель-формирователь, спектрометрический АЦП и анализатор импульсов. Разработана математическая модель регистрации гамма-излучения алмазным детектором с учетом его размеров. Созданы коды для расчета отклика гамма-излучения алмазного детектора и восстановления исходного спектра гамма-излучения.

Проведено моделирование характеристики спектральной чувствительности фотодиодов, изготовленных на основе гетероэпитаксиальных структур тройных соединений кад-мий—ртуть—теллур (КРТ) с учетом прохождения ИК-излучения через оптические просветляющие покрытия, гетероэпитаксиальные слои КРТ и подложку. Для оценки квантовой эффективности фотодиодов использовались одномерные модели p-n-перехода с длинной и короткой базой. Обработка численными методами спектральных характеристик чувствительности фотодиодов позволила провести оценки длины диффузии неосновных носителей заряда, скорости поверхностной рекомбинации на границах раздела рабочих фоточувствительных слоев КРТ, фотоэлектрической взаимосвязи между соседними фотодиодами матричных фотоприемных устройств, изготовленных на основе ГЭС КРТ, выращенных методами жидкофазной и молекулярно-лучевой эпитаксии.

Представлены результаты исследования влияния чистоты исходной поверхности, давления остаточных газов в вакуумной камере, скорости напыления и других факторов на микрокристаллическую структуру слоев индия.

Исследованы фотоэлектрические характеристики многорядного фотоприемного устройства формата 6x576 элементов на основе гетероэпитаксиальных структур полупроводникового соединения кадмий—ртуть—теллур, выращенных методами молекулярнолучевой эпитаксии. Для кристалла матрицы формата 6x576 элементов разработана топология с уменьшенным до 14 мкм шагом, которая является наиболее приемлемой для замены изделий формата 4x288 элементов в аппаратуре применения без изменения оптической системы, сканера и блока электронной обработки. Предложенные технические решения позволяют повысить удельную обнаружительную способность до значений более 2·1011 Вm-1 см·Гц1/2, а также улучшить разрешающую способность и поле зрения тепловизионных средств.

Проведен сравнительный анализ процессов установления параметров винтовых электронных пучков, формируемых магнетронно-инжекторными пушками с разными углами наклона магнитного поля к поверхности эмиттера. Исследованы режимы с большой долей отраженных от магнитного зеркала электронов. Проанализированы временные зависимости захваченного в адиабатическую ловушку гиротрона пространственного заряда, потенциала в разных сечениях пучка и проходящего в рабочее пространство тока при различной величине холодного питч-фактора. Показано, что переход к формированию пограничных или ламинарных винтовых электронных пучков улучшает устойчивость электронного потока c большими питч-факторами.

Получены выражения для компонент магнитного поля от ВЧ-системы в окрестности медианной плоскости циклотрона. Расчетным образом показано влияние этого поля на параметры пучка при ускорении и на входе в электростатический дефлектор. Для протонного циклотрона С235 величина изменения параметров пучка составила до 50 %.

Представлен аппаратно-программный комплекс для исследования пространственных распределений излучательной способности плазмы, позволяющий проводить регистрацию и автоматизированное распознавание линий и систем молекулярных полос, а также компьютерную обработку спектров. Проведена идентификация молекулярных полос дейтерия для различных электронно-колебательно-вращательных переходов. Для разряда в планарном магнетроне оценены температуры возбуждения атомных уровней, поступательная, а также парциальные вращательные и колебательные температуры.

Представлены расчеты спектра излучения, индекса цветопередачи Ra, цветовой температуры Tc и координат цветности Xс, Yс излучения цезиевой плазмы в условиях, характерных для импульсно-периодического разряда в цезии. Рассмотрены диапазоны давлений плазмы 30—1500 Торр и температуры на оси 3200—6000 К. Показано, что величина индекса цветопередачи Ra > 90 во всем исследованном диапазоне параметров плазмы. Цветовая температура излучения плазмы изменяется в широком диапазоне 2300—5500 K. Координаты цветности излучения цезиевой плазмы близки к значениям Xс, Yс черного тела.

Рассчитаны концентрационные и температурные зависимости содержания компонентов расплавов и газовой фазы над расплавом методом термодинамического моделирования, применяя программный комплекс TERRA и модель идеального раствора продуктов взаимодействия. Проведены исследования при температурах от 400 до 3000 К, давлениях от 10-3 до 100 атм при содержаниях Pb от 0,1 до 0,9 мас. доли в сплаве Pb—Bi. Определены температуры, энтальпии, энтропии фазового перехода расплав—пар и другие теплофизические характеристики.

Рассмотрены некоторые возможности использования проекционного метода для теоретической оценки влияния случайного характера изменений электрофизических параметров на распределение неосновных носителей заряда, генерированных электромагнитным излучением в полупроводниковом материале.

Изучено влияние γ-облучения на диэлектрические свойства и ac-проводимость поперек слоев монокристаллов TlGaSe2 из разных технологических партий в частотной области 5⋅104 — 3,5⋅107 Гц. Показано, что γ-облучение монокристаллов TlGaSe2 дозами 3⋅104 и 2,25⋅106 рад приводит к уменьшению диэлектрической проницаемости, а также изменяет природу диэлектрических потерь. В γ-облученных монокристаллах TlGaSe2 установлен прыжковый характер ac-проводимости вблизи уровня Ферми и оценены плотность и энергетический разброс локализованных в окрестности уровня Ферми состояний, а также среднее время и расстояние прыжков.

Разработан высокопроизводительный программный кинетический комплекс программ LRnLA/Nano (Локально-рекурсивный нелокально-асинхронный) для решения широкого круга задач нанофизики, включая нанофотонику, спинтронику, наномодификацию поверхности, а также физики плазмы и плазмоподобных сред. Приведены два примера применения данного кода. Распространение электромагнитных волн в наноматериалах моделируется в реальной трехмерной геометрии, причем приведен пример расчета поля в среде со сложным пространственным распределением диэлектрической проницаемости (в фотонном кристалле). Рассмотрено формирование зародышей кристаллических нанопорошков как суперпозиция столкновительных и флуктуационных процессов на неравновесной стадии фазового перехода конденсации паров в плазме разряда и кристаллизации карбида кремния.

Дано объяснение влияния акустической мощности на процесс формирования двухмерного контура изображения, возникающего в результате двухкратной брэгговской дифракции, разработана теоретическая модель. Модель учитывает эллиптичность оптических волн и кривизну поверхностей волновых векторов. Эксперименты, выполненные на основе одноосного гиротропного кристалла парателлурита, полностью подтвердили выводы теории.