ivdon3@bk.ru
Рассмотрены программная и аппаратная части разработанного и изготовленного устройства для автоматического исследования нелинейных параметров ВТСП-керамики YBa2Cu3O7-x в переменных магнитных полях. Приведены калибровочные и технические характеристики устройства. Новым является получения синхронных (погрешность в определении фазы не более 0.5 %) цифровых отсчетов сигнала отклика нелинейного образца и отсчетов сгенерированного внешнего магнитного поля (погрешность не более 1 %) с количеством выборки данных на канал до 90∙106 12-битных отсчетов и частотой дискретизации 600∙103 выборок в секунду. Диапазон задания переменных магнитных полей 1 – 50 Ое, частотный диапазон 1 – 50 кГц с шагом 1 Гц и точность задания 0.0291 Гц. Устройство имеет сопряжение с компьютером с помощью двух USB-интерфейсов и оригинальное программное обеспечение для работы с ним. С применением устройства проведена серия экспериментов по получению некоторых нелинейных параметров изготовленных цилиндрических образцов ВТСП-керамики YBa2Cu3O7-x. Проведен анализ полученных результатов и их сравнение с представленными в литературе
Ключевые слова: Нелинейная среда, ВТСП-керамика, синхронные отсчеты, высшие гармоники, процессор ARM-9, дифференциальный датчик.
05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах
Рассматривается краткое положение вещей в сфере ДНК-компьютинга, а также его основ, возможности искусственных молекулярных вычислительных устройств, создание современных компьютеров с устройством ввода-вывода в виде ДНК, создание искусственных молекулярных вычислительных устройств.
Ключевые слова: аппаратная основа, каскад ограничения, гибридизация, лигативный, цикл, кодирование информации, ДНК-компьютер, энзимы, молекулярное программное обеспечение.
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах
Исследованы особенности модификации состава и структуры поверхности кремния электроискровой обработкой. Установлено, что электроискровая обработка поверхности чувствительного слоя приводит к увеличению её эффективной площади, увеличению плотности поверхностных состояний, а также к образованию в запрещенной зоне полупроводника глубоких энергетических уровней, обусловленных атомами материала электрода и дислокациями, что в совокупности позволит варьировать чувствительность и селективность сенсоров газов.
Ключевые слова: модификация поверхности, чувствительный слой, сенсор газа, электроискровая обработка
Создание автоматизированных систем мониторинга является перспективным направлением развития приборов для контроля качества атмосферного воздуха. Сравнительный анализ литературных данных показал, что широко используемыми и перспективными материалами для создания систем мониторинга атмосферного воздуха можно считать тонкие пленки на основе полупроводниковых оксидов металлов. Для создания эффективных сенсоров, а также для повышения их чувствительности к целевым газам необходимо исследовать процессы, которые протекают на поверхности газочувствительного материала при его контакте с тем или иным веществом. В работе исследованы процессы, протекающие на поверхности газочувствительного материала состава SiO2SnOxCuOy при воздействии молекул диоксида азота. Квантово-химическими расчетами показано существование трех возможных механизмов взаимодействия молекулы диоксида азота с поверхностью ГЧМ.
Ключевые слова: мультисенсорная система мониторинга, газочувствительный материал, молекулы диоксида азота
Проблема контроля качества атмосферного воздуха в настоящее время очень актуальна. Существуют различные методы и приборы для проведения мониторинга воздушной среды. Наиболее перспективным методом является контроля параметров атмосферы в режиме реального времени с помощью автоматизированных систем мониторинга. Основной частью мониторинга являются сенсоры газов. Для повышения эффективности работы сенсоров газов можно объединять их в массивы сенсоров или так называемые мультисенсорные системы. В работе представлены результаты исследования массивов полупроводниковых сенсоров газов составов SiO2CuOx, SnOxZrOy, серебросодержащего ПАН, разработанных на кафедре химии и экологии ЮФУ. В результате обработки откликов исследованных массивов сенсоров с помощью различных математических методов разработана методика распознавания аммиака, диоксида азота и хлора и проведено распознавание этих газов.
Ключевые слова: мониторинг, массивы сенсоров, полупроводниковые сенсоры газов
Освещена актуальность проблемы создания газочувствительного элемента для анализа состава атмосферного воздуха. Показано, что наиболее перспективными материал для создания высокочувствительных сенсоров являются оксиды меди. Для формирования данного материала состава CuOx в виде пленки была разработана технология на основе цитратного золь-гель метода. Полученные материалы проявили газовую чувствительность к аммиаку в диапазоне концентрация 25-150 ppm при температуре 180°С. Сенсорные элементы, созданные на их основе тонких пленок, могут быть использованы в датчиках контроля воздуха рабочей зоны промышленных предприятий.
Ключевые слова: азочувствительный элемент, атмосферный воздух, сенсоры, оксиды меди.
Разработана математическая модель распределения потенциала в приповерхностной области полупроводника при наличии в его запрещенной зоне глубоких энергетических уровней, обусловленных многозарядными примесными центрами. Результаты моделирования могут быть использованы для оценки ширины области пространственного заряда, прогнозирования наиболее вероятного механизма переноса носителей заряда в структуре металл-полупроводник с многозарядными глубокими энергетическими уровнями, а также величины барьерной емкости, что может найти применение при разработке приборов твердотельной электроники с улучшенными значениями отдельных параметров.
Ключевые слова: уравнение Пуассона, многозарядный примесный центр, распределение потенциала, глубокие энергетические уровни
Стабильность работы сенсоров на основе неорганических оксидных материалов является одной из основных задач при разработке приборов контроля состава атмосферного воздуха. В данной работе изучена долговременная стабильность сенсора на базе композитного материала состава SiO2SnOxCuOy при воздействии оксидом углерода (II) в диапазоне концентраций 1-100 ppm. Показано, что отклик отличается высокой стабильностью и воспроизводимостью, а непрерывный нагрев до рабочей температуры равной 350°С в течение 21 дня практически не влияет на его величину.
Ключевые слова: стабильность отклика, сенсор, оксид углерода, материал состава SiO2SnOxCuOy.
Представлены результаты исследований характеристик газочувствительности пленок оксида цинка, полученных методом высокочастотного реактивного магнетронного распыления. Выявлен ряд технологических параметров, влияющих на коэффициент газочувствительности, время реакции, время восстановления и тип электропроводности полученных пленок. Установленны оптимальные режимы магнетронного распыления оксида цинка для реализации газовых сенсоров (высокочастотное распыление мишени Zn в газовой смеси кислорода и аргона при концентрации кислорода 80%, давлении в камере 0,8 Па и мощности магнетронного разряда 100 Вт). Среднее время отклика таких сенсоров на NO2 составило 5-15 с. Полученные значения коэффициента газочувствительности находились в диапазоне 30-67% для концентраций NO2 от 20 до 100 ppm, СО и СО2 от 50 до 100 ppm и 81-97% для более высоких концентраций газов от 500 до 1000 ppm.
Ключевые слова: Нанотехнологии, магнетронное распыление, оксид цинка, тонкии пленки, газочувствительность
Разработана технология получения неподогревных сенсоров газов на основе полиакрилонитрила (ПАН) с использованием разных температурно-временных режимов ИК-отжига в два этапа для дистанционного контроля состояния человека. Изготовлены образцы газочувствительных элементов на основе пленок ПАН, кобальт- и медьсодержащего ПАН. Определены газочувствительные характеристики полученных образцов по отношению к СО, Сl2 и CHCl3 в атмосферных условиях. Установлено, что газочувствительность полученных образцов зависит от состава исходного пленкообразующего раствора и технологических параметров формирования материала пленок. Показана селективность полученных образцов пленок при рабочей комнатной температуре. Показано, что плёнки металлсодержащего ПАН являются наиболее перспективными материалами элементов электронной техники, в частности для создания сенсоров газов для дистанционного контроля состояния человека.
Ключевые слова: Нанокомпозитные материалы, газочувствительный слой, металлсодержащие органические полимеры, ИК-отжиг
В данной работе проведены исследования структурных и электрофизических свойств сегнетоэлектрических пленок цирконат-титаната свинца (ЦТС), которые впоследствии планируется применять в гибридных сенсорных системах. Значения емкостей полученных образцов лежит в диапазоне от 200 – 1100 пФ, диапазон толщин полученных пленок составил 300 – 1000 нм. РФА исследование показало прямую зависимость количественного содержания кристаллического ЦТС в структуре пленки от парциального давления кислорода в камере. По результатам исследования диапазон поляризаций образцов лежит в пределах 0,06 – 2,2 мкКл/см2, а значения рассчитанных пьезомодулей лежали в диапазоне 0,04*10-12 – 13,3*10-12 Кл/Н.
Ключевые слова: сенсоры, сегнетоэлектрические пленки, сенсорные системы, пьезомодули
Описан интегральный сенсор угловых скоростей и линейных ускорений LR-типа на основе углеродных нанотрубок. Предложены метод обработки его сигналов. Приведены результаты моделирования.
Ключевые слова: Элементная база, микроэлектромеханическая система, конструкция, сенсор; гироскоп; акселерометр
В работе проведены экспериментальные исследования технологических режимов формирования элементов микрофлюидики для гибридных сенсорных систем методом фокусированных ионных пучков на многофункциональном сверхвысоковакуумном нанотехнологическом комплексе НАНОФАБ НТК-9. Определены параметры фокусированного ионного пучка, позволяющие формировать элементы микрофлюидики с заданными размерами. Отработана методика формирования макетов элементов микрофлюидики на подложке кремния. Параметры сформированных элементов исследованы методами растровой электронной микроскопии и атомно-силовой микроскопии. Сформированы и исследованы фильтрующие мембраны, содержащие отверстия диаметром от 105 до 150 нм. Полученные результаты могут быть использованы при формировании наноразмерных структур и разработке технологических процессов изготовления элементов микрофлюидики для гибридных систем и лабораторий-на-кристалле.
Ключевые слова: Нанотехнологии, фокусированные ионные пучки, микрофлюидика, гибридные системы, сенсор, лаборатории-на-кристалле.
В работе проведены экспериментальные исследования технологических режимов формирования гибридных углеродных наноструктур (ГУНС) на основе нанотрубок на базе многофункционального сверхвысоковакуумного нанотехнологического комплекса НАНОФАБ НТК-9. Определены параметры влияющие на образование ГУНС, а также сформированы и исследованы экспериментальные образцы модифицированных и Y-образных гибридных углеродных наноструктур. Полученные результаты могут быть использованы в качестве элементов наноэлектроники и наносистемной техники, наполнителей композитных соединений, а также аккумуляторов водорода.
Ключевые слова: Нанотехнологии, углеродные нанотрубки, гибридные углеродные наноструктуры
В данной работе разработана технология получения высокочувствительных газовых сенсоров на основе оксида циркония для гибридных сенсорных систем. Изготовлены опытные образцы сенсоров газа на основе оксида циркония с использованием золь-гель метода. В результате проведенных исследований определены газочувствительные характеристики образцов сенсоров по отношению к диоксиду азота: предел обнаружения и коэффициент газовой чувствительности. Полученные газовые сенсоры помогут определить приближение приступа бронхиальной астмы за несколько часов до его начала по уровню окиси азота в выдыхаемом воздухе человека.
Ключевые слова: гибридные сенсорные системы, оксид циркония, бронхиальная астма, диоксид азота
Разработан алгоритм проведения исследований, включающий технологию получения пленок экстрактов мицелия на резонаторе на объемных акустических волнах и технологию создания газовой среды с заданной концентрацией. В результате проведенных исследований была изучена сорбционная чувствительность экстрактов мицелия высшего гриба шиитаке к парам различных летучих жидкостей и газов (ацетон, этилацетат, формалин, хлороформ, уксусная и соляная кислоты, гексан, 10% водный раствор аммиака). Результаты проведенных исследований показали, что существуют такие технологические приемы создания пленки мицелия, для которых после удаления паров по истечению некоторого времени резонансная частота и добротность резонатора возвращаются к исходному положению. Проведенная работа позволяет сделать вывод, что мицелиальные пленки являются весьма перспективным восстанавливающимся после воздействия новым материалом для селективных покрытий газовых электроакустических датчиков.
Ключевые слова: пленки мицелия, летучие жидкости, газы, газовые электроакустические датчики
Полипиррол является перспективным материалом для сенсоров газа. В зависимости от упаковки полимерных цепей их свойства могут варьироваться в широких пределах. Исследованы особенности строения тетрамеров пиррола с различным взаимным расположением этильным, пропильным заместителями в положении 3 пиррольного цикла. Изучены энергетические характеристики. Выявлены наиболее перспективные и стабильные с термодинамической точки зрения тетрамеры. Проведена оценка закономерности формирования полимерной цепи. Рассмотрено влияние заместителя на стабильность тетрамеров.
Ключевые слова: Полипиррол, квантово-химическое исследование, влияние алкильных заместителей, тетрамер, цикл, полимерная цепь, энергетика тетрамеров.
Рассмотрены полученные результаты моделирования микромеханического сенсора угловых скоростей и линейных ускорений.
Ключевые слова: микросистемная техника, элементная база, моделирование, сенсор, гироскоп, акселерометр
Создан цифровой малогабаритный протонный магнитометр для измерения геомагнитных полей в том числе полей повышенной неоднородности. Приводится конструкция прибора и принципы его работы. В приборе реализованы цифровые методы фильтрации и метод Прони для определия частоты полезного сигнала. Проведны эксперименты в полях повышенной неоднородности и доказана возможность проведения точных измерений в полях с градиентом до 8 мкТл/м. Прибор может быть использован в качестве металлоискателя, а также для проведения магниторазведки, геологических исследований и др.
Ключевые слова: ядерный магнитный резонанс, свободная прецессия, протонный магнитометр, геомагнитное поле, цифровая фильтрация, метод Прони
Предложена конструкция актюатора, состоящего из тонких слоев диоксида кремния и алюминия. Выполнены расчеты скорости срабатывания и теплообмена актюатора. При условии оптимального подбора толщин слоев и оптимизации стадий технологического процесса, в особенности глубокого селективного травления кремния, могут быть получены наилучшие показатели по углу отклонения зеркала и скорости работы устройства. Чем больше разность между начальной температурой и температурой нагрева, тем сильнее опускается балка актюатора к плоскости пластины, и, соответственно, меньше угол подъема актюатора над поверхностью пластины. Таким образом возможно осуществлять управление углом наклона балки путем подбора соответствующего нагревателя и напряжения, обеспечивающего необходимую температуру. Приведена конструкция микрозеркала на основе предложенного актюатора. Разработанная конструкция микрозеркала на основе термостимулированного актюатора позволяет обеспечить управление наклоном зеркала в широких пределах.
Ключевые слова: кремний, термоактюатор, микромеханические системы, биморфная структура, микрозеркало
Предлагается модель полевого транзистора, совмещающая достоинства табличных и аналитических моделей. Показано, что вольт-амперную характеристику транзистора можно рассчитать как произведение тока, рассчитанного с помощью простой аналитической модели, и поправочной функции управляющих напряжений на основе двумерного степенного ряда.
Ключевые слова: МОП-транзистор, параметры МОП-транзистора, криогенные температуры, параметрическая идентификация
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах
Настоящая работа посвящена изучению спектров термостимулированного тока проводимости образцов феррит-гранатовых пленок (TmBi)3(FeGa)5O12:Ca2+ с целью выявления в них электрически активных центров. Объекты исследования были получены методом ЖФЭ из раствора в расплаве на подложках Gd3Ga5O12 кристаллографической ориентации <111> при использовании бессвинцового Bi-содержащего флюса. Увеличение концентрации ионов Ca2+ в пленках достигали путем увеличения в растворе-расплаве концентрации CaO. Исследуемые пленки содержали ионы Ca2+ от 0,03 форм. ед. до 0,1 форм. ед. На универсальной установке термоактивационной токовой спектроскопии получены спектры исходных образцов и образцов, возбужденных воздействием ультрафиолетового облучения или обработкой в отрицательном коронном разряде. Проведен расчет параметров электрически активных дефектов и других электрофизических параметров.
Ключевые слова: термостимулированный ток проводимости, пленки ферритов-гранатов, электрически активные центры, глубокие уровни захвата, механизмы зарядовой компенсации, легирование кальцием, ТСТП-спектр, температурное положение
01.04.10 - Физика полупроводников , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах
Предложено использовать датчик на поверхностных акустических волнах (ПАВ), представляющий собой линию задержки с однонаправленными встречно-штыревыми преобразователями (ВШП) для измерения давления в жидкости. Отражательный ВШП нагружен на последовательно соединенные индуктивность и две емкости. Одна из этих емкостей – это подстроечный конденсатор, а другая - мембранный конденсатор, емкость которого зависит от давления. При изменении давления меняется емкость мембранного конденсатора, что приводит к изменению коэффициента отражения от отражательного ВШП. По величине изменения этого коэффициента определяется давление, прилагаемое к мембранному конденсатору.
Ключевые слова: Датчик, давление, поверхностные акустические волны, импульсный отклик, жидкость
Рассмотрены и исследованы современные базовые полиимидные материалы для высокоточных конструкций печатных плат на предмет размерной стабильности.
Ключевые слова: печатные платы, гибкие печатные платы, гибко-жесткие печатные платы, фольгированные диэлектрические материалы, фольгированные полиимидные материалы
Рассмотрена задача взаимодействия взаимно перпендикулярных магнитных полей в сверхпроводниках. Показана возможность использования нелинейной восприимчивости сверхпроводников для измерения магнитного поля, проведена оценка чувствительности криозондового магнитометра.
Ключевые слова: сверхпроводник, магнитометр, СКВИД, криотрон, скрещенные магнитные поля, нелинейный магнетик, криозонд