ГОД: 2022 | 2021 | 2020 | 2019 | 2018 | 2017 | 2016 | 2015 | 2014 | 2013 | 2012 | 2011 | 2010 | 2009 | 2008 | 2007 | 2006 | 2005 | 2004 | 2003 | 2002
2005

Изготовлены и исследованы фотоприемные структуры на основе многослойных структур с квантовыми ямами чувствительные одновременно в двух спектральных диапазонах 3-5 и 8-12 мкм.
![]() |
Рис. 1. Спектральная чувствительность двухцветных фотоприемных матриц. |
Плотность электронов в структуре, чувствительной в длинноволновой области, составляла (5-6)×1016 см-3. В структуре, чувствительной в коротковолновой области, плотность электронов составляла (2.5-2.6)×1017 см-3.
Спектр фоточувствительности коротковолновой и длинноволновой частей структуры показан на Рис.1. Измерения проводились раздельно на каждой структуре на тестовых элементах. Для приложения напряжения к каждой из структур использовался промежуточный контактный слой. Ввод излучения производился через подложку GaAs, скошенную под углом 45°. Кривые приведены к одному масштабу. Пиковая чувствительность составила 0.015 и 0.41 А/Вт при длине волны 4.8 и 9.2 мкм соответственно.

Лаборатория физико-технологических основ создания приборов на основе полупроводников А2В6
![]() |
Рис. 1. Тепловое изображение, полученное с помощью фотодиодной матрицы формата 128×128, изготовленной из ГЭС КРТ МЛЭ (К). |
Для создания пленок КРТ на подложках из кремния использован низкотемпературный метод подготовки поверхности подложек из кремния. Обычный метод получения чистой поверхности кремния в установках МЛЭ основан на прогреве подло жек до температур 800° С. Для создания монолитных фотоприемников, на что ориентирована разрабатываемая технология, этот метод не подходит, так как разрушает систему обработки сигнала, сформированную в подложке до осаждения пленки КРТ.
В 2005 году на основе гетероструктур КРТ МЛЭ на подложке из кремния (К) изготовлен матричный фотоприемник с максимумом чувствительности на длине волны 3,83 мкм и получено тепловизионное изображение, показанное на Рис.1.
Полученное тепловизионное изображение свидетельствует, что структуры КРТ МЛЭ (К) дырочного типа проводимости, выращенные на подложках из кремния, соответствуют требованиям предъявляемым к использованию в многоэлементных и матричных ФПУ и обеспечивают высокие фотоэлектрические параметры.

Лаборатория физико-технологических основ создания приборов на основе полупроводников А2В6
Изготовлены p+-n переходы на основе гетероэпитаксиальных структур (ГЭС) КРТ методом имлантации ионов мышьяка и последующего активационного отжига.
![]() |
Рис. 1. Зависимость сопротивления диодов от напряжения смещения. |
Высокотемпературная стадия отжига проводилась при температуре образца 350-360°С и температуре ртути 340- 350°С в течение 2 часов. На этой стадии происходила активация мышьяка, и одновременно в объеме образца генерировались вакансии ртути. Для заполнения вакансий ртути проводилась вторая низкотемпературная стадия отжига при температуре образца 215-225°С и температуре ртути 205-215°С.
После отжига были изготовлены мезадиоды площадью A=4.9×10-3см2. Плотность темнового тока при смещении U=-0.1 В составляла ~ 0.04 А/см2. На рисунке представлены типичные зависимости удельного сопротивления от напряжения смещения. Значение произведения R0A для данных фотодиодов лежало в диапазоне 20÷28 Ом×см2. Это значение попадает в интервал лучших достижений для p-n переходов с длинноволновой границей чувствительности 9,7 мкм.

Предложена и рассчитана модель, объясняющая транспорт носителей заряда
в пленках Pb1-xSnxTe
Расчетные и экспериментальные вольтамперные характеристики (ВАХ) пленок в темноте и при освещении (Рис. 1) находятся в
![]() |
Рис. 1. ВАХ пленок в темноте (1) и при освещении (2,3). Кружки и треугольники - эксперимент; сплошные линии - расчет, Т=4,2 К. |
Обнаружен эффект увеличения тока в пленках Pb1-xSnxTe

Исследован спектр поверхностных электронных состояний, индуцированных адсорбцией цезия на поверхностях GaAs(100) с различным составом и сверхструктурными реконструкциями. Экспериментально обнаружены и исследованы два новых эффекта, демонстрирующих
![]() |
Рис. 1. Изгиб зон в зависимости от величины цезиевого покрытия φS(θ) |

Лаборатория радиационной стойкости полупроводников и полупроводниковых приборов.
Лаборатория молекулярно-лучевой эпитаксии элементарных полупроводников и соединений А3В5.
*Институт электроники НАН Беларусь.
Проведена разработка метода импульсной лазерной модификации наноклас- теров Ge (квантовых точек) в Si и изучении электронной структуры квантовых точек, сформированных импульсным лазерным воздействием. Работа направлена на решение проблем однородности распределения размеров квантовых точек, полученных в результате эпитаксии упруго напряженных гетеросистем. Дисперсия размеров неизбежно приводит к разбросу энергетических уровней носителей заряда в массиве квантовых точек, в результате чего дискретный электронный спектр, необходимый для приборных применений наноструктур с квантовыми точками, может трансформироваться в квазинепрерывный с потерей основных преимуществ, обеспечиваемых явлением трехмерного размерного квантования в нульмерных электронных системах. Основная физическая идея заключалась в следующем. В определенных режимах импульсное лазерное воздействие может стимулировать плавление областей германия в кремнии, находящегося в твердой фазе. При этом мелкие нанокластеры Ge будут растворяться в Si, а крупные оставаться, что способствует повышению однородности размеров квантовых точек в ансамбле.
Энергетический спектр дырок в гетероструктурах Ge/Si с самоорганизую- щимися квантовыми точками Ge до и после импульсного лазерного воздействия анализировался на основе измерений температурных и частотных зависимостей высокочастотной проводимости, а также вольт-фарадных характеристик диодов Шоттки. Для контроля элементного состава нанокластеров Ge и механических напряжений в структурах использовалась спектроскопия комбинационного рассеяния света.
![]() |
Рис. 1. (а) Зависимость энергии активации темпа эмиссии дырок из квантовых точек Ge в валентную зону Si от обратного смещения в кремниевом диоде Шоттки с квантовыми точками. (б) Спектры комбинационного рассеяния света до и после импульсного лазерного воздействия. |
Применялись обработки одним и десятью импульсами рубинового лазера (λ=694 нм). В результате проведённых исследований обнаружено, что импульсное лазерное воздействие приводит к заглублению энергетических уровней дырок в нанокластерах Ge относительно края валентной зоны Si и к уменьшению их энергетического разброса (Рис.1а). После обработок 10-ю импульсами дисперсия энергетических уровней, связанная с флуктуацией размеров квантовых точек в ансамбле, уменьшается в 2 раза. При этом ширина пика комбинационного рассеяния света на колебаниях связей Ge-Ge уменьшается в полтора раза (Рис. 1б). Полученные результаты свидетельствуют об увеличении степени однородности параметров квантовых точек в ансамбле после наносекундного лазерного облучения.

Лаборатория электронной микроскопии и субмикронных структур.
Лаборатория эллипсометрии полупроводниковых материалов и структур
Исследованы спектры фотолюминесценции (ФЛ) в Ge-квантовых точках, сформированных в слое аморфного GeO2. Гетерослои Ge:GeO2 выращены путем конденсации пересыщенных паров монооксида германия (GeO) при одновременном их разложении на Ge и GeO2. Вариация условий роста позволяет контролируемо изменять размеры кластеров Ge. Наблюдаемый в указанных гетерослоях Ge:GeO2 сдвиг максимума пика ФЛ в голубую область при уменьшении размеров кластеров германия был объяснен как квантоворазмерный эффект (Рис. 1). Расчеты оптической щели нанокристаллов Ge, учитывающие данный эффект, были проведены на основе модели эффективной массы, сведенной к известному реше нию одномерного уравнения Шрёдингера для квантовой ямы сферической фор мы. Определенные по положению пика ФЛ средние размеры нанокристаллов Ge оказались близкими к величинам, полученным из спектров комбинационного рассеяния и из прямых данных электронной микроскопии. Плёнки Ge:GeO2 были также исследованы с применением методики спектральной эллипсометрии; получены первые свидетельства влияния квантоворазмерного эффекта на показатель преломления данной гетеросистемы.

Рис. 1. Спектры ФЛ плёнок Ge:GeO2 - от образцов 1- 4 размер кластеров Ge уменьшается.
Таким образом, при комнатной температуре обнаружена фотолюминесцен- ция от нанокристаллов германия, находящихся в окружении диоксида германия, спектр которых смещается в синюю область при уменьшении их размеров в согласии с моделью прямых переходов внутри нанокристаллов. В работе нанокристаллы германия рассматриваются как квантовые точки первого рода.

Лаборатория электронной микроскопии и субмикронных структур.
*Институт передовых технологий компании Самсунг, Корея
В последнее время наблюдается повышенный интерес к методам формирования слоев полупроводниковых нанокластеров, встроенных в подзатворный диэлектрик МДП-структур, с точки зрения создания быстродействующих и энергонезависимых элементов памяти. В данной работе развит метод низкоэнергетического ионного воздействия для получения плотных однородных массивов нанокластеров Ge на SiO2. Энергия ионов выбиралась достаточно низкой, чтобы не вводились дефекты в подложку, но высокой по сравнению с тепловой энергией источника молекулярного пучка. Ионное воздействие способствует образованию зародышей новой фазы, которое невозможно по механизму термической активации при температурах 300-400°C. Благодаря импульсному режиму ионного воздействия зарождение происходит одновременно, что приводит к повышению однородности распределения нанокластеров по размерам. Кроме того, вследствие процесса ионного перемешивания, облегчается трансформация двумерного слоя Ge в массив нанокластеров при относительно низких температурах.
Осаждение Ge на пленки SiO2 толщиной 4-80 нм производилось в камере сверхвысокого вакуума при различных энергиях ионов, температурах и параметрах импульсного режима. Большинство структур было получено осаждением 15-20 монослоев (МС) Ge, при температурах 300-375°C и энергии Ge+ 100-200 эВ. Импульсы ионного пучка подавались по мере осаждения 3 МС, 4 МС и 5 МС Ge. Для части образцов поверх сформированных наноструктур был нанесен капсулирующий слой кремния. Анализ полученных структур проводился методами электронной микроскопии высокого разрешения (ВРЭМ), электронной спектроскопии для химического анализа (ЭСХА) и атомно-силовой микроскопии (АСМ).
Спектры ЭСХА содержат пики, соответствующие как GeO2, так и чистому Ge. Из анализа спектров сделан вывод о частичной десорбции германия в процессе осаждения. По-видимому, механизм
Рис. 1. а: ВРЭМ-изображение образца, приготовленного осаждением 20 МС Ge при 375°C
на слое SiO2 толщиной 4 нм. Импульсы облучения Ge+ энергией 200 эВ подавались по мере
осаждения 3МС, 4МС and 5МС; б: Распределение нанокластеров по размерам (размер нанокластеров 5+1 нм, их плотность 5.5×1011 см-2)

Рассмотрена возможность реализации ситуаций, в которых примесь (дефект) в объёмном кристалле или в низкоразмерной структуре создаёт связанное состояние только для одной проекции спина (точнее для одного из двух имеющихся значений квантового числа, отмечающего спиновое состояние носителя), в то время как частицы с другой проекцией остаются делокализованными. Это должно привести к эффективной сепарации по спину носителей заряда.
Механизмом, приводящим к избирательному по спину поведению системы является спин-орбитальное (СО) взаимодействие. Мы использовали варианты СО взаимодействия, предложенные Рашба для двумерных систем и Дрессельхаузом для объёмных ситуаций. Исследованы случаи локализации двумерных электронов на одномерной дель та-образной примеси, локализация трёхмерных частиц на короткодействующем одномерном потенциале (дельта-легированный слой доноров), а также, двумерных электронов на аксиально-симметричном притягивающем потенциале.
В первых двух случаях показано, что связывание частиц лишь одного спинового состояния возможно при наличии тока в системе, т.е. при нарушении равновесного распределения электронов по импульсу: в случае дельта-"струны" (2D носители) ток должен быть направлен параллельно струне примесей, а в трехмерном случае - параллельно дельта-слою. Возможна также избирательная локализация в асимметричной сэндвич-структуре типа Alx Ga1-x/A3B5/ Aly Ga1-y.
В случае аксиально-симметричной примеси в 2D электронной системе, нижний s-уровень не расщепляется по спину (как и должно быть в отсутствие магнитного поля), а следующий возбуждённый р-уровень испытывает расщепление. Подбором параметров потенциала примеси можно добиться того, чтобы захваченными оказались лишь частицы одной проекции спина на нормаль к плоскости структуры.
Таким образом, выяснены условия, при которых в электрон-примесной системе возникает разделения носителей по спину благодаря спин-орбитальному взаимодействию.

Лаборатория теоретической физики
Рассмотрен одномерный квантовый насос на основе структуры из двух гар- монически колеблющихся потенциальных барьеров или ям, создаваемых напряжением на полевых электродах (Рис. 1). В такой структуре под действием переменного возмущения возникает стационарный ток. Эффект требует пространственной асимметрии системы, которая достигается за счет различия исходной высоты барьеров, различия амплитуды или фазы переменных сигналов. В зависимости от параметров имеется большое разнообразие режимов работы насоса. Показано, что ток как функция импульса Ферми
![]() | ![]() |
Рис. 1. Вверху: модель квантового насоса на основе двухбарьерной структуры. Указаны переменные потенциалы, приложенные к полевым электродам. Внизу: зависимость потенциала от координаты. | Рис.2. Пример зависимости стационарного тока (в относительных единицах) от импульса Ферми. |

Расчетами и экспериментально изучено наименьшее многотерминальное уcтройство, созданное методами электронной литографии и реактивного ионного травления на основе гетероперехода GaAs/AlGaAs. Обнаружено, что трехконтактная квантовая точка в двумерном электронном газе (промежуток между тремя антиточками под общим затвором) является малым интерференционным транзистором, управляемым добавлением к точке всего нескольких электронов. Квантовая интерференция в этом устройстве проявляется необыкновенным образом, т.е. в зависимости от энергии налетающих баллистических электронов они разворачиваютсяв одном из преимущественных
Рис.1. /ψ(x,y)/2. Электронная волна падает слева и имеет разную полную энергию
в показанных случаях. Пунктир - границы области обеднения вокруг антиточек. Область
между тремя сужениями в двумерном электронном газе имеет размер 100 нм и является
треугольной квантовой точкой. Ширины выходов из точки (20-30 нм) слегка различны,
как в реальности. Стрелки указывают направление выхода волны из квантовой точки.
Возвращение в исходный резервуар сопровождается образованием стоячей волны в сужении 1, в остальных случаях полный коэффициент прохождения близок к единице и
через сужение 2(3) идет бегущая волна.
направлений, как показано на Рис.1. Для наглядного представления данного эффекта, по исходным структурным данным была расчитана картина трехмерной электростатики изучаемого устройства, когерентного двумерного транспорта и интерференции электронных волн в треугольной квантовой точке. Для экспериментального обнаружения этого эффекта анализировались коэффициенты кондактанса, полученные из низкотемпературных измерений полного набора четырехтерминальных

Рис.2. Коэффициенты кондактанса квантовой точки, связывающие два контакта (i,j=1,2,3). При некоторых затворных напряжениях электрон из 1-го контакта идет в основном во 2-й (Vg = - 25 мВ), либо в 3-й (Vg=0), либо отражается назад (Vg = - 40 мВ). При этом точка является открытой - электроны свободно проходят из 2-го в 3-й контакт (G23≈2e2/h) сопротивлений для нескольких номинально оди наковых образцов. Результаты измерений и расчетов находятся в хорошем соответствии. Аналогичный эффект (переключения направления выхода при изменении длины волны) ожидается для волн любой природы (акустических, электромагнитных) в предельно малых слегка асимметричных развилках одномодовых волноводов.

Рис.1. (a) Зависимости дифференциального сопротивления образца от напряжения смещения, приходящегося на один SNS-переход. (b) Температурная зависимость положения
особенностей, отмеченных на рис. (a) символами δ, α, β и γ. Сплошные линии - 2Δ(T)/(en) (Δ(0) = 126 мкВ, T = 0.625 K).

*AE Center Samsung Advanced Institute of Technology, Korea
**Div. of Nano-Material and Environmental Science, Korean Basic Science Institute, Korea


Рис.1. Цифровые, 20К×20К (а) и 1К×1К (б), ВРЭМ изображения упорядоченных точек Ge0.22Si0.78, полученных при in situ облучении электронами с энергией 1.25 МэВ при 450°C. В рамках -расчетные ВРЭМ изображения и дифракционные картины, соответствующие (2×N) (левая пара) и (2×2) (правая пара) упорядочению. Расчетная толщина кристалла 253Å, дефокус (-810Å).
подтверждает возможность появления необычного (2×2) упорядочения, которое ранее не наблюдалось.

Рис.1. Серия ОЭМ-изображений ступенчатой поверхности кремния (111) после осаждения 0,72 МС золота (а) и при последующем изотермическом отжиге при 900°С (б-д).
Предполагается, что трансформации морфологии поверхности кремния при адсорбции золота могут быть вызваны как изменением величины и знака эффективного заряда адатомов кремния, так и изменением свойств поверхности: а именно - изменением вероятности встраивания и выхода адатомов кремния из атомных ступеней за счет декорирования ступеней атомами золота, а также изменением длины миграции адатомов кремния по террасе, насыщенной встроенными атомами золота.

Проведен сравнительный анализ двух основных методов измерения локальных искажений решетки по ВРЭМ изображениям: метод "поиска экстремумов", основанный на анализе положений максимумов и минимумов контраста на изображении в реальном пространстве, и метод, использующий анализ
Рис.1. Теоретическое ВРЭМ изображение (а) и фазовые изображения, показывающие изменение межплоскостного расстояния (111) (б) и распределение деформаций Еуу (в, г) в напряженной гетеросистеме Si -Ge0,01Si99,9 - Si.
геометрическойфазы в обратном пространстве. Разработаны модели для определения точности визуализации деформационных полей и для измерения дисторсий кристаллической решетки в напряженных сверхрешетках GeSi-Si. Проанализировано влияние поверхностной релаксации в тонкой фольге и артефактов в виде аморфизованных поверхностных слоев на характер распределения деформаций, определяемых с помощью метода геометрической фазы. На Рис.1 показан пример применения метода геометрической фазы для визуализации изменения межплоскостного расстояния (111) (Рис.1б) и деформации Еуу (Рис.1в) для гетеросистемы Si - Ge0,01Si99,9 - Si. Обработка фазовых изображений с использованием пакета программ Digital Micrograph позволяет получать количественную информацию о локальных деформациях в исследуемых объектах. В приведенном примере величина упругой деформации Еуу в слое твердого раствора составляет примерно 5×10-5 (Рис.1.г).

Лаборатория физики и технологии структур на основе полупроводников А3В5
Лаборатория физических основ материаловедения кремния

Рис. 1. АСМ-изображение активной области КНИ-нанотранзистора с квантовыми антиточками (период 150 нм), покрытыми нитридом титана (толщиной 8 нм) (а); ПЭМ-изображение поперечного сечения плазменного нитрида титана на кремнии с подслоем SiO2 (толщиной 3 нм) (б).
В качестве полевого диэлектрика использовались нанослои high-k диэлектрика из нитрида титана на кремнии, который необходим для пассивации наноструктурированной поверхности и увеличения управляемой плотности заряда в канале нанотранзистора. Использован метод азотирования нанослоев металлического титана в ВЧ плазме азота. Исследованы электрофизические характеристики диэлектрического нитрида титана в качестве подзатворного диэлектрика. Методом высокоразрешающей электронной микроскопии (JEM-4000EX) исследована граница разделакремний - нитрид титана при различных длительностях плазменной обработки. Обнаружен подслой двуокиси кремния на границе раздела кремний-нитрид титана толщиной до 3 нм (Рис.2(б)). Толщина подслоя практически не зависит от длительности плазменного азотирования титана.

Лаборатория молекулярно-лучевой эпитаксии полупроводниковых соединений А3В5
Лаборатория физики и технологии структур на основе полупроводников А3В5
![]() |
Рис. 1. Зависимость относительного магнито-сопротивления от магнитного поля при различных мощностях. |
Исследуемые структуры выращивались методом молекулярнолучевой эпитаксии (МЛЭ) на (100) GaAs подложках. Ширина GaAs квантовой ямы составляла 13 нм. В качестве барьеров использовались AlAs/GaAs сверхрешетки второго рода, что позволяло получать высокоподвижный 2ДЭГ с высокой концентрацией. Подвижность 2ДЭГ в исследуемой МЛЭ структуре при температуре жидкого гелия и концентрации 1.3 1012 см-2 составляла 106 см2/В с. Измерения проводились при T=4.2 K в магнитных полях до 2 Тл на холловских мостиках, имеющих ширину 50 мкм и расстояние между потенциометрическими выводами 100, 200, 300 и 400 мкм.
Зависимости относительного МС при T=4.2K для частоты СВЧ поля F=1.2 ГГц при различных мощностях P приведены на Рис.1. Нижняя кривая соответствует минимальной величине P, а верхняя - максимальной. Кривые, для наглядности, начиная с нижней кривой, смещены вверх по оси y. Номерами N обозначены максимумы осцилляций.

Лаборатория электронной микроскопии и субмикронных структур
Лаборатория эллипсометрии полупроводниковых материалов и структур

Рис.1. Схема гетероструктуры с модуляционно d-легированным Si-каналом (а) и электронно-микроскопическое изображение части поперечного среза (б).
С помощью разработанной методики низкотемпературного роста пластически релаксированных пленок GeSi на подложках кремния были выращены модельные гетероструктуры с напряженным двумерным каналом. Выбранная архитектура δ-легированных гетероструктур SiGe/Si/SiGe с двумерным электронным газом приведена на Рис. 1а. На полученных таким образом структурах проводились измерения методами C-V и Ван-дер-Пау концентрации и подвижности электронов в каналах при различных температурах. Измерения показали, что в δ-слое формируется двумерный электронный газ со слоевой концентрацией электронов 1013-1014 см-2 и подвижностью 80-30 см2/В×с при 300К. При Т=80К подвижность практически не менялась, что соответствует доминирующему механизму рассеяния на ионизированных примесях в δ-слое и согласуется с данными мировой литературы.

появление тонкой структуры в спектре фотолюминесценции коррелирует с замедлением выхода водорода из имплантированного КНИ слоя, подавлением в нем процесса формирования микропузырей водорода и образованием тонкого приповерхностного аморфного слоя толщиной ~20 нм с резкой границей раздела. В результате, формируется оптический резонатор с зеркалами, образованными границами раздела "кремний-на-изоляторе/воздух" и "кремний-на-изоляторе/ SiO2", и оптически активным слоем, созданным имплантацией ионов водорода и последующим отжигом.
Полученные данные показывают, что на основе КНИ структур могут быть созданы не только горизонтальные оптические резонаторы волноводного типа, но и вертикальные светоизлучающие структуры.

Сжатые пленки при отсоединении от подложки гофрируются (Рис. 1). Методами численного моделирования показано, что наногофрированные полупроводниковые пленки обладают ярко выраженными квантовыми свойствами, непроявляющимися в других известных низкоразмерных
![]() |
![]() |
Рис. 1. Схематичная иллюстрация наногофрированной структуры. | Рис. 2. Расположение X-долин относительно кристаллографических осей. Направление [001] перпендикулярно плоскости пленки. Сдвиги краев зон Хz долин и Хx,y долин, вызываемые действием изгибной деформации, существенно отличаются. |
![]() |
![]() |
Рис. 3. а) поперечное сечение гофрированной двухслойной пленки, в верхней пленке 1-растянутые, 2-сжатые области; б) потенциальный рельеф и квантовый уровень в верхней пленке, толщиной 3 нм. |
объектах. Показано, что в напряженных InAs гофрированных бипленках толщиной меньше 3 нм и с периодом 40 нм, электронный спектр определяется квантовыми уровнями электронов Х-минимума. Показано, что изгибные деформации пленок значительно сдвигают и расщепляют Х-минимум. Различие сдвигов Хz и Хx,y долин (Рис. 2) как в сжатых, так и в растянутых областях пленки (Рис. 3а) приводит к формированию периодичного потенциального рельефа (Рис. 3б), обеспечивающего локализацию волновой функции электрона и созданию квантовых точек.

Рис.1. (а) Схема двухступенчатого лазерного возбуждения состояния 37S в атомах Na. (б) Схема эксперимента по наблюдению диполь-дипольного взаимодействия ридберговских атомов Na в тепловом пучке. Фокусы двух лазерных лучей, возбуждающих ридберговское состояние 37S, пересекаются в малом объеме атомного пучка. (в) Спектр микроволнового перехода 37S1/2 37P1/2 , записанный для одного и пяти ридберговских атомов. Для 5 атомов диполь - дипольное взаимодействие приводит к асимметричному уширению спектра на 80 кГц.
Двухступенчатая схема позволила локализовать малый объем атомного пучка размером ~30 мкм в точке пересечения фокусов двух возбуждающих лучей (Рис.1б). На Рис.1в сравниваются экспериментальные записи спектра микроволнового перехода, сделанные при селективной регистрации одного и пяти ридберговских атомов. Для одного атома ширина спектра определялась временем взаимодействия с микроволновым излучением (2 мкс) и полевым уширением в микроволновом поле. Для пяти атомов дополнительно наблюдалось асимметричное уширение спектра на 80 кГц, которое является следствием диполь-дипольного взаимодействия и совпадает с теоретическими оценками для условий эксперимента. Таким образом, в этом эксперименте было впервые зарегистрировано взаимодействие малого числа ридберговских атомов, что подтверждает возможность создания квантовых логических элементов.

Разработана экспериментальная установка для квантовой криптографии в протяженных оптоволоконных линиях связи. Система предназначена для передачи секретного квантового ключа от передатчика (АЛИСА) к приемнику (БОБ).
Схема установки показана на Рис.1. Короткие оптические импульсы на длине волны 1550 нм генерирует Лазер 1 со стороны БОБ. Они пропускаются в сторону АЛИСА через циркулятор C1 и интерферометр Маха-Цендера, образованный светоделителем СД 50/50, линией задержки ЛЗ и поляризационным светоделителем ПСД. Фазовое кодирование фотонов осуществляется фазовым модулятором ФМ1. Затем фотоны распространяются через квантовый канал, образованный 25 км
Рис.1. Блок-схема квантово-криптографической системы связи на основе передачи данных одиночными фотонами. Алиса - передатчик, Боб - приемник. Короткие оптические импульсы генерируются Лазером 1 и направляются по оптоволокну от Боба к Алисе через интерферометр Маха-Цендера. На стороне Алисы они ослабляются до уровня одиночных фотонов, отражаются от фарадеевского зеркала для компенсации двулучепреломления волокна, и возвращаются Бобу. Для генерации квантового ключа по протоколу ВВ84 применяется фазовое кодирование и декодирование. Лазеры 2 и 3 служат для обмена данными по тому же оптоволокну.
одномодового волокна SMF-28 (Corning). На стороне модуля АЛИСА фотоны отражаются зеркалом Фарадея (ФЗ) для автокомпенсации поляризационных искажений квантового канала, кодируются фазовым модулятором ФМ2, ослабляются до уровня одиночных фотонов с помощью управляемого аттенюатора УА, и посылаются обратно БОБ. Регистрация одиночных фотонов осуществляется с помощью специальных лавинных фотодиодов ЛФД1, ЛФД2 и усилителей А1, А2, при этомдля уменьшения темнового шума фотодиоды охлаждаются с помощью микрохолодильников ТА1, ТА2. Для генерации квантового ключа по протоколу ВВ84 применяется фазовое кодирование и декодирование с помощью фазовых модуляторов ФМ1, ФМ2 и их драйверов U1, U2. Оригинальным моментом установки является предусмотренная возможность открытого обмена данными по квантовому каналу мощными лазерными импульсами на длине волны 1310 нм, а не по параллельному открытому Ethernet каналу связи. Лазеры 2, 3, циркуляторы С2, С3, и смесители длин волн WDM1, WDM2 предназначены для обмена данными на длине волны 1310 нм по оптоволокну квантового канала.
Выполнены первые тестовые эксперименты, которые подтвердили работос- пособность отдельных узлов и установки в целом. Измерена вероятность детектирования одиночных фотонов для ЛФД1 и ЛФД2 (около 16%) при охлаждении фотодиодов до температуры -46°С с помощью трехкаскадных термоэлектрических микрохолодильников. Глубокое охлаждение обеспечивало частоту темнового шума ≤500 с-1 и вероятность ложных срабатываний ≤2×10-5 за время стробирующего импульса (2 нс) в гейгеровском режиме. Получены предварительные экспериментальные результаты по квантово-криптографической генерации квантового ключа.

Для формирования фотонного эхо (ФЭ) и затухания свободной поляризации (ЗСП) использована техника штарковского переключения уровней. ФЭ формируется пробным излучением малой интенсивности в присутствии электромагнитной волны высокой интенсивности, поляризованной линейно и ортогонально
слабой волне. Эксперименты проведены в молекулярном газе 13CH3F на переходе R(4,3) колебательной полосы 0-1 3 в поле непрерывного CO2 лазера.
Показано теоретически и экспериментально, что сигналы ФЭ и ЗСП существенно зависят от интенсивности сильной волны и могут быть полностью подавлены в пределе её высокой интенсивности.
На рисунке два первых интенсивных сигнала отвечают возбуждающим штарковским импульсам. Более слабый сигнал, возникающий после второго через интервал, равный времени задержки между возбуждающими импульсами, представляет собой фотонное эхо.

Таблица 1
Номер молекулы | Молекула, (химическая формула) | Константа скорости, 3P0 k0 см -3/c | Константа скорости, 1D2 k0 см-3/c |
1 | Неон (Ne) | <2×10-17 | |
2 | Этиловый спирт (С2Н5ОН) | 3.3×10-17 | (8+6)×10-11 |
3 | Пропан (С3Н8) | 3.8×10-17 | (5.7+1.1)×10-12 |
4 | Водород (Н2) | 4.5×10-17 | (0.9+0.2)×10-12 |
5 | Вода (Н2О) | <6×10-17 | (6+1.2)×10-12 |
6 | Аммиак (NH3) | 6×10-17 | (4.4+0.9)×10-12 |
7 | Ацетон (CH3COCH3) | 8×10-17 | (2+0.4)×10-12 |
8 | Диэтиловый эфир ((C2H5)2O) | 9×10-17 | (3+0.6)×10-11 |
9 | Шестифтористая сера (SF6) | 1.6×10-16 | (1.6+0.3)×10-11 |
10 | Углекислый газ (CO2) | 2.5×10-16 | (3+0.6)×10-12 |
11 | Изобутиловый спирт (С4Н10О) | 4.3×10-16 | (5.1+1)×10-12 |
12 | Бензол (С6Н6) | 5.5×10-16 | (2.5+0.5)×10-11 |
13 | Метанол (СН3ОН) | 6.6×10-16 | (1.3+0.26)×10-11 |
14 | Закись азота (N2O) | 10-15 | (4.3+0.9)×10-12 |
15 | Амиловый эфир (C7H14O2) | >10-14 | |
16 | Кислород (О2) | >10-14 | |
17 | Бромид меди (CuBr) | 4.5×10-13 | (1.9+0.4)×10-9 |
18 | Хлористый метилен (CH2C12) | 8.2×10-13 | (3.3+0.7)×10-10 |
Результаты измерений - абсолютные значения констант скоростей химических реакций атомов свинца в основном 6p2 3P0 и метастабильном 6p2 1D2 состояни- ях с различными молекулами газа-реагента представлены в Табл.1. На основании этих измерений проведен отбор молекул, обеспечивающих эффективное выжигание возбужденных атомов в потоке - см. Табл.2.
Таблица 2
Молекула, (химическая формула) |
Степень выжигания β, (давление газа реагента Тоrr) |
Вероятность θ | k1/k2 |
Закись азота (N2O) | 0.19, (0.02) | 1 | >10 |
Хлористый метилен (CH2C12) | 0.43, (0.0027) | 1 | >10 |
Шестифтористая сера (SF6) | 0.37, (0.068) | 0.71 | 2.3 |
Бромид меди (CuBr) | 0.7, (0.00045) | 0.26 | 0.35 |

Данная работа посвящена разработке лабораторной технологии получения тонких полупроводниковых пленок композиционного состава In2O3-Ga2O3 и исследованию их электрофизических и газочувствительных свойств. Исследуемые нелегированные пленки состава In2O3-Ga2O3 получали магнетронным напылением из композиционной мишени, содержащей эвтектический сплав индия и галлия (24%In-76%Ga), с последующей термообработкой. В итоге формировались оксидные пленки состава In2O3-Ga2O3. Основным компонентом пленок являлся оксид галлия (до 76 вес. %).
Изменение структуры пленок In2O3-Ga2O3 от условий отжига исследовались на сканирующем зондовом микроскопе Solver Pro. Анализ этих изображений показывает, что с повышением температуры отжига размер зерен растет (600°С, 700°С), а затем уменьшается (800°С); при отжиге пленок In-Ga изменяется их неоднородность по толщине - у оксидных пленок она больше, чем у исходных металлических пленок.
![]() |
Рис.1. Зависимость чувствительности пленок In2O3-Ga2O3 к парам этанола: температура отжига 900°С время от- жига 30 мин; рабочая температура: 1- 400°C; 2-350°C; 3-300°C. |
Как видно из рисунка, с повышением рабочей температуры от 300°С до 400°С наблюдается увеличение чувствительности пленок к парам этанола. Наибольшую чувствительность нелегированные пленки In2O3-Ga2O3 имеют к парам этанола и ацетона. Время реагирования пленок на пары этанола и ацетона составляло примерно 30 секунд.
Чувствительность структур к аммиаку и метану была ниже и, соответственно, время реагирования было большим. Для аммиака это время составляло 200 секунд, а для метана порядка 500 секунд. Минимальный порог обнаружения по этанолу и ацетону для пленок In2O3-Ga2O3 составляет порядка 10 ppm. На основе проведенных исследований тонких полупроводниковых пленок состава In2O3-Ga2O3 можно сделать вывод о перспективности использования данных пленок для создания газовых сенсоров.

- решение сложной задачи,
- обработка набора задач,
- обслуживание потока задач.
В общем случае задачи представляются параллельными программами с произвольным числом ветвей. Первый режим является монопрограммным, для решения задачи используются все ресурсы (все ЭМ). При разработке параллельных программ применяется метод крупноблочного распараллеливания. Два последних режима функционирования распределенных ВС относятся к мультипрограммным, здесь множество задач одновременно решается на системе, ее ресурсы разделяются между задачами.
Второй режим организуется тогда, когда набор задач известен априори, и для каждой из них такие параметры как ранг (число параллельных ветвей в программе), время решения и штраф за задержку решения на единицу времени также известны. Разработано семейство алгоритмов для организации (суб)оптимального функционирования распределенных ВС (с программируемой структурой). Эти алгоритмы обеспечивают (суб)оптимальное вложение задач в конфигурацию ВС, именно: распределение задач по элементарным машинам, выбор последовательности их решения, а следовательно декомпозицию распределенной ВС на подсистемы и загрузку последних. Алгоритмы основываются на эвристике и стохастических и точных методах (подобных математическому программированию), они предельно просты и эффективно реализуются и на ЭВМ, и на ВС.
Третий режим (обслуживание потока задач) имеет место когда задачи со случайными параметрами поступают на распределенную ВС в случайные моменты времени. Для организации функционирования большемасштабных распределенных ВС в этом режиме разработаны методы и алгоритмы, основанные на аппаратах теории игр и стохастического программирования.
2. Построена пространственно-распределенная мультикластерная вычислительная система. Данная ВС фактически является моделью GRID-системы, она обладает масштабируемостью, живучестью и программируемостью своей структуры.
Разработано распределенное программное обеспечение, содержащее компо- ненты для организации оптимального мультипрограммного функционирования и самодиагностики пространственно-распределенных вычислительных систем.