2006
А.А.Быков, А.К.Бакаров, Д.Р.Исламов, З.Д.Квон, А.И.Торопов
Лаборатория физики и технологии структур на основе полупроводников А3В5.
Исследовано влияние микроволнового поля в диапазоне частот от 54 до 140 ГГц на магнетотранспорт в GaAs квантовой яме с AlAs/GaAs сверхрешеточными
барьерами, концентрация электронов в которой составляла 8.5×1011 см-2, а подвижность не превышала 106 см2/Вс. В изучаемой двумерной системе обнаружены гигантские осцилляции сопротивления, возникающие под действием микроволнового излучения, положение которых в магнитном поле определяется отношением частоты излучения к циклотронной частоте и ранее наблюдавшиеся лишь
Рис. Экспериментальные зависимости ρxx(B) двумерного электронного газа в GaAs квантовой яме с AlAs/GaAs сверхрешеточными барьерами при T=1.7 K в отсутствии (тонкая
линия) и присутствии (толстая линия) микроволнового излучения частотой 140 ГГц. Стрелкой обозначено положение циклотронного резонанса.
в GaAs/AlGaAs гетероструктурах с существенно большей электронной подвижностью и меньшей концентрацией. Установлено, что при облучении исследуемых образцов микроволновым полем на частоте 140 ГГц сопротивление в основном минимуме этих осцилляций, расположенном вблизи циклотронного резонанса принимает значение близкое к нулю. Полученные результаты указывают на то, что
подвижность, величиной менее 106 см2/Вс не является фактором, препятствующим
возникновению в двумерной системе под действием микроволнового излучения
магнетополевых состояний с нулевым сопротивлением.

А.Б.Воробьев, К.Фридланд, Ю.С.Юкечева, В.Я.Принц
Лаборатория физики и технологии трехмерных наноструктур.
Институт электроники твердого тела им. Пауля Друде, Германия.
Создан высокоподвижный двумерный электронный газ (ДЭГ) на цилиндричес-
кой поверхности на основе GaAs; подвижность электронов в ДЭГ превышает 240 000
см2/В·с. Впервые продемонстрирован баллистический режим транспорта электронов
в цилиндрическом ДЭГ; реализован двумерный баллистический волновод, равномерно изогнутый в направлении квантования.
 |
Рис. Магнитосопротивление цилиндрического ДЭГ. Верхняя вставка показывает геометрию эксперимента, нижняя - магнитосопротивление rxx в увеличенном масштабе. Индексами указаны номера контактов, между которыми проводилось измерение магнитосопротивления. |
Экспериментально показано, что при протекании тока в ДЭГ на цилиндрической поверхности в направлении градиента магнитного поля магнитосопротивление ρxx в диффузионном режиме обладает сильной
асимметрией - отношение значений ρxx для противоположных направлений магнитного поля может превышать 1000 (см. Рис.). Этот эффект проявляется уже в классических магнитных полях и сохраняется в квантующих (до 14 Т); его причиной является
экспоненциальная зависимость плотности тока от поперечной координаты в двумерной системе, помещенной в неоднородное магнитное поле.

Т.И.Батурина
Лаборатория физики и технологии структур на основе полупроводников А3В5
Экспериментально исследовано поведение Бозе-изолятора (состояния с локализованными куперовскими парами) в сильном магнитном поле в очень тонких
плёнках нитрида титана. Обнаружено, что магнитополевые зависимости сопротивления плёнок, находящихся вблизи перехода сверхпроводник - изолятор в нулевом
магнитном поле, проявляют следующие особенности: (1) наблюдается огромный
пик сопротивления в некотором магнитном поле Bm (рис. (а)), обусловленный наличием локализованных куперовских пар; (2) при дальнейшем увеличении магнитного поля, сопротивление уменьшается в несколько раз и насыщается на величине, близкой к кванту сопротивления (h/e2). Анализ поведения в сильном магнитном поле (B > Bm), показывает, что при подборе единственного параметра (Rsat(Ti))
для каждой изотермы R(B,Ti) зависимости ln(1/Rsat(Ti) 1/R(B,Ti)) оказываются линейными по магнитному полю (см. рис. (б)), причём с независящим от температуры наклоном. Значение Rsat, определённое экстраполяцией при T = 0, с высокой
точностью оказывается равным кванту сопротивления (h/e2). Мы провели аналогичный анализ магнитополевых зависимостей сопротивления плёнки InO из работы [V.F. Gantmakher и др., Письма в ЖЭТФ 71, 693 (2000)] и получили такой же
результат: Rsat(T = 0) = h/e2. Таким образом, обнаружено новое состояние с сопротивлением h/e2, реализующееся в сильном магнитном поле на диэлектрической стороне квантового фазового перехода сверхпроводник-изолятор.

Рис. (а) Магнитополевые зависимости сопротивления плёнки TiN при различных температурах. (б) Те же данные, что и на рис. (а). При подборе значений сопротивления насыщения Rsat зависимости ln(1/Rsat - 1/Rsq) являются линейными по магнитному полю с независящим от температуры наклоном.

А.И.Якимов, А.В.Двуреченский, А.А.Блошкин, А.В.Ненашев, А.И.Никифоров
Лаборатория неравновесных полупроводниковых систем.
Лаборатория молекулярно-лучевой эпитаксии элементарных полупроводников и соединений А3В5
Работа направлена на решение фундаментальной проблемы, связанной c поиском и возможностью практической реализации физических механизмов, позволяющих значительно повысить эффективность излучательной рекомбинации в непрямозонных полупроводниках, таких как кремний и германий. Цель работы заключалась в экспериментальной и теоретической проверке гипотезы о существовании локализованных электронных состояний в напряженных слоях Si в окрестности самоорганизующихся квантовых точек Ge. Ранее считалось, что в гетероструктурах Ge/Si(001) с квантовыми точками Ge существуют связанные состояния только для дырок и расположены они в нанокластерах Ge, тогда как электроны находятся в делокализованных состояниях зоны проводимости Si.
В модели поля валентных сил с использованием межатомного потенциала
Китинга рассчитаны механические напряжения в многослойных гетероструктурах
Ge/Si(001) с вертикально совмещенными нанокластерами Ge. Обнаружено, что
неоднородное пространственное распределение упругих деформаций в такой среде приводит к появлению в напряженных слоях Si вблизи нанокластеров Ge трехмерной потенциальной ямы для электронов. Рассчитаны энергии связи электронов
в этой яме и пространственное распределение плотности электронного заряда.
Основное состояние имеет s-образную симметрию и характеризуется энергией связи
электрона от 60 мэВ до 90 мэВ при изменении элементного состава Ge в нанокластерах от 70% до 100% (Рис. а).

Рис. (а) Энергия связи электронов для первых шести связанных состояний и различного
состава Ge в нанокластерах. Число слоев квантовых точек Ge равно 4. (б) Температурные
зависимости емкости (C) и проводимости (G) диодов Шоттки с четырьмя слоями нанокластеров Ge и одним слоем (показана только проводимость). Частота зондирующего напряжения 1 МГц, напряжение смещения 0 В. Размеры нанокластеров в плоскости роста
20 нм. Для многослойной структуры толщины Si прослоек между Ge составляют 3 нм, 5
нм и 3 нм, соответственно.
Экспериментально исследован отклик комплексной проводимости кремниевых диодов Шоттки со встроенными в базовую область слоями квантовых точек
Ge на внешнее переменное электрическое поле. В многослойных структурах на
зависимостях высокочастотной проводимости и емкости от температуры при различных частотах и напряжениях смещения обнаружены соответственно максимумы и ступени (Рис. б), обусловленные перезарядкой электронных уровней вследствие эмиссии электронов из связанных состояний в отщепленных деформацией -
долинах Si вблизи нанокластеров Ge в делокализованные состояния зоны проводимости ненапряженного Si. Экспериментально определена энергия связи электронов в основном состоянии, равная 50 мэВ и 70 мэВ для состава Ge в нанокластерах 70% и 80%, соответственно. Близкие величины получены в результате моделирования распределения упругих напряжений и электронной структуры исследуемых образцов, выполненного в рамках атомистического подхода Китинга и приближения эффективной массы. В структурах с одним слоем квантовых точек связанных электронных состояний не наблюдалось. Показано, что причиной возникновения локализованных электронных состояний в напряженных многослойных
гетероструктурах Ge/Si является расщепление долин в зоне проводимости напряженного Si, вызванное упругими деформациями в среде.

А.Г.Погосов, М.В.Буданцев, Р.А.Лавров, А.Е.Плотников, А.К.Бакаров,
А.И.Торопов, Ж.К.Порталь
Лаборатория неравновесных полупроводниковых систем.
Лаборатория молекулярно-лучевой эпитаксии элементарных полупроводников и соединений А3В5.
Лаборатория физики и технологии структур на основе полупроводников А3В5
Впервые на основе полупроводниковой мембраны, отделенной от подложки
(Рис. 1a), изготовлен транзистор с эффектом кулоновской блокады - квантовая точка, соединенная двумя туннельными барьерами с областями истока s и стока d,
рядом с которой расположены два боковых затвора g1 и g2 (Рис. 1б). Полупроводниковая мембрана изготовлена методом селективного травления жертвенного AlAs
слоя, отделяющего GaAs подложку от AlGaAs/GaAs гетероструктуры, содержащей двумерный электронный газ (Рис. 1в).

Рис. 1. Изображения подвешенной мембраны (a) и транзистора (б), полученные с помощью электронного микроскопа. в) - схема используемой гетероструктуры.
Рис. 2. Зависимость кондактанса G от тянущего Vsd и затворного Vg1 напряжений.
Зависимость кондактанса транзистора от тянущего (исток-сток) и затворного напряжения (Рис. 2) имеет ромбовидную структуру, характерную для эффекта
кулоновской блокады. Вертикальный размер ромба ΔVsd = Ec/e, где Ec - зарядовая
энергия квантовой точки. Отрыв образца от подложки, обладающей высокой диэлектрической проницаемостью, привел к резкому снижению полной емкости C квантовой точки и как следствие к увеличению зарядовой энергии Ec = e2/C и критической температуры работы транзистора Tc = Ec/k = 40 K. Подобные устройства перспективны с точки зрения создания одноэлектронных приборов, работающих при
высоких температурах. В изготовленном транзисторе обнаружена термоэдс фононного увлечения, которая имеет аномальную знакопеременную зависимость от затворного напряжения и интенсивности потока фононов. Для объяснения этих закономерностей предложены возможные физические механизмы: акустогальванический эффект, баллистическое переотражение, приводящие к наблюдаемым аномалиям термоэдс.
Описанная технология изготовления подвешенных наноструктур может быть расширена и на другие материалы, такие, например, как кремний-на-изоляторе.

Е.Б.Ольшанецкий, Д.Х.Квон, Н.Н.Михайлов, С.А.Дворецкий, Ю.Г.Сидоров, А.Л.Асеев
Лаборатория технологии эпитаксии из молекулярных пучков соединений А2В6.
Лаборатория физики и технологии структур на основе полупроводников А3В5
Впервые выращены структуры с квантовыми ямами CdTe/HgTe/CdTe с толщинами слоев HgTe 16 нм и 21 нм. Двумерный электронный газ в первом случае
имел концентрацию 2,2×1011 см-2 и подвижность 2,5×105см2/В×с, а во втором соответственно 1,4×1011 см-2 и 1,5×105см2/В×с.

Рис. Продольное и холловское магнетосопротивление в зависимости от величины магнитного поля для температур от 0,3 до 3 К. На вставке показана схема слоев в образце. Увеличено показаны области переходов с плато на плато (2-1)
Полученные значения подвижности являются рекордными для соответствующих концентраций электронов и свидетельствуют о высоком качестве выращенных структур. На этих структурах впервые
наблюдался индуцированный магнитным полем квантовый холловский переход
жидкость-изолятор и переход с плато на плато в высокоподвижном двумерном электронном газе в квантовых ямах HgТe (см. Рис.).
А.В.Чаплик, Л.И.Магарилл
Лаборатория теоретической физики
Показано, что в двумерной электронной системе со спин-орбитальным взаимодействием качественно меняется характер взаимодействия электронов с примесными потенциалами. Благодаря так называемой петле экстремумов поведение частицы становится эффективно дномерным и поэтому любой короткодействующий потенциал притяжения создаёт бесконечное число связанных состояний. Найдены энергии этих состояний и показано, что они быстро убывают с ростом углового момента. Для мелкой ямы имеется ровно один уровень отрицательной энергии для каждого значения азимутального квантового числа.
В.М.Ковалёв, А.В.Чаплик
Лаборатория теоретической физики
Вычислен кондактанс квантового кольца на основе туннельного гамильтони-
ана в квазибаллистическом режиме движения электронов в квантовом кольце со
спин-орбитальным взаимодействием. Рассмотрено влияние рассеяния электронов
на одиночной короткодействующей примеси в квантовом кольце на туннельный
ток электронов с определенной ориентацией спина. Изучены примеси двух видов:
нейтральная и парамагнитная. Обсуждается симметрия кондактанса для различных ориентаций спина электрона по отношению к изменению знака потока через
квантовое кольцо.
А.Г.Погосов, М.В.Буданцев, Р.А.Лавров, В.Г.Мансуров,
А.Ю.Никитин, В.В.Преображенский, К.С.Журавлев
Лаборатория неравновесных полупроводниковых систем.
Лаборатория молекулярно-лучевой эпитаксии элементарных полупроводников и соединений А3В5.
Лаборатория молекулярно-лучевой эпитаксии полупроводниковых соединений А3В5
В настоящее время гетероструктуры AlGaN/GaN являются предметом интенсивного изучения, что обусловлено главным образом перспективами их практического применения. Важными особенностями гетероперехода AlGaN/GaN является
большой разрыв зон и наличие пьезоэлектрической поляризации. Это приводит к
высоким плотностям электронного газа в типичных структурах (ns=1013 см-2) и выше.
При таких концентрациях электронов начинается заполнение второй подзоны размерного квантования.
Экспериментальные образцы представляли собой гетеропереходы AlGaN/GaN,
выращенные молекулярно-лучевой эпитаксией на подложках из сапфира. Измерения магнетосопротивления полученных структур проводились в диапазоне температур 1,8 - 4,2 К. Подвижность электронов в ДЭГ при температуре 4,2 К составила
μ= 2 000 см2/В×с. В диапазоне магнитных полей 10-15 Т видны хорошо выраженные осцилляции Шубникова - де Гааза (Рис. 1а), Фурье-спектр которых
демонстрирует наличие двух заполненных подзон размерного квантования с концентрациями носителей соответственно ns1 = 1.8×1013 см-2 и ns2 = 0.5×1013 см-2 (Рис. 1б).

Рис. 1. Осцилляции Шубникова - де Гааза (а) и Фурье-спектр этих осцилляций (б), демонстрирующий заполнение двух подзон размерного квантования.
 |
Рис. 2. Отрицательное магнетосопротивление, измеренное при двух температурах.
Пунктиром показаны расчетные кривые |
Было изучено также отрицательное магнетосопротивление (ОМС),
связанное со слабой локализацией.
При температуре 4.2 К ОМС обнаруживает обычное поведение, характеризующееся
длиной фазовой когерентности l
φ= 0.15 мкм. Однако при более
низких температурах обнаружено необычное поведение ОМС, не описывающееся стандартной теорией квантовых
поправок к проводимости, основанной
на одной длине фазовой когерентности.
Необычное поведение ОМС обусловлено заполнением двух подзон размерного квантования, каждая из которых характеризуется собственной длиной фазовой когерентности (Рис. 2).

O.А.Ткаченко, В.А.Ткаченко, Д.Г.Бакшеев, Д.В.Щеглов, А.В.Латышев,
З.Д.Квон, Ж.К.Портал, А.Л.Асеев
Лаборатория электронной микроскопии и субмикронных структур.
Лаборатория физики и технологии структур на основе полупроводников А3В5
С целью выяснения влияния реальной геометрии мезоскопических наноструктур на электронный транспорт, выполнено численное моделирование малого
кольцевого интерферометра, изготовленного зондом атомного силового микроскопа.
На Рис. 1 приведены: (a) - карта глубины h, на которую проникает анодный
окисел в исходную структуру по данным АСМ; (b,c) - вычисленные по найденной h(x,y) распределение электронной плотности и эффективный потенциал U

Рис.1. Карта глубины h, на которую проникает анодный окисел по данным АСМ - (a); вычисленное распределение электронной плотности и эффективный потенциал U в плоскости двумерного электронного газа - (b, c); результат решения задачи квантового рассеяния для потенциала U(x,y) и баллистических электронов энергии E, падающих слева.
 |
Рис. 2. Зависимость кондактанса G кольца
от энергии E и магнитного поля B. |
в плоскости двумерного электронного газа; (d) - результат решения задачи квантового рассеяния для потенциала U(x,y) и баллистических электронов энергии E, падающих слева.
Показана полная плотность вероятности, т.е. сумма по всем модам n широкого входного канала. Рассмотрен
случай нулевого магнитного поля и режим квантового эффекта Холла
(B=4T). Видно как происходит формирование краевых токовых состояний. Расчет волновых функций выполнен на машине Zahir суперкомпьютерного центра IDRIS (France,
http://www.idris.fr)
Исследование зависимости электронной проницаемости кольца
от энергии и магнитного поля, аналогичная задача квантового рассеяния решалась 150 000 раз, потребовало 6 часов счета на 64 процессорах указанной машины. Результат решения для найденного потенциала U(x,y)
показан на Рис.2. Соответствующее время для настольного компьютера равно 1800 часам.

Н.А.Валишева, А.А.Гузев, Г.Л.Курышев, А.П.Ковчавцев, Т.А.Левцова, З.В.Панова, А.В.Царенко
Лаборатория физических основ интегральной микроэлектроники
 |
Рис. Вольт-фарадные характеристики в системе InAs-диэлектрик и зависимость малосигнальной проводимости структуры от напряжения. |
Проведено исследование механизма закрепления уровня Ферми в системе
InAs-диэлектрик в диапазоне 78-300 К. Исследованы МДП-структуры с фторированным анодным окислом (АО) толщиной ~ 15 нм, полученным в безводном кислотном электролите.
В отсутствии фтора модуляция вольтфарадной характеристики
(ВФХ) при комнатной температуре практически отсутствует (поверхность InAs в обогащении). Для образцов с фторированным АО ВФХ приобретает черты высокочастотной кривой, растянутой по оси
напряжений. Величина емкости при отрицательных смещениях существенно выше
расчетных значений. Наличие высокочастотной формы ВФХ
свидетельствует о полном (в отсутствии фтора) или частичном закреплении (со фтором)
уровня Ферми в запрещенной зоне. Инверсионный слой не
формируется. Плотность поверхностных состояний (ПС)
(в закреплении уровня Ферми
участвует слой анодного окисла, примыкающий к границе
раздела полупроводник - диэлектрик толщиной до 4-6 нм;
механизм закрепления - темостимулированное туннелирование на ловушки анодного
окисла) составляет величину более 1013см-2.
На Рис. показаны результаты, полученные при температуре 78К. При введении фтора получены высокочастотные квазистационарные ВФХ. В отсутствии фтора повышенное значение емкости (над
емкостью инверсии) свидетельствует о частичном закреплении уровня Ферми, когда
поверхность InAs находится в обеднении или слабой инверсии.
Оценки величины
малосигнальной проводимости показывают, что плотность ПС составляет величину ~ 2×1012см-2/эВ (в отсутствии фтора) и снижается до величины ~ (2-6)×1010 см-2/эВ
(при введении в электролит NH4F).

В.В.Васильев, В.Г.Ремесник, С.А.Дворецкий, В.С.Варавин,
Н.Н.Михайлов, Ю.Г.Сидоров, А.О.Сусляков, А.Л.Асеев
Лаборатория технологии эпитаксии из молекулярных пучков соединений А2В6
Лаборатория физико-технологических основ создания приборов на основе полупроводников А2В6
При работе матрицы фотодиодов с мультиплексором, отношение сигнал/шум
определяется хорошо известным соотношением: S/N = Is/IΣ×(αQ/q)1/2 (1) где Is - сигнальный фототок, IΣ - полный ток, равный сумме темнового и фонового токов (сигнальным током пренебрегаем), α - коэффициент заполнения зарядом накопительной
емкости, Q - зарядовая емкость, q - заряд электрона.
 |
Рис. Зависимость отношения сигнал/шум от температуры ФПМ 128.128 элементов, нормированная на единицу.
|
Поскольку введение барьера одинаково снижает фототок и темновой ток
(в диффузионном приближении), то величина S/N не должна зависеть от высоты барьера.
Однако реальные диоды, как правило, имеют заметный 1/f-шум и избыточный ток, связанный с генерацией и
туннелированием в область пространственного заряда. Протекание большого суммарного тока по высокоомному базовому p-слою, приводящего к разбросу
рабочих точек диодов матрицы, увеличивает их взаимное влияние, что проявляется как дополнительное увеличение
шума фотоприемной матрицы (ФПМ). Кроме того, мультиплексор дает дополнительный шум in=en/Rd, где en - шум напряжения смещения, Rd - дифференциальное
сопротивление диода, который может быть значительным при малом Rd.
Таким образом, для реальной ФПМ величина S/N ниже, чем дает формула (1),
и это различие возрастает с увеличением полного тока диода.
Введение барьера в фотодиоды ФПМ уменьшает полный ток диода, что позволяет устранить вышеуказанные негативные явления. Проведенные нами измерения спектра шумов показали, что частота отсечки 1/f- шума, как правило, не превышает 10 Гц, что значительно меньше, чем для аналогичных диодов без барьера. Исходя из этого можно ожидать, что величина S/N ФПМ на основе матрицы диодов с барьерами будет приближаться к рассчитанной по формуле (1). На рис. представлены зависимости отношения S/N от температуры:
- для "идеальных" диодов - расчет,
- для ФПМ без барьера - эксперимент,
- для ФПМ с барьером, образованным варизонным Р-р переходом - эксперимент.
Таким образом, наличие потенциального барьера, образованного варизонным
Р-р переходом позволяет улучшить отношение S/N реальных ФПМ, что особенно
сильно проявляется при повышении рабочей температуры.

Д.А.Орлов, В.Л.Альперович, А.С.Терехов
Лаборатория неравновесных процессов в полупроводниках
Исследование фотоэмиссии из полупроводников с отрицательным электронным сродством (ОЭС) представляет как практический, так и научный интерес. Прикладной интерес к этим исследованиям обусловлен тем, что до сих пор не установлены физические механизмы, ограничивающие предельные значения основных
 |
Рис. Энергетические зависимости распределения эмитированных электронов (кривая 1, левая шкала) и сигнала спин-зависимой фотоэмиссии (кривая 2, правая шкала). Точки - эксперимент, штриховая линия - теоретическая
зависимость, рассчитанная в модели скачка g-фактора электронов на границе GaAs(Cs,O)-вакуум. |
характеристик полупроводниковых фотоэмиттеров: квантового выхода
фотоэффекта, углового распределения и спина эмитированных электронов. Фундаментальный научный интерес к исследованиям фотоэмиссии
из полупроводников связан с тем, что
граница раздела полупроводник-вакуум может, по-видимому, рассматриваться как модельный резкий гетеропереход, на котором скачкообразно, на длине порядка межатомного расстояния, изменяются кинетическая энергия, эффективная масса
и g-фактор электронов. В отличие от твердотельных гетеропереходов, в вакууме можно измерить не только
полный ток электронов через границу раздела, но и функцию их распределения по энергии и импульсу, а также определить спин электронов. Такие исследования позволяют выяснить возможности использования эффективных параметров электронов в
кристаллических твердых телах, таких как эффективная масса и эффективный g-фактор, для описания переноса заряда и спина через резкие гетерограницы. Повышенный интерес к этим исследованиям связан также с развитием работ по спинтронике.
В данной работе сообщается об экспериментальном обнаружении индуцированной магнитным полем спин-зависимой компоненты фотоэмиссионного тока
из p-GaAs(Cs,0) в вакуум, обусловленной скачком эффективного g-фактора электронов на границе раздела с вакуумом. Благодаря скачку g-фактора (от g~-0.4 в GaAs
до g=2 в вакууме), величина эффективного отрицательного электронного сродства
зависит от взаимной ориентации спина оптически ориентированных электронов и
магнитного поля, что и приводит к спин-зависимой фотоэмиссии.

Ю.В.Настаушев, Т.А.Гаврилова, О.В.Наумова, С.Н.Свиташева,
Ф.Н.Дульцев, Л.В.Соколов, А.Л.Асеев
Лаборатория молекулярно-лучевой эпитаксии элементарных полупроводников и соединений А3В5
Лаборатория электронной микроскопии и субмикронных структур
Методами сканирующей электронной микроскопии, вольт-амперных характеристик и спектроскопической эллипсометрии исследованы структурные, электрофизические и оптические свойства кремниевых нанокристаллов (нановискеров),

Рис. 1. СЭМ-изображения кремниевых нановискеров: вид сбоку(а) и сверху(б).
выращенных на кремнии методом МЛЭ. Установлено формирование нановискеров двух типов: тонких (≈70 нм в диаметре) высотой ≈890 нм и толстых (≈200 нм в
 |
Рис. 2. Спектры действительной и мнимой части псевдодиэлектрической функции нановискеров в различных точках 5-дюймовой кремниевой шайбы в сравнении с данными для обьемного кремния. |
диаметре) высотой ≈580 нм. (Рис.1а). На вершине нановискеров, имеющих огранку гексагональной симметрии, наблюдается золотая полусфера.
Вольт-амперные характеристики нановискеров имеют вид характерный для
эффекта Шоттки на контакте золото-кремний. Эффективное генерационное время
жизни носителей заряда в нановискерах мало (76 пс), а удельное сопротивление велико (50 Ом×см). Электрофизические параметры нановискеров соответствуют
объемному кремнию, легированному золотом на пределе растворимости при высокой скорости поверхностной рекомбинации. Обнаружен большой фототок в нановискерах при освещении со стороны кремниевой подложки светом из ближней инфракрасной области спектра. Измерения оптических свойств нановискеров на спектроскопическом эллипсометре показали сильное отличие их от объемного кремния (Рис.2).

Д.В.Щеглов, С.С.Косолобов, А.В.Латышев
Лаборатория электронной микроскопии и субмикронных структур
На основе анализа взаимодействия иглы кантилевера атомно-силового микроскопа с подложкой и оптимизации параметров атомно-силового микроскопа развита методика регистрации фазового сдвига осцилляций кантилевера при атмосферных условиях.


Рис. Топографическое (а) и фазовое (б) 3×3 мкм АСМ-изображения поверхности кремния
(111) после осаждения 0,2 МС кремния. Линии иллюстрируют профиль рельефа (а) и фазу
колебаний зонда (б). Темные области на изображении (б) соответствуют сверхструктурным домена (5×2). Фазовые 2×2мкм АСМ-изображения поверхности кремния (111) со
сверхструктурными доменами до механического воздействия (в) и после воздействия (г).
Разработанная методика позволила впервые зарегистрировать
сверхструктурные домены (5×2) под слоем естественного оксида на поверхности
кремния (111), визуализация которых в топографической моде невозможна. Обнаружен эффект обратимого переключения (инвертирования) фазового контраста
АСМ изображения при приложении механического воздействия зондом с силой
более 0,2 микроньютонов.

А.К.Гутаковский, Т.С.Шамирзаев, А.М.Гилинский, А.К.Калагин, А.И.Tоропов, К.С.Журавлев
Лаборатория электронной микроскопии и субмикронных структур
Лаборатория молекулярно-лучевой эпитаксии элементарных полупроводников и соединений А3В5
Проведено комплексное исследование квантовых точек InAs в матрице AlAs,
выращенных методом МЛЭ на подложках GaAs (001). Показано, что при одинаковой
эффективной толщине слоя InAs (~0,7 нм, в нашем случае) возможно образование, как
когерентных, так и дислоцированных островков InAs. При этом, доля дислоцированных островков возрастает при увеличении диффузионной подвижности или времени диффузии адатомов In.


Рис. Электронно-микроскопические темнопольные изображения когерентных и дислоцированных наноостровков InAs в матрице AlAs. Температура подложки:480°С(а-в) и
510°С (г); давление мышьяка: 4,5 (б,в), 7,0 (а) и 8,0×10-6 Торр (г); время прерывания роста: 0 (а,б) и 120 сек (в,г).
Время диффузии задавалось временем прерывания роста после осаждения двух монослоев InAs, а диффузионная подвижность лимитировалась
парциальным давлением мышьяка. Наличие дислокаций несоответствия в гетерогранице InAs-AlAs приводит к значительному уменьшению как интенсивности, так и времени затухания фотолюминесценции от квантовых точек InAs в матрице AlAs.

Н.Н.Рубцова, А.А.Ковалев, М.А.Путято, Т.С.Шамирзаев, В.В.Преображенский, О.П.Пчеляков
Лаборатория молекулярно-лучевой эпитаксии элементарных полупроводников и соединений А3В5
Лаборатория лазерной спектроскопии и лазерных технологий
Разработаны и изготовлены методом молекулярно-лучевой эпитаксии лазерные зеркала на основе одиночной квантовой ямы из тройного соединения
 |
Рис. Спектр флуоресценции зеркала при комнатной температуре, возбуждение 5
мВт аргонового лазера на λ=0.488 мкм. |
In
xGa
1-xAs, согласованного по параметру решётки с барьерами из InP; квантовая
яма заключена между диэлектрическими просветляющим и высокоотражающим широкополосным покрытиями. Оптические свойства структур исследованы и подтверждена роль локализованных экситонов в поглощении света.
Изготовлен набор образцов
зеркал с насыщающемся поглощением
(НП) различного состава, при разной
температуре роста и на разных оптических подложках. Испытания этих зеркал
в Cr4+:YAG лазере показали их способность обеспечить режим само-синхронизации мод с рекордно малой длительностью импульса в 27 фс.
Предложена новая концепция НП на основе квантовых ям из четверного полупроводникового соединения с жёстким согласованием по постоянной решётки с материалом барьеров. Изготовлено зеркало
с НП на основе одиночной квантовой ямы типа
GaSb/GaxIn1-xAsySb1-y/GaSb для
Cr2+:ZnSe лазера.

Е.В.Наумова, В.Я.Принц, С.В.Голод, В.А.Селезнев
Лаборатория физики и технологии трехмерных наноструктур
Разработана технология создания микро- и наноспиралей и двумерных массивов на их основе из следующих материалов: InGaAs/GaAs, Si/GeSi, Cr/SiGeSi,
Al/SiGe/Si, Ni/InGaAs/GaAs/Ni, Ni/Si/GeSi/Ni, InAs/GaAs/Ta2O5, InAs/InAsSb (см. Рис.).
Сформированы спирали из трехслойной пленки металл-диэлектрик-полупроводник. Сформирована структура, в которой полупроводниковые спирали (диаметром от 4 мкм до 100 нм), помещены в полимерную пленку с напыленным полупрозрачным металлическим контактом. Данные структуры предназначены для
модуляции проводимости спирали с помощью эффекта поля.
С целью увеличения взаимодействия света со спиралью созданы спирали покрытые металлами или свернутые из слоев, содержащих металлический слой.Высококачественные регулярные массивы или пучки длинных(длиной до 8 мм) микроспиралей
диаметром 2 мкм были получены из пленок Cr/Si/GeSi. Однородность сборки спиралей в пучок были получены на подложках (110) за счет использования анизотропии
травления жертвенных слоев кристаллов и выбора ориентации исходных полосок.

Рис. Электронно-микроскопическое изображение решетки одновитковых Cr/SiGe/Si микроспиралей - (а); увеличенное изображение - (б).
Впервые показано, что монослои микроспиралей диаметром 4 мкм, сформированные из пленок нанометровых толщин (Si/SiGe/Cr) меняют поляризацию
терагерцового излучения на 20°.
Измерения выполнены совместно с ИЯФ СО РАН с помощью лазера на свободных электронах.

В.П.Попов, И.Е.Тысченко, А.Г.Черков
Лаборатория физических основ материаловедения кремния
Переход к гигамасштабной интеграции кремниевых КМОП транзисторов с длиной каналов менее 20 нм затруднен тем, что масштабирование сопровождается ростом легирования и снижением подвижности носителей заряда в канале транзистора. В
последнее время предложены различные варианты структур с целью увеличения подвижности носителей, например структуры напряженного кремния-на-изоляторе. В качестве одного из перспективных путей перехода к гигамасштабной интеграции
нами предложен способ создания гетероструктур-на-изоляторе, сформированных
комбинацией методов прямого сращивания, водородного переноса и ионного синтеза. Проводилась имплантация ионов Ge+ с энергией 40 кэВ дозой ~(8-15)×1015 см-2
в термически выращенные пленки SiO2 толщиной 200-300 нм. Затем на имплантированную ионами Ge+ пластину переносилась с другой пластины пленка кремния толщиной 0,5 мкм. В результате, были сформированы структуры, в которых встроенный
слой SiO2 содержал германий вблизи границы сращивания.
Близость границы соединения Si/SiO2 и присутствие избыточного водорода
предотвращают формирование нанокристаллов германия в диоксиде кремния, стимулируют сегрегацию и формирование монокристаллической пленки Ge нанометровой толщины на границе Si/SiO2 при высокотемпературном отжиге таких структур. Методами резерфордовского обратного рассеяния и каналирования установлено, что при термообработках атомы Ge на границе становятся в позиции, сопряженные с решеткой верхнего слоя Si, с низкой энергией активации 3,7 эВ (Рис. а,б).
Формирование монокристаллического слоя нанометровой толщины на границе
Si/SiO2 подтверждаются и данными высокоразрешающей электронной микроскопии (Рис. б вставка).
 |
Рис. а) Спектры резерфордовского обратного
рассеяния и каналирования (100) поверхности
структуры КНИ (500 нм слой Si) с атомами
Ge на границе Si/SiO2; б) Аррениусовская зависимость процесса эндотаксии атомов Ge (на
вставке ВРЭМ изображение границы Si/SiO2
с пленкой Ge толщиной 1,5 нм); в) Вольтамперные сток-затворные характеристики КНИ
КМОП транзисторов с пленкой Ge и без неё. |
 |
Обнаруженное увеличение крутизны сток-затворных характеристик тыловых
МДП транзисторов объясняется возрастающей эффективной подвижностью дырок (на 20%) за счет вклада нанометрового слоя германия на границе сращивания
(Рис. в). Показано, что данный метод индуцированной межфазной эндотаксии пригоден для формирования других типов полупроводниковых гетероструктур и, в частности, кремний-антимонид индия-на-изоляторе.

Л.И.Федина, Т.С.Шамирзаев, S.A.Song, А.К.Гутаковский, А.Л.Чувилин, А.Г.Черков, К.С.Журавлев, М.С.Сексенбаев, В.Ю.Яковлев, A.В.Латышев
Лаборатория электронной микроскопии и субмикронных структур.
AE Center Samsung Advanced Institute of Technology, Korea.
University Ulm, Germany.
Политехнический университет, Томск
Детально исследовано влияние атомной структуры ядра дислокаций в Si,
введенных ионной имплантацией (дислокации Франка междоузельного типа) с последующим отжигом при Т=900-1000°С, и при срыве роста FZ-Si (скользящие 60°
дислокации) на их фотолюминесценцию. Анализ структуры ядра дислокаций и их
трансформации в условиях генерации точечных дефектов проведено при in situ
облучении кристаллов Si в колонне высокоразрешающего электронного микроскопа (ВРЭМ) JEM4000EX при Т=20°С и энергии электронов 400кэВ.
 |
 |
Рис.1. Изображения скользящей 60° дислокации в слабом пучке (а) и в ВРЭМ (б), а
также ФЛ спектры FZ-Si, содержащего
скользящие 60° дислокации до (кривая 1) и
после (кривая 2) облучения электронами (в).
| Рис.2. ВРЭМ изображения кластеров точечных дефектов вблизи ядра 60° дислокаций после in situ облучения электронами в JEM4000EX. |
Дополнительно для получения спектров ФЛ большие области (~1см2) образцов Si, содержащих выбранный тип дислокаций, облучалимь ex situ импульсной электронной
пушкой с энергией 350 кэВ. На рисунках 1-2 показаны изображения 60° дислокации в слабом пучке (рис.1а) и ее ВРЭМ изображение в исходном FZ-Si (рис.1б) и
после in situ ВРЭМ облучения электронами (рис.2а, б) вместе с ФЛ- спектрами до
и после облучения (рис.1в). Видно, что в исходных кристаллах 60° дислокация не
расщеплена (содержит ряд оборванных связей в ядре), а после электронного облучения вблизи ядра формируются все известные типы кластеров точечных дефектов с габитусом {100}- {111}- и {113} (без замыкания оборванных связей ядра).
При этом в спектрах ФЛ возрастает интенсивность линии D2, а линии D1, D3, D4
остаются неизменными. Появление линий D1 и D2 в спектрах ФЛ образцов Si,
содержащих дислокации Франка, также четко коррелирует с возникновением оборванных связей в ядре и формированием кластеров точечных дефектов вблизи
ядра дислокаций. В отличие от ФЛ спектров 60°дислокаций, в спектрах от дислокаций Франка линии D3 и D4 отсутствуют, что обусловлено невозможностью
их расщепления на дислокации Шокли. Таким образом, впервые показано, что
линии D1 и D2 связаны с оборванными связями в ядре дислокаций и кластерами
точечных дефектов вблизи ядра, перераспределяющими упругую энергию дислокации по ширине кластера. Предполагается, что положение линий D1 и D2
связано с величиной локального напряжения кристаллической решетки, которое
убывает по мере удаления от ядра дислокации к кластерам, характеризующимся
существенно меньшим вектором смещения (0.14-0.19 нм) по сравнению с дислокациями (0.314-0.384нм).

А.Лохманн1, Э.Шток1, О.Шульц1, Ф.Хопфер1, Д.Бимберг1, В.А.Гайслер2, А.И.Торопов2, А.К.Бакаров2, А.К.Калагин2, М.Шольц3, С.Бютнер3, О.Бенсон3
1 Институт физики твердого тела, г.Берлин, Германия
2 Институт физики полупроводников СО РАН, г.Новосибирск, Россия
3 Институт физики, Университет им.Гумбольта, г.Берлин, Германия
Разработан однофотонный излучатель на основе одиночной InAs квантовой
точки с токовой накачкой (совместная работа Института физики твердого тела,
Института физики, г.Берлина и ИФП СО РАН). Излучатель представляет собой pin
диод содержащий слой InAs квантовых точек малой плотности (~108 см-2) и токовую
оксидную апертуру субмикронного размера (~0.9 мкм), что позволяет возбуждать
одиночную квантовую точку.

Рис.1. Спектр электролюминесценции излучателя при токе накачки 870 нА, Т=10К.
На рисунке представлен спектр излучения одиночной
InAs квантовой точки при токовом возбуждении 870пА. В широком спектральном
диапазоне проявляется лишь одна линия (Х), соответствующая рекомбинации
экситона одиночной InAs квантовой точки. При токах больше 1нА (не показано на
рисунке) в спектре излучения проявляются линии биэкситона и трионов, относящихся
к данной квантовой точке, а также линии излучения, относящиеся к другим квантовым
точкам. Статистика фотонов, излучаемых при рекомбинации экситона одиночной
квантовой точки (линия X на рисунке), изучалась с использованием интерферометра
Hanbury-Brown&Twiss. Полученная автокорреляционная функция экситонного
излучения одиночной квантовой точки демонстрирует отчетливый минимум при
нулевой временной задержке между счетчиками фотонов, что свидетельствует о субпуассоновской статистике излучения (однофотонном характере излучения).

Н.Н.Рубцова, Е.Б.Хворостов, С.А.Кочубей, В.И.Ищенко, И.В.Евсеев
Лаборатория лазерной спектроскопии и лазерных технологий
Обнаружено фотонное эхо (ФЭ) в парах иттербия на интеркомбинационном
переходе 6(s2)1S0 - (6s6p)3P1(λ=555.56нм) (переход 0↔1), индуцированное столкновениями с буферным газом.

Рис. Зависимость мощности фотонного эхо в иттербии, индуцированного анизотропными столкновениями с атомами криптона.
Переход 0↔1 позволяет выбрать такие экспериментальные условия, при которых анизотропия релаксации поляризации является единственной причиной возникновения фотонного эхо. При этом мощность "столкновительного" фотонного эхо имеет характерную зависимость от давления буферного газа, как показано на Рис. Сигнал эхо нулевой в отсутствие буфера, нарастает с ростом давления, достигает максимума и затем происходит спад мощности ФЭ под влиянием релаксации (столкновения другого сорта: изотропные деполяризующие, неупругие, столкновения с изменением скорости).
В.Л.Курочкин, А.В.Зверев, Ю.В.Курочкин, И.И.Рябцев, И.Г.Неизвестный
Лаборатория нелинейных и резонансных процессов и лазерной диагностики
Изготовлены новые детекторы одиночных фотонов с длиной волны 1550 нм
на основе охлаждаемых лавинных фотодиодов ETX40 (JDS Uniphase) и исследованы их основные параметры. В качестве оптимальной рабочей точки была определена квантовая эффективность 15% при вероятности темновых импульсов
8×10-5 для длительности строба 3 нс. Достигнутые параметры близки к параметрам детекторов, используемых зарубежными исследователями.
С использованием усовершенствованных детекторов были измерены основные параметры экспериментальной установки для генерации квантового ключа в
оптоволоконных линиях связи. Получены следующие характеристики:
- длина квантового канала 25 км (одномодовое оптоволокно SMF-28)
- суммарные оптические потери от Алисы до Боба 10 дБ
- пачки лазерных импульсов на частоте 5 МГц
- эффективная частота лазерных импульсов для ГКК 25,6 512 кГц
- быстродействие детекторов одиночных фотонов 10 МГц
- временное разрешение управляющей электроники 100 пс
- максимальная скорость генерации просеянного ключа 750 бит/с для среднего числа фотонов 0,2
- продемонстрирована скорость генерации ключа 35 бит/с при эффективной частоте лазерных импульсов 25,6 кГц и количестве ошибок 2,3%

С.И.Романов, А.В.Бубликов, Д.В.Пышный, А.А.Ломзов, М.В.Вандышева
Лаборатория неравновесных полупроводниковых систем.
Институтом химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН
Для создания биочипа необходимы разработки высокоэффективных ДНК-сенсоров с последующим их мультиплицированием на матрице-носителе биочувствительного материала. В качестве носителя было предложено использовать кремниевую микроканальную матрицу (Si-МКМ), имеющую огромную внутреннюю
поверхность одной кристаллографической ориентации. Повышенная адсорбционная способность Si-МКМ на порядки превышающая пределы, достигаемые при
использовании обычных плоских носителей, была подтверждена экспериментально. Удалось осуществить прямое спектральное детектирование ДНК, иммобилизованной в Si-МКМ, в ИК-области собственного поглощения.
Результаты спектрального анализа функционализирующих амино-силанов
представлены на Рис.1. На рисунке приведены две эталонные и одна "микроканальная" кривые. Эталонный спектр функционализирующего поверхность плоского носителя вещества удалось получить только после выполнения 3-х циклов
"осаждение/сушка", в то время как Si-МКМ позволила записать спектральную характеристику с первого раза. Видно, что это - идентичные спектры, однако, "микроканальная" кривая имела более выраженный эффект поглощения во всем регистрируемом диапазоне 3500-600 см-1.
Эталонный спектр ДНК, в котором отсутствовала амино-силановая составляющая поглощения, и спектр поглощения Si-МКМ, содержащий ДНК и аминосиланы, приведены на рис.2. Представлен наиболее характерный для поглощения
ДНК диапазон 1800-800 см-1. В чистом спектре ДНК можно выделить хорошо просматриваемые интенсивные полосы поглощения 1705-1636 см-1 и линии поглощения 1531 см-1, 1485 см-1, 1415 см-1, 1369-1 см-1, которые связывают с колебаниями
связей С-Н и С-N в азотистых основаниях ДНК. Аналогичные полосы и линии
поглощения только с меньшей модуляцией сигнала присутствовали и в спектре
веществ, иммобилизованных в Si-МКМ, что неопровержимо доказывало наличие
молекул ДНК в 3-х мерном носителе.

Рис.1. ИК-спектры пропускания пленки аминосодержащего силана, адсорбированного
на плоском носителе после 1-го (1) и 3-х (2)
циклов "осаждение/сушка" и в Si-МКМ после одного цикла (3). |
Рис.2. ИК-спектры пропускания пленки ДНК, раскатанной на плоском носителе (эталонный спектр) (1), и пленок аминосиланов и ДНК, адсорбированных в Si-МКМ (2). |
Таким образом впервые представлены результаты исследований, убедительно показывающие возможность применения кремниевых микроканальных матриц
для создания оптических ДНК-сенсоров. Параметры Si-МКМ допускают варьирование в широких пределах, что позволяет в перспективе разработать биометрические системы спектрального анализа биоматериалов в диапазоне длин волн от
УФ до ИК, используя различные оптические методы (поглощение, комбинационное рассеяние, интерференция дифрагированных пучков света, люминесценция).

В.В.Болотов, А.В.Окотруб, Ю.А.Стенькин, Н.А.Давлеткильдеев, В.Е.Кан, И.В.Пономарева
Омский филиал Института физики полупроводников СО РАН.
Институт неорганической химии СО РАН им. А.В. Николаева
Получены пленки ориентированных углеродных нанотрубок (УНТ) пиролизом ацетонитрила (легированного азотом 1-2%), ксилола, бензола (не легированные) на SiO2 (совместно с лабораторией Окотруба А.В., ИНХ СО РАН), катализатор - Fe.
Исследованы структурные характеристики пленок УНТ методом сканирующей электронной (СЭМ) и атомно-силовой микроскопии (АСМ), данные спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС) и вольт-амперных характеристик
(ВАХ). По данным СЭМ толщина пленок составляет 20-30 мкм, УНТ имеют ориентированный рост перпендикулярно подложке. Жгуты УНТ (данные СЭМ и АСМ)
имеют характерные диаметры 400-700 нм, диаметры одиночных многостеночных УНТ (МУНТ) составляют 30-100 нм (Рис.1).

Рис.1. РЭМ (слева )и АСМ-изображения (справа) слоя углеродных нанотрубок и их жгутов.
Обнаруженные фазы | Содержание, % | Параметры решетки, A | Размеры ОКР, нм |
C (графит) | 23 | a=2,47, c=6,69 | 10 |
С (кубическая фаза) | 15 | a=3,6 | - |
С8 | 11 | a=4,363 | 10,5 |
С (<луковичная> фаза) | 7 | a=2,392, c=6,876 | 13,5 |
С (аморфная фаза) | 44 | - | - |
|
Таблица. Фазовый состав и структурные параметры фаз слоев УНТ.
 |
Рис.2. АСМ-изображение поверхности пористого слоя |
Анализ фазового состава показал наличие в слоях УНТ различных
структурных фаз углерода, данные по
ним приведены в Таблице. К нанотрубкам относится "луковичная" фаза,
малое относительное содержание
этой фазы связано с преимущественным вертикальным расположением
нанотрубок относительно подложки и, следовательно, малым вкладом стенок УНТ в рассеяние рентгеновского излучения. Размер областей когерентного рассеяния "луковичной" фазы соответствует половине среднего диаметра нанотрубок, т.е. толщине их стенки. Таким образом, внутренний диаметр нанотрубок составляет 1-2 нм. Это значение хорошо согласуется с данными по комбинационному рассеянию света, где по параметрам "радиально дышащих" мод был оценен внутренний диаметр многостеночных УНТ, который составляет величину порядка 1 нм.
Из анализа спектров КРС следует, что в образцах азотосодержащих УНТ
присутствуют ОУНТ преимущественно полупроводникового типа проводимости.Исследованы спектры АСМ, КРС и ВАХ слоев пористого кремния (por-Si) (подложка КДБ-0.005 и КДБ-0.01, пористость 37, 40, 70%, толщина 5-20
мкм) до и после воздействия диоксида азота. Пористая структура представляет собой полые каналы диаметром менее 100 нм, пронизывающие весь слой
и преимущественно направленные перпендикулярно его поверхности. Поры
разделены стенками, образованными крупными островками с характерными
размерами 60-110 нм и более мелкими островками нитевидной формы с характерными размерами 20-30 нм и менее (Рис. 2). Из анализа спектров КРС
показано, что в структуре образцов присутствуют нанокристаллиты сферической формы с диаметром около 6-8 нм. Воздействие NO2 приводит к уменьшению сопротивления слоев por-Si на 2-3 порядка, что позволяет использовать данные слои для селективных газовых сенсоров.

В.Г.Хорошевский
Лаборатория вычислительных систем
Предложены эвристические алгоритмы минимизации времени решения и
штрафа за его задержку для наборов задач с постоянными параметрами (рангом -
числом параллельных ветвей и временем решения). Эти алгоритмы используют
приближенный метод решения известной задачи об упаковке в контейнеры. Для
обработки задач больших наборов разработаны параллельные версии алгоритмов.
На основе метода ветвей и границ разработан точный алгоритм поиска оптимального решения задач укладки множества прямоугольников в замкнутой области.
Созданы эвристические алгоритмы минимизации штрафа за задержку и времени решения наборов задач с переменным числом параллельных ветвей и временем решения.
Проведено исследование предложенных алгоритмов организации функционирования ВС с использованием распределенной мультикластерной системы. Экспериментально было показано: время решения задач набора, получаемое предложенным эвристическим алгоритмом, меньше времени для существующих алгоритмов в среднем на 20-30%; время поиска решения меньше времени для существующих аналогов в среднем в 1,5-7,5 раз в зависимости от числа задач в наборе;
на больших наборах предложенный алгоритм работает существенно быстрее.
Моделирование параллельных алгоритмов функционирования ВС показало,
что они работают быстрее соответствующих последовательных версий лишь на достаточно больших пакетах задач. При увеличении числа используемых машин ВС
время их работы сокращается незначительно из-за существенного роста времени,
затрачиваемого на обмен информацией между параллельными ветвями.
Выполнены разработки специализированных программных компонентов, для
организации эффективного отказоустойчивого функционирования ВС в мультипрограммных режимах обработки наборов и обслуживания потоков задач, представленных параллельными программами с различным числом ветвей.
Реализован программный пакет, позволяющий организовывать одновременное решение множества параллельных задач на ВС, удаленно загружать программы в систему, а также осуществлять ее мониторинг. Данный пакет включает программные компоненты "Диспетчер распределенной очереди задач", "Диспетчер
ресурсов" и "Средства удаленного доступа и мониторинга" (DSM - Distributed
Systems Manager). Созданный продукт позволяет автоматически организовывать
подсистему из необходимого пользователю числа ЭМ и обладает устойчивостью
к отказам отдельных машин. Функционирование DSM осуществляется децентрализовано и представляет собой систему взаимодействующих посредством передачи сообщений агентов. В рамках имеющихся между ЭМ соединений пакет
DSM позволяет настроить произвольную виртуальную топологию сети связи ВС.
Пользователю для работы с системой предложен интуитивно понятный web-интерфейс, доступный с любой исправной ЭМ независимо от состояния других машин.