1635 research outputs found
Sort by
Эффекты рассеяния электронов в гексогональном нитриде бора
Get PDFInvestigation the effects of electron scattering in boron hexogonal nitride (h-BN) was performed. At present, material h-BN, together with graphene, is considered to be one of the most promising materials for the formation of new semiconductor devices with good characteristics for the ranges of ultrahigh and extreme high frequency bands. The main electrophysical parameters and characteristics of h-BN was considered. For this material the three valley K-M-Г band structure has been used. It is noted that the K valley has the smallest energy gap between the conductivity zone and the valence zone. Calculation of relative electron masses and parabolicity coefficients in K, M and G valleys was performed. Formulas that allow to model the main electron scattering intensities in h-BN were presented. The obtained electron scattering intensities as a function of energy and temperature were considered and analyzed. Based on the obtained characteristics, it was possible to implement a statistical multi-particle Monte Carlo method to determine the characteristics of electron transfer in the heterostructure of a semiconductor devices containing layers of hexogonal boron nitride.Выполнено исследование эффектов рассеяния электронов в объемном гексогональном нитриде бора (h-BN). В настоящее время материал h-BN, совместно с графеном, считается одним из наиболее перспективных материалов для формирования новых полупроводниковых приборов с хорошими характеристиками для диапазонов СВЧ и КВЧ. Рассмотрены основные электрофизические параметры и характеристики h-BN. Для исследования свойств этого материала использована трехдолинная К-М-Г зонная структура. Отмечено, что долина К характеризуется наименьшим энергетическим зазором между зоной проводимости и валентной зоной. Выполнен расчет величин эффективных масс электронов и коэффициентов непараболичности для долин К, М и Г. Представлены формулы, которые позволяют выполнить моделирование основных интенсивностей рассеяния электронов в h-BN. Рассмотрены и проанализированы полученные интенсивности рассеяния электронов в зависимости от энергии и температуры. Опираясь на полученные характеристики, становится возможной реализация статистического многочастичного метода Монте – Карло для определения характеристик переноса электронов в гетероструктурных полупроводниковых приборах, содержащих слои h-BN
Modeling IoT Smart Home Network
Get PDFThe purpose of the article is to present the process of modeling the IoT smart home (SH) network, which combines both user needs and efficiency requirements. The use of Alibaba cloud platform, which reduces complexity and development time, reduces costs, was justified in the project of building the IoT SH network. The structure of this platform is given, its main components are considered and an algorithm for its configuration is given. MQTT is used as an access protocol in the IoT SH network to achieve fast and reliable data transmission. Open source code, reliability, simplicity and other characteristics justify the choice of this data transfer protocol. Modeling of the network IoT SH is based on the knowledge gained in the process of practical implementation. First, the online problems of the system are tested, after the system is able to work after modification and debugging of programs, a street lamp is used as an example to create an instance of an IoT SH network on a cloud platform. The process of creating an example of an IoT SH network is described in detail in steps, in which data from a street lamp is transmitted to a cloud platform, processed there, and then displayed on a mobile device. A mobile phone was used to implement two-way interaction, simulate the sensor of the IoT SH network and display the results. The algorithms for configuring the platform, modeling the sensor and creating an object model of the device of the IoT SH network are given. For some modern control systems, this system is compatible and suitable for a larger number of cases, which contributes to the development of intelligent control in the IoT network.The purpose of the article is to present the process of modeling the IoT smart home (SH) network, which combines both user needs and efficiency requirements. The use of Alibaba cloud platform, which reduces complexity and development time, reduces costs, was justified in the project of building the IoT SH network. The structure of this platform is given, its main components are considered and an algorithm for its configuration is given. MQTT is used as an access protocol in the IoT SH network to achieve fast and reliable data transmission. Open source code, reliability, simplicity and other characteristics justify the choice of this data transfer protocol. Modeling of the network IoT SH is based on the knowledge gained in the process of practical implementation. First, the online problems of the system are tested, after the system is able to work after modification and debugging of programs, a street lamp is used as an example to create an instance of an IoT SH network on a cloud platform. The process of creating an example of an IoT SH network is described in detail in steps, in which data from a street lamp is transmitted to a cloud platform, processed there, and then displayed on a mobile device. A mobile phone was used to implement two-way interaction, simulate the sensor of the IoT SH network and display the results. The algorithms for configuring the platform, modeling the sensor and creating an object model of the device of the IoT SH network are given. For some modern control systems, this system is compatible and suitable for a larger number of cases, which contributes to the development of intelligent control in the IoT network
Влияние температуры быстрого термического отжига на электрофизические свойства омического контакта металлизации Ti/Al/Ni к гетероструктуре GaN/AlGaN
Get PDFEffect of rapid thermal annealing temperature on the electrophysical properties of the ohmic contact of Ti/Al/Ni metallization with layer thicknesses of 20/120/40 nm to the GaN/AlGaN heterostructure with a two-dimensional electron gas on a sapphire substrate has been discovered by transmission line measurement and secondary ion mass spectroscopy methods. Rapid thermal annealing of the samples was carried out in a nitrogen atmosphere at the temperature ranging from 850 to 900 °C for 60 s. It has been discovered that a high-resistance heterostructure layer with a thickness of about 25 nm is located on the initial samples between metallization and the two-dimensional electron gas, which prevents the formation of ohmic contact. After rapid thermal annealing at the temperature of less than 862,5 °C, the metallization components interact with each other and with the heterostructure, which leads to the decrease in the thickness of the high-resistance heterostructure layer to 15–20 nm and to the nonlinearity of the I – V characteristic. At rapid thermal annealing temperatures in the range from 862,5 to 875 °C, the thickness of the high-resistance heterostructure layer decreases to several nanometers due to the interaction of Ti/Al/Ni metallization components with the heterostructure, which promotes the tunneling effect of charge carriers and formation of a high-quality ohmic contact with a resistivity of about 1⸱10–4 Ohm∙cm2 . With an increase of the rapid thermal annealing temperature over 875 °C, the interaction of the metallization and heterostructure components occurs throughout the entire depth, the two-dimensional electron gas degrades, and the I – V characteristic of the contact becomes nonlinear. The results obtained can be used in the technology for creating GaN-based products with a two-dimensional electron gas.Измерениями по методу длинной линии и вторичной ионной масс-спектроскопии установлено влияние температуры быстрого термического отжига на электрофизические свойства омического контакта металлизации Ti/Al/Ni с толщинами слоев 20/120/40 нм к гетероструктуре GaN/AlGaN с двумерным электронным газом на сапфировой подложке. Быстрый термический отжиг образцов проводили в среде азота при температуре в диапазоне от 850 до 900 °C в течение 60 с. Установлено, что на исходных образцах между металлизацией и двумерным электронным газом располагается высокоомный слой гетероструктуры толщиной порядка 25 нм, препятствующий формированию омического контакта. После быстрого термического отжига при температуре менее 862,5 °C происходит взаимодействие компонентов металлизации друг с другом и гетероструктурой, приводящее к уменьшению толщины высокоомного слоя гетероструктуры до 15–20 нм и нелинейности вольт-амперных характеристик. При температуре быстрого термического отжига от 862,5 до 875 °C толщина высокоомного слоя гетероструктуры уменьшается до нескольких единиц нанометров за счет взаимодейтвия компонентов металлизации Ti/Al/Ni с гетероструктурой, что способствует туннелированию носителей заряда и формированию качественного омического контакта с удельным сопротивлением порядка 1⸱10–4 Ом∙см2. При увеличении температуры быстрого термического отжига более 875 °C взаимодействие компонентов металлизации и гетероструктуры происходит по всей глубине, двумерный электронный газ деградирует, а вольт-амперная характеристика контакта становится нелинейной. Полученные результаты могут быть использованы в технологии создания изделий на основе GaN с двумерным электронным газом.
Оценка эффективности алгоритмов сегментации АСМ-изображений
Get PDFThe results of evaluating the efficiency of algorithms for segmentation of images of surfaces of materials with an absent or weakly expressed substrate and a convex shape of objects obtained using an atomic force microscope (AFM images), as well as synthesized in the Matlab and Gwyddion software are presented. For segmentation, algorithms were used based on wave growth of local maximum regions with their selection in decreasing order of values (without stopping and with stopping at a given level), marker watershed (with automatic placement of markers, under the control of the operator), watershed based on distances, growing areas (without selecting starting points, with the choice of starting points based on extrema), the Vincent – Sulli watershed (classical, with a preliminary calculation of the gradient in an eight-connected area, with the selection of the contours of the areas and their subsequent filling), a two-phase watershed. Segmentation algorithms realization in Matlab and in the specialized software package Gwyddion are considered. Algorithms efficiency was assessed using segments number, uniformity brightness within a segment, contrast at the border of adjacent segments, and a complex criterion that takes into account the uniformity of segments brightness, their number and size.Приведены результаты оценки эффективности алгоритмов сегментации изображений поверхностей материалов с отсутствующей или слабо выраженной подложкой и выпуклой формой объектов, полученных с помощью атомного силового микроскопа (АСМ-изображения), а также синтезированных в программных пакетах Matlab и Gwyddion. Для сегментации использованы алгоритмы на основе волнового выращивания областей локальных максимумов с их выбором в порядке убывания значений (без остановки и с остановкой на заданном уровне), маркерного водораздела (с автоматической расстановкой маркеров, под контролем оператора), водораздела на основе расстояний, выращивания областей (без выбора начальных точек, с выбором начальных точек на основе экстремумов), водораздела Винсента – Солли (классического, с предварительным вычислением градиента в восьмисвязной области, с выделением контуров областей и последующим их заполнением), двухфазного водораздела. Рассмотрены реализации алгоритмов сегментации в Matlab и в специализированном программном пакете Gwyddion. Оценка эффективности алгоритмов проведена с использованием числа сегментов, однородности яркости внутри сегментов, контраста на границе соседних сегментов и комплексного критерия, учитывающего однородность яркости в сегментах, их количество и размер
Information-statistical approach to inverse optical problem solution for 3D disperse systems with nano- and micro particles
Get PDFMultiparameter analysis of simultaneous optical data for 3D disperse systems (consisted from nano- and/or microparticles of different nature) by information-statistical methods can help to estimate the share of different types of particles in mixtures. At the solution of inverse optical problem for unknown poly-component 3D DS, the comparison of measured parameters with the known ones from the set of mono-component 3D DS can help to identify the component content of the system under study. The approach was tested on the biomineral water mixtures of kaolin clay and bacterium coli bacillus with the help of the program based on the information-statistical theory. To solve the impurity optical recognition tasks, the Base of optical data for 3D DS is needed.Multiparameter analysis of simultaneous optical data for 3D disperse systems (consisted from nano- and/or microparticles of different nature) by information-statistical methods can help to estimate the share of different types of particles in mixtures. At the solution of inverse optical problem for unknown poly-component 3D DS, the comparison of measured parameters with the known ones from the set of mono-component 3D DS can help to identify the component content of the system under study. The approach was tested on the biomineral water mixtures of kaolin clay and bacterium coli bacillus with the help of the program based on the information-statistical theory. To solve the impurity optical recognition tasks, the Base of optical data for 3D DS is needed
Photoacoustic effect in micro- and nanostructures: numerical simulations of Lagrange equations
Get PDFThe work provides the description of theoretical and numerical modeling techniques of thermomechanical effects that take place in absorbing micro- and nanostructures of different materials under the action of pulsed laser radiation. A proposed technique of the numerical simulation is based on the solution of equations of motion of continuous media in the form of Lagrange for spatially inhomogeneous media. This model allows calculating fields of temperature, pressure, density, and velocity of the medium depending on the parameters of laser pulses and the characteristics of micro- and nanostructures.The work provides the description of theoretical and numerical modeling techniques of thermomechanical effects that take place in absorbing micro- and nanostructures of different materials under the action of pulsed laser radiation. A proposed technique of the numerical simulation is based on the solution of equations of motion of continuous media in the form of Lagrange for spatially inhomogeneous media. This model allows calculating fields of temperature, pressure, density, and velocity of the medium depending on the parameters of laser pulses and the characteristics of micro- and nanostructures
Основы теории атома водорода для задач синтеза квантово-электронных схем
Get PDFOn the basis of the unconventional concept of the formation of the line spectrum of the hydrogen atom, an equation is obtained that is necessary for computer calculations of the energy emitted by an electron during the transition from a certain current energy level rλ,n to the receiver radius r0. The obtained solution of the energy equation made it possible to derive the formal relations necessary for calculating the values of the radii of the levels of the hydrogen atom and, accordingly, the velocities of the electron in these orbits. The applied aspect of the considered methodology consists in using the results of the performed calculations for the problems of synthesis and analysis of quantum-electronic circuits.На основе нетрадиционной концепции формирования линейчатого спектра атома водорода получено уравнение, необходимое для компьютерных расчетов энергии, излучаемой электроном при переходе с некоторого текущего энергоуровня rλ,n на радиус-приемник r0. Полученное решение энергетического уравнения позволило вывести формальные соотношения, необходимые для расчетов значений радиусов уровней атома водорода и, соответственно, скоростей электрона на данных орбитах. Прикладной аспект рассмотренной методологии состоит в использовании результатов выполненных расчетов для задач синтеза и анализа квантово-электронных схем
Обоснование возможности использования электромагнитных экранов на основе порошкообразных алюмооксидов для снижения энергии электромагнитного излучения приборов электронной техники
Get PDFThe article introduces the results of the experimental substantiation of the possibility to use the electromagnetic shields based on powdered aluminum oxides to reduce the electromagnetic radiation energy introduced by electronic devices. To achieve this goal, a methodology has been developed for assessing the effect of materials on the electromagnetic radiation level of electronic devices, and a methodology for estimating the radius of the controlled zone of the secondary electromagnetic radiation of computer equipment has been systematized. In accordance with the indicated methods, the study has been carried out, based on the results of which it was determined that electromagnetic shields containing the composite coating based on powdered aluminum oxides and iron oxide provide suppression of the electromagnetic radiation energy of electronic devices, as well as a reduction of up to 2 times the radius of the controlled zone of the secondary electromagnetic radiation of computer equipment. Recommendations for the practical application of the composite coatings based on the powdered alumina and iron oxide have been developed. In accordance with these recommendations, such coatings can be used in the process of manufacturing or improving the technical and functional properties of electromagnetic shields designed to ensure the electromagnetic compatibility of electronic devices, as well as to solve problems related to the information security.В статье представлены результаты экспериментального обоснования возможности использования электромагнитных экранов на основе порошкообразных алюмооксидов для снижения энергии электромагнитного излучения приборов электронной техники. Для реализации указанной цели разработана методика оценки влияния материалов на уровень электромагнитного излучения приборов электронной техники, а также систематизирована методика оценки радиуса контролируемой зоны побочного электромагнитного излучения средств вычислительной техники. В соответствии с обозначенными методиками проведено исследование, по результатам которого определено, что электромагнитные экраны, содержащие композиционное покрытие на основе порошкообразных алюмооксидов и оксида железа, обеспечивают подавление энергии электромагнитного излучения приборов электронной техники, а также уменьшение до двух раз радиуса контролируемой зоны побочного электромагнитного излучения средств вычислительной техники. Разработаны рекомендации по практическому применению композиционных покрытий на основе порошкообразных алюмооксидов и оксида железа. В соответствии с этими рекомендациями такие покрытия могут быть использованы в процессе изготовления или усовершенствования технических и эксплуатационных свойств электромагнитных экранов, предназначенных для обеспечения электромагнитной совместимости приборов электронной техники, а также для решения задач, связанных с обеспечением информационной безопасности
Сверхширокополосный радиоприемник измерительной системы СВЧ диапазона
Get PDFThe purpose of the article is to substantiate the method and circuit design option for constructing an ultra-wideband radio receiver of the measuring system, mathematical modeling of the main parameters of the receiving path. It is shown the block diagram and general characteristics of the receiver. Including the dynamic range of received signals 111 dB, operating frequency range from 1 to 18 GHz. The article discusses the components of the receiver, such as: an automatic power control unit with a dynamic range of 50 dB and a tuning step of 1 dB, a preselector with six bandwidths 1–2,5; 2,5–4; 4–6; 6–11; 11–15; 15–18 GHz and a frequency conversion unit with three conversion steps. The structure is substantiated and the parameters of each of the blocks are given. A frequency conversion scheme with a final intermediate frequency of 0.75 GHz and a bandwidth of 500 MHz is considered in detail. Modeling of the noise figure, the distribution of the signal level along the receiver path from the input signal level and the results of modeling the output signal of the IF receiver.Целью статьи является обоснование способа и схемотехнического варианта построения сверхширокополосного радиоприемника измерительной системы, проведение математического моделирования основных параметров приемного тракта. Показаны структурная схема и общие характеристики приемника, в том числе динамический диапазон принимаемых сигналов, составляющий 111 дБ, рабочий диапазон частот от 1 до 18 ГГц. В статье рассмотрены составные блоки приемника, такие как блок автоматического регулирования мощности с динамическим диапазоном 50 дБ и шагом перестройки 1 дБ, преселектор с шестью полосами пропускания 1–2,5; 2,5–4; 4–6; 6–11; 11–15; 15–18 ГГц и блок преобразования частот с тремя ступенями преобразования. Обоснована структура и приведены параметры каждого из блоков. Подробно рассмотрена схема преобразования частот с конечной промежуточной частотой 0,75 ГГц и полосой пропускания 500 МГц. Представлены результаты моделирования коэффициента шума, распределения уровня сигнала по тракту приемника в зависимости от уровня входного сигнала и выходного сигнала ПЧ-приемника
Формирование SiC методом вакуумной карбидизации на пористом кремнии
Get PDFPlanar-view TEM investigation revealed the formation of cubic silicon carbide layers on porous silicon by vacuum carbidization. The formation of cubic silicon layers in the form of a two-phase system was found. At the same time, the formed SiC layers on the mesoporous buffer layer are predominantly polycrystalline. Using the Rutherford backscattering method, it was found that the use of buffer layers of porous silicon makes it possible to obtain SiC layers of greater thickness than on a pure silicon substrate under similar conditions of vacuum carbidization. It is shown that an increase in the pore size in porous silicon layers leads to an increase in the thickness of the formed SiC layers. It has been shown by scanning electron microscopy that vacuum carbideization of porous silicon leads to formation of SiC grains in pores, partial overgrowth and sintering of pores. The dependence of the SiC grain size on the pore size was established.Методами просвечивающей электронной микроскопии установлено, что вакуумная карбидизация пористого кремния при 1100 °C приводит к формированию слоев кубического карбида кремния. Обнаружено формирование слоев кубического SiC в виде двухфазной системы. При этом сформированные слои SiC на мезопористом буферном слое являются преимущественно поликристаллическими. Методом резерфордовского обратного рассеяния установлено, что использование буферных слоев пористого кремния позволяет получать слои SiC большей толщины, чем на чистой кремниевой подложке при аналогичных условиях вакуумной карбидизации. Показано, что увеличение размера пор в слоях пористого кремния приводит к увеличению толщины формируемых слоев SiC. С помощью метода растровой электронной микроскопии показано, что вакуумная карбидизация пористого кремния приводит к формированию зерен SiC в порах, частичному зарастанию и спеканию пор. Установлена зависимость размера зерен SiC от размера пор.