Materials of Electronics Engineering (E-Journal) / Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники
Not a member yet
466 research outputs found
Sort by
Актуальные проблемы создания исследовательской инфраструктуры для синтеза новых материалов в рамках цифровой трансформации общества
Get PDFThe article discusses the main aspects of the significance of the development of a high-performance environment for scientific research in the conditions of digital transformation, used in solving the problems of synthesis of new materials with desired properties. Some historical facts are given that testify to the enormous role played by Soviet scientists in the creation of computer technology for scientific research. The analysis of the experience of the Federal Research Centre “Information and Control”, RAS in the creation of a modern high-performance platform and its use for scientific research is given. The necessity of its application for solving applied problems related to the selection of new materials in the field of microelectronics is substantiated.В статье рассмотрены основные аспекты значимости развития высокопроизводительной среды для научных исследований в условиях цифровой трансформации, применяемых при решении задач синтеза новых материалов с заданными свойствами. Приведены некоторые исторические факты, свидетельствующие об огромной роли, которую сыграли советские ученые в создании вычислительной техники для научных исследований. Дан анализ опыта Федерального исследовательского центра «Информатика и управление» РАН в создании современной высокопроизводительной платформы и ее использовании для научных исследований. Обоснована необходимость ее применения для решения прикладных задач, связанных с подбором новых материалов в области микроэлектроники
Программные средства для индексирования и предметно-ориентированного поиска научных статей по кристаллографии
Get PDFSoftware modules are presented that implement the indexing of scientific articles, subject-oriented search on them, a user interface, as well as a software interface for third-party consumers. A detailed description of the process of setting up full-text search to the level of subject-oriented is given.Представлены программные модули, реализующие индексацию научных статей, предметно-ориентированный поиск по ним, пользовательский интерфейс, а также программный интерфейс для сторонних потребителей. Приведено подробное описание процесса настройки полнотекстового поиска до уровня предметно-ориентированного
Исследование сегнетоэлектрических нанокомпозитов на основе P(VDF-TrFE) методами сканирующей зондовой микроскопии
Get PDFCeramic and polymer based nanocomponents combine the properties of their constituents, e.g. flexibility, elasticity, polymer reprocessability, hardness typical of glass, wear resistance and high light refraction index. This helps improving many properties of the materials in comparison with the source components. Since recently researchers have been manifesting interest to the properties of complex composite compounds. This is primarily caused by the unique properties of their structures as compared with conventional materials having homogeneous composition. Secondly, this interest is caused by the fact that these compounds may prove to be much cheaper than homogeneous structures provided the physical properties of the composite in a preset range of parameters (temperature, applied field frequency etc.) are identical to those of the respective homogeneous materials. For example, polyvinyl idenfluoride (PVDF) type ferroelectric polymers and copolymers on its basis have found wide application for functional elements of various electromechanic devices in advanced electronics due to their relatively good piezoelectric and pyroelectric properties. The strong random polarization and the formation of polar non-centrosymmetric crystals provide for the high piezoelectric and pyroelectric activity in these crystals. Scanning probe microscopy has been used for study of ferroelectric nanocomposites having different compositions. The matrix specimen for study of local polarization switching at a nanoscale level was vinyl idenfluoride and trifluoroethylene P(VDF-TrFE) copolymer possessing sufficiently high crystallinity. The composite fillers were barium titanate BaTiO3 and deuterized triglycinsulfate DTGS ferroelectric powders and zirconate-titanate lead barium BPZT ceramic powder. We show these materials to show good promise for use in memory cells.Нанокомпозиты на основе керамики и полимеров сочетают в себе качества составляющих их компонентов: гибкость, упругость, перерабатываемость полимеров и характерные для стекол твердость, устойчивость к износу, высокий показатель светопреломления. Благодаря этому улучшаются многие свойства материалов по сравнению с исходными компонентами. В последнее время исследователи проявляют большой интерес к изучению свойств сложных композитных соединений. Во-первых, это связано с уникальными свойствами таких структур по сравнению с «обычными», однородными по составу веществами. Во-вторых, — с тем, что подобные соединения могут оказаться значительно более дешевыми, чем однородные структуры, при условии, что композит по ряду физических показателей и в диапазоне заданных параметров (температуры, частоты приложенного поля и т.д.) идентичен однородным веществам. Так, сегнетоэлектрические полимеры типа поливинилиденфторида (PVDF) и сополимеры на его основе нашли широкое применение в качестве функциональных элементов различных электротехнических устройств в современной электронике за счет своих относительно высоких пьезоэлектрических и пироэлектрических свойств. Высокая спонтанная поляризация и образование полярных нецентросимметричных кристаллов обуславливают появление в этих материалах высокой пьезо- и пироактивности. Методами сканирующей зондовой микроскопии исследованы сегнетоэлектрические нанокомпозиты различных составов. В качестве образца-матрицы для исследования локального переключения поляризации на наномасштабе был выбран сополимер винилиденфторида с трифторэтиленом P(VDF-TrFE), обладающий достаточно высокой долей кристалличности. В качестве наполнителя для композита выбраны порошки сегнетоэлектриков титаната бария BaTiO3 и дейтерированного триглицинсульфата DTGS, керамический порошок цирконата-титаната бария свинца BPZT. Показано, что эти материалы являются перспективными для использования в качестве элементов памяти.
Выращивание монокристаллов антимонида индия диаметром 100 мм модифицированным методом Чохральского
Get PDFAt present, all over the world there is a tendency to increase the diameters of single crystals of both elementary semiconductors and semiconductor compounds. There are reports indicating the use of single crystals of III-V semiconductors with a diameter of four to six inches. So far, indium antimonide single crystals up to 75 mm in diameter have been obtained in Russia.Indium antimonide is the element base of the broadest field of solid-state electronics — optoelectronics. On its basis, linear and matrix photodetectors are manufactured, operating in the spectral wavelength range of 3-5 microns, which are used as a viewing element in thermal imaging systems.In this work, we selected the thermal growth conditions and obtained indium antimonide single crystals 100 mm in diameter in the crystallographic direction [100]. The solution of this problem has made it possible to significantly increase the yield of suitable photodetectors.Single crystals 100 mm in diameter were grown by the Czochralski method in a two-stage process. The design of the graphite heating unit was enlarged and matched to a working crucible with a diameter of 150 millimeters and a load of 4.5-5 kg.The Van der Pauw method was used to measure the electrical properties of the obtained single crystals, which corresponded to the standard parameters of undoped indium antimonide. Using an optical microscope, the etching pits were counted using the 9-field method. The dislocation density in crystals with a diameter of 100 mm was ≤ 100 cm-2 and corresponded to the values for crystals of 50 mm.Сегодня во всем мире наблюдается тенденция к увеличению диаметров монокристаллов как элементарных полупроводников, так и полупроводниковых соединений. Согласно литературным данным, речь уже идет об использовании монокристаллов соединений AIIIBV диаметром от четырех до шести дюймов. До настоящего времени в России были получены монокристаллы антимонида индия диаметром до 75 мм. Антимонид индия является элементной базой наиболее широкой области твердотельной электроники — оптоэлектроники. На его основе изготавливаются линейные и матричные фотоприемники, работающие в спектральном диапазоне длин волн 3—5 мкм, которые используются в качестве светочувствительный материал в системах тепловидения элемента в системах тепловидения.Проведен подбор тепловых условий выращивания и получены монокристаллы антимонида индия диаметром 100 мм в кристаллографическом направлении [100]. Монокристаллы диаметром 100 мм выращивали методом Чохральского в двухстадийном процессе. Конструкция графитового теплового узла была увеличена и подобрана под рабочий тигель диаметром 150 мм и загрузку 4,5—5 кг. Решение поставленной задачи позволило существенным образов увеличить выход годных фотоприемных устройств.Методом Ван-дер-Пау были измерены электрофизические свойства полученных монокристаллов, которые соответствовали стандартным параметрам нелегированного антимонида индия. С помощью оптического микроскопа проводился подсчет ямок травления по методу 9 полей. Плотность дислокаций в кристаллах диаметром 100 мм составляла ≤ 100 см-2 и соответствовала значениям для кристаллов диаметром 50 мм
Сравнение результатов оптических и электрофизических измерений концентрации свободных электронов в образцах n-GaAs, легированных теллуром
Get PDFA theoretical model has been developed that allows one to determine free electron density in n-GaAs from the characteristic points on far-infrared reflection spectra. It was shown that, in this case, it is necessary to take into account the plasmon-phonon coupling (otherwise, the electron density is overestimated). The calculated dependence of electron density, Nopt, on the characteristic wave number, ν+, which is described by a second degree polynomial, has been obtained.Twenty-five tellurium-doped gallium arsenide samples were used to measure the electron density in two ways: according to traditional four-contact Hall method (Van der Pauw method) and using the optical method we developed (measurements were carried out at room temperature). Based on the experimental results, the dependence was constructed of the electron density values obtained from the Hall data, NHall, on the electron density obtained by the optical method, Nopt. It is shown that this dependence is described by linear function. It is established that the data of optical and electrophysical measurements coincide if the electron density is Neq = 1.07 ⋅ 1018 cm-3, for lower values of the Hall density NHall < Nopt, and for large values NHall > Nopt. A qualitative model is proposed to explain the results. It has been suggested that tellurium atoms bind to vacancies of arsenic into complexes, as a result of which the electron density decreases. On the surface of the crystal, the concentration of arsenic vacancies is lower and, therefore, the condition Nopt > NHall should be satisfied. As the doping level increases, more and more tellurium atoms remain electrically active, so electron density in the volume begins to prevail over the surface one. However, with a further increase in the doping level, the ratio NHall/Nopt again decreases, tending to unity. This, probably, is due to the fact that the rate of decomposition of the complexes “tellurium atom + arsenic vacancy” decreases with increasing doping level.Разработана теоретическая модель, позволяющая определять концентрацию свободных электронов в n-GaAs по характеристическим точкам на спектрах отражения в дальней инфракрасной области. Показано что при этом необходимо учитывать плазмон-фононное взаимодействие (в противном случае значение концентрации электронов оказывается завышенным). Получена расчетная зависимость концентрации электронов Nопт от характеристического волнового числа ν+, которая описывается полиномом второй степени.На двадцати пяти образцах арсенида галлия, легированных теллуром, проведены измерения концентрации электронов двумя способами: по традиционной четырехконтактной методике (метод Ван дер Пау) и с помощью разработанного авторами оптического метода (измерения проводились при комнатной температуре). По результатам экспериментов построена зависимость значений концентрации электронов, полученных из холловских данных, Nхолл от значений концентрации электронов, полученных оптическим методом, Nопт. Показано, что эта зависимость описывается линейной функцией. Установлено, что данные оптических и электрофизических измерений совпадают, если концентрация электронов равна Nравн = 1,07 ⋅ 1018 см-3. При меньших значениях холловской концентрации Nхолл < Nопт, а при больших — Nхолл > Nопт. Предложена качественная модель, объясняющая полученные результаты. Высказано предположение, что атомы теллура связываются с вакансиями мышьяка в комплексы, вследствие чего концентрация электронов уменьшается. На поверхности кристалла концентрация вакансий мышьяка меньше и, следовательно, должно выполняться условие Nопт > Nхолл. По мере увеличения уровня легирования все больше атомов теллура остается электрически активными, поэтому концентрация электронов в объеме начинает превалировать над поверхностной концентрацией. Однако при дальнейшем увеличении уровня легирования отношение Nхолл/Nопт опять убывает, стремясь к единице. Это, по-видимому, связано с тем, что интенсивность распада комплексов «атом теллура + вакансия мышьяка» при увеличении уровня легирования уменьшается
Исследование влияния кратковременного воздействия кислородной и водородной плазмы на состав и структуру тонких пленок диоксида олова
Get PDFModern technologies cannot do without the production of thin films of tin dioxide, which are most widely used mainly in three areas: as transparent electrodes, catalysts, and solid-state sensors of various gases. Their use as transparent electrodes is associated with a high transmittance of tin dioxide layers in the optical range, as well as with their low electrical resistivity. The effect of short-term exposure to plasma on the composition and structure of thin films of tin dioxide obtained from a solution of pentahydrate tin tetrachloride in 97% ethanol with different concentrations of tin ions is considered. A linear character of the dependence of the thickness of the tin dioxide SnO2 films on the concentration of the solution and the number of deposited layers is revealed. A decrease in the electrical resistance of the films with an increase in the concentration of the initial solution and an increase in the number of layers was found. It is shown that the treatment of SnO2 films with hydrogen plasma makes it possible to reduce their electrical resistance of the films without decreasing the transparency. Treatment with oxygen plasma reduces the transparency of the SnO2 films, and the resistance of the films increases with an increase in the duration of such treatment.Современные технологии не обходятся без производства тонких пленок диоксида олова, которые наиболее широко применяются в основном в трех областях: в качестве прозрачных электродов, катализаторов и твердотельных сенсоров различных газов. Применение их в качестве прозрачных электродов связано с высоким коэффициентом пропускания слоев диоксида олова в оптическом диапазоне, а также с их низким удельным электрическим сопротивлением. Рассмотрено влияние кратковременного воздействия плазмы на состав и структуру тонких пленок диоксида олова, полученных из раствора пятиводного тетрахлорида олова в 97%-ном этаноле с различной концентрацией ионов олова. Выявлен линейный характер зависимости толщины пленок диоксида олова SnO2 от концентрации раствора и количества нанесенных слоев. Обнаружено уменьшение электрического сопротивления пленок с повышением концентрации исходного раствора и увеличением количества слоев. Показано, что обработка пленок SnO2 водородной плазмой позволяет снизить их электрическое сопротивление без уменьшения прозрачности. Обработка кислородной плазмой снижает прозрачность пленок SnO2, а сопротивление пленок увеличивается с увеличением длительности такой обработки.
Самосинхронные схемы как база создания высоконадежных высокопроизводительных компьютеров следующего поколения
Get PDFThe paper proposes design and circuitry solutions for the implementation of high-performance next generation computers. They are based on self-timed circuit design methodology and provide an increase in the tolerance of computing systems to soft errors resulting from induced noises and radiation exposure.В работе предлагаются конструктивные и схемотехнические решения для реализации высокопроизводительных компьютеров следующего поколения. Они основаны на методологии проектирования самосинхронных схем и обеспечивают повышение устойчивости вычислительных систем к логическим сбоям, являющимся следствием наведенных помех и радиационного воздействия
Рецензия на статью «Reversed Crystal Growth»
Get PDFReview on the paper Wuzong Zhou, Reversed Crystal Growth. Crystals. 2019; 9(1): 7 (16 pp). https://doi.org/10.3390/cryst9010007Рецензия на статью Wuzong Zhou "Reversed Crystal Growth", опубликованную в журнале Crystals. https://doi.org/10.3390/cryst 901000
Моделирование энергетической структуры p—i—n-перехода на основе GaN
No full textThe differential equation of the second order including function of distribution of density of a mobile charge in the compensated layer p-i-n of transition of the diode on the basis of GaN is received. The decision of the equation is executed by a numerical method with application of program MathCad. The electric field on border of the compensated layer (CL) and the compensated layer pays off from a condition, that concentration made diffusion in CL of electrons is much more than concentration of the motionless compensated ions of an impurity. Electrons from strongly alloyed layer made diffusion in CL, leaving in it positively charged ions donor impurity. Between layers mobile of electrons and ions the electric field E which a drift stream counterbalances diffusion a stream is created. The charged layers of mobile carriers of a charge shield an external electric field.By results of the decision of the differential equation diagrams of distribution of an electric field and potential in the field of a spatial charge p-i-n transition on the basis of GaN in view of influence of free carriers of a charge are constructed. It is shown, that on a site volt ampere to dependence when it is broken it exponential dependence, in the compensated layer the drift field limiting growth of a direct current is created.Получено дифференциальное уравнение второго порядка, включающее функцию распределения плотности подвижного заряда в компенсированном слое p—i—n-перехода диода на основе GaN. Решение уравнения выполнено численным методом с применением программы MathCad. Электрическое поле на границе легированного слоя и компенсированного слоя (КС) рассчитано из условия, что концентрация диффундировавших в КС электронов много больше концентрации неподвижных скомпенсированных ионов примеси. Электроны из сильно легированного слоя диффундируют в КС, оставляя в нем положительно заряженные ионы донорной примеси. Между слоями подвижных электронов и ионов создается электрическое поле e, которое дрейфовым потоком уравновешивает диффузионный поток. Заряженные слои подвижных носителей заряда экранируют внешнее электрическое поле. По результатам решения дифференциального уравнения построены диаграммы распределения электрического поля и потенциала в области пространственного заряда (ОПЗ) p—i—n-перехода на основе GaN с учетом влияния свободных носителей заряда. Показано, что на участке вольт-амперной характеристики, когда нарушается ее экспоненциальная зависимость, в компенсированном слое создается дрейфовое поле, ограничивающее рост прямого тока
Влияние особенностей PECVD процессов осаждения SiNx на электрические параметры структур SiNx/AlGaN/GaN
Get PDFIn this work, we studied the influence of the processes of plasma-chemical deposition of SiNx films on the electrical parameters of the dielectric/AlGaN/GaN structure. The effect of the composition of the formed films, the effect of additional surface treatment of heterostructures in nitrogen plasma prior to dielectric deposition, as well as the effect of the RF bias supply during this treatment on the C-V and I-V characteristics of the SiNx/AlGaN/GaN structures were analyzed. It was found that for films with a ratio of nitrogen and silicon concentrations of 60 % and 40 %, as well as with an increased oxygen content, a decrease in the value of a fixed positive charge in these structures is characteristic, but the appearance of current pulsations is observed on the I-V characteristics of the structures. It was revealed how the modes of the plasma chemistry process affect such parameters of oscillations as the period, amplitude, length of the section of the I-V characteristic, where oscillations are observed. A possible explanation of the reasons for the appearance of characteristic pulsations is proposed. It has been established that the additional action of nitrogen plasma on the surface of the heterostructure before the monosilane is introduced into the chamber leads to a change in the magnitude and sign of the fixed charge and to a decrease in the concentration of free carriers in the channel of a two-dimensional gas of SiNx/AlGaN/GaN heterostructures. It is shown experimentally how the technological features of the deposition and surface preparation processes can affect the electrical parameters of the formed heterostructures.Исследовано влияние процессов плазмохимического осаждения (PECVD) пленок SiNx на электрические параметры структуры диэлектрик/АlGaN/GaN. Дан анализ влияния состава формируемых пленок, воздействия дополнительной обработки поверхности гетероструктур в плазме азота перед осаждением диэлектрика, а также влияния подачи ВЧ-смещения при такой обработке на особенности С—V- и I—V-характеристик структур SiNx/АlGaN/GaN. Установлено, что для пленок с соотношением концентраций азота и кремния 60 и 40 %, а также с повышенным содержанием кислорода характерно уменьшение фиксированного положительного заряда в этих структурах, однако, на I—V-характеристиках структур наблюдается появление пульсаций тока. Выявлено как режимы процесса плазмохимии влияют на такие параметры осцилляций, как период, амплитуда, длина участка I—V-характеристики, на котором наблюдаются осцилляции. Предложено возможное объяснение причин появления характерных пульсаций. Установлено, что дополнительное воздействие азотной плазмы на поверхность гетероструктуры до напуска в камеру моносилана приводит к изменению величины и знака фиксированного заряда, а также к уменьшению концентрации свободных носителей в канале двумерного газа гетероструктур SiNx/АlGaN/GaN. Экспериментально показано, как технологические особенности процессов PECVD осаждения и подготовки поверхности могут влиять на электрические параметры формируемых гетероструктур