Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України
Національна академія наук України

Пошук

Лабораторія напівпровідникових сенсорів УФ- та ІЧ- випромінювання

Ліптуга 

 

 

 


Керівник

Анатолій Іванович Ліптуга

Тел.:525-63-61

Ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.        

 

 

Склад відділу


 Серьожкін

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Серьожкін Юрій Георгійович

наук. співр.

Тел.:  (вн. 5-49),

Ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 

 

 

 

 

 

Кислий 6843-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кислий Володимир Павлович

Ст. наук. співр., канд. фіз.-мат. наук

Тел.:525-63-61 , (вн. 3-35),

Ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 

 

 

 

 

 

Зубченко-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зубченко Любов Володимирівна

інж. 1 к.

Тел.:525-63-61, (вн. 3-35)

 

 

 

 

 

 

 

Громовий-1

 

 

Громовий Юрій Сергійович

наук. співр., канд. фіз.-мат. Наук

Тел.:525-63-61 , (вн. 3-35),

Ел. пошта:

 

 Дунаєвський

 

 

 

Дунаєвський Вадим Іванович

Ст. наук. співр., канд. фіз.-мат. наук.

Тел.: 406-82-74 

 

 Павелец    

 

Павелець Сергій Юрійович

пр.н.с., д.ф.-м.н.

Тел.: 525-61-52, (вн. 5-61),

Ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 

     

 

 4    

 

Атдаєв Байрамгилич Сапаргиличович

н.с. , к.ф.-м.н.

Тел.: 525-62-00, (вн. 4-24)

Ел. пошта:bayram@isp.kiev.ua

 

     

 

 Семікіна Таня    

 

Семікіна Тетяна Вікторівна.

ст.н.с., к.техн.н.

Тел.: 525-61-52, (вн.4-09),

Ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 

     

 

 Косарев    

 

Косарев Вячеслав Петрович.

пр.інж.

Тел.: 525-61-52, (4-13)

 

 

 

     

 

 Бобренко    

 

Бобренко Юрій Миколайович.

ст.н.с., к.техн.н.

Тел.: 525-62-00, (вн. 2-42)

Ел. пошта:bobrenko1@isp.kiev.ua

 

 

     

 

Козаченко-1    

Козаченко Марія Василівна

пр.інж.

Тел.: 525-61-52, (4-09)

 

     

 

Шереметова-5    

Шереметова Галина Гнатівна

н.с.

Тел.: 525-62-00, (вн. 2-42)

Ел. пошта:Sheremet@isp.kiev.ua

 

Дослідження

Основні напрямrи наукової діяльності лабораторії:

-     експериментальні та теоретичні дослідження когерентного теплового випромінювання плоскопаралельних (резонаторних) напівпровідникових пластин і планарних структур в рівноважних і нерівноважних умовах (магнітне поле, температура, зовнішній тиск).Розробка фізико-хімічних основ тастворення джерел когерентного теплового випромінювання з керованими спектральнимита просторовими характеристиками;

-    створення, дослідження та виготовленнятонкоплівковихгетероструктур на основі сполук А2В6та їх твердих розчинів длясенсорів УФ фотоелектроніки.

-       створення нових типів приладових компонентів сенсорних систем УФ   фотоелектроніки на базі дослідження особливостей фотоефекту і їх взаємозв’язку з параметрами варізонних прошарків багатошарових гетероструктур і особливостями нового типу поверхнево-бар’єрної структури вироджений нанометрової товщини напівпровідник-напівпровідник.

-     експериментальні та аналітичні термографічні дослідження стану здоров’я людей та розвитку, визрівання і зберігання врожаю широкого різноманітних рослин, аналітичні обґрунтування термографічних досліджень контролю обводнення рослин різними розчинами, контролю визрівання і т. д. сприятимуть прогресу в відповідній галузі науки і виробництва.

 

Досягнення

Найбільш вагомі наукові і науково-технічні результати:

Створено компактний низьковартісний оптоелектронний прилад для визначення концентрацій частинок забруднюючих аерозолів в навколишньому середовищі, розмір яких визнано ВООЗ найбільш загрозливим для здоров’я людини. Прилад забезпечує одночасні виміри температури, вологості, атмосферного тиску, висоти над рівнем моря та координат в реальному часі. При проведенні вимірювань на рухомій платформі визначається також швидкість переміщення. Отримані результати записуються в пам’ять пристрою та можуть передаватися on-line через мобільний Інтернет на віддалений сервер. Створено базу даних щоденних вимірювань концентрації аерозольних частинок за адресою ІФН НАНУ пр. Науки, 41, де прилад стаціонарно розташовано. В м. Києві із використанням створеної системи у співпраці з фахівцями ГАО НАНУ, вперше розпочато вимірювання висотного розподілу аерозолю в вертикальних стовпах атмосфери за допомогою дрона DJIMAVICPRO. Дані є основою майбутньої програми прогнозування реального аерозольного забруднення навколишнього середовища. Шифр ТД.5/44. Проект ”Створення та впровадження нових апаратурних та програмних засобів системи моніторингу аерозолю та парникових газів в атмосфері Землі. ” (чл.-кор. Венгер Є.Ф., Кислий В.П.,Ліптуга А.І.)

Створено та виготовлено УФ сенсори на основі багатошарових поверхнево-бар’єрних структур p-Cu1.8S-n2В6. .Для зниження темнових діодних струмів, при збережені високої чутливості сенсорів в УФ ділянці спектру, в області просторового заряду на межі поділу гетеропереходів формувались низькоомні прошарки. Порівняльні дослідження УФ сенсорів з фоточутливими шарами різного хімічного складу підтвердили попередні висновки, що найбільш фоточутливим   УФ сенсором є фотоперетворювач на основі поверхнево-бар’єрної структури Cu1.8S / CdS (фоточутливість при λ=254 нм не менше 0,08 А/Вт). Використання низькоомного прошарку дозволило збільшити диференційний опір до Rd>109 Ом. Розроблено конструкцію сенсора, методики монтажу та корпусування фоточутливих чипів. Шифр ТД.3/43. Проект ”Створення та впровадження у малосерійне виробництво сенсорів ультрафіолетової радіації як комплектуючих до фоточутливої частини приладів нового покоління” (С.Ю. Павелець, Ю.М. Бобренко, Т.В.Семікіна, Г.Г. Шереметова, В.П. Косарев).

         Розроблено макет шестиканального лазерного гетеродинного вимірювача нанопереміщень. Розроблено технічну документацію для виготовлення приладу, який дозволить проводити діагностику та контроль параметрів навігаційних пристроїв авіаційної та ракетно-космічної техніки. Для аналізу можливостей приладу проведено дослідження девіації осі чутливості лазерного гіроскопа за допомогою створеного одноканального вимірювача (у співпраці з КП СПБ «Арсенал»). В галузі медицини виконано роботу з застосування лазерних вимірювачів в розробці новітньої нейрохірургічної методики реставрації уражених нервів у людей і тварин (спільно з Національним медичним університетом ім. О.О. Богомольця). Шифр ТД.7/44. Проект "Створення та впровадження багатопроменевого лазерного гетеродинного вимірювача нано- і мікро переміщень та деформацій різних видів поверхонь" (Ю.Г. Серьожкін).

Розроблено технічні вимоги до пристрою безконтактного вимірювання температури відповідно до напрямів його використання. Розроблено алгоритм обробки сигналів та відповідне програмне забезпечення. Створено та виготовлено основні оптичні блоки пристрою, а також електронний блок управління. З використанням виготовленого вхідного об’єктива проведено експериментальні дослідження з оптичного спряження розроблюваного пристрою та оптичної вхідної системи високотемпературної установки, на якій в подальшому мають проводитись заплановані роботи. Виконання проекту здійснюється спільно з Інститутом газу НАНУ та Інститутом фізики НАНУ. Шифр ТД.30.2/11. Проект "Розроблення методу і створення апаратури безконтактного контролю температури мікро- та макрооб’єктів у високотемпературних технологічних процесах. Розділ 1. Розроблення макету приладу, його тестування та дослідження при вимірах високих температур" (чл-кор. НАНУ, Венгер Є.Ф.,Ліптуга А.І.).

Виготовлено фоточутливі поверхнево- бар’єрні структури (CdS-ZnS, CdSe-ZnS, CdSe-ZnS, CdS-CdTe, CdS-ZnTe) із застосуванням нижнього струмоз’ємного шару на основі тонких плівок ZnO. Плівки було отримано методом пошарового осадження з газової фази. Встановлено вплив технологічних чинників на провідність плівок ZnO та концентрацію електронів. Встановлено режими для отримання провідникових плівок ZnO з параметрами провідності близькими до параметрів ITO. Поверхня плівок ZnO досліджувалась методом атомної силової мікроскопії із вимірюванням електричних характеристик методом Холла. Тема III-41-17 “Розробка технології виготовлення нових типів ультрафіолетових сенсорів   на основі поверхнево-бар’єрних структур вироджений напівпровідник – напівпровідник ” (С.Ю. Павелець, Ю.М. Бобренко Т.В., Семікіна, Б.С. Атдаев).

Отримано результати дослідження обертального руху твердотiльних пластин за рахунок їх власного теплового випромінювання. Обертальний момент пластини з однорідною температурою зумовлено асиметрією фотонної вiддачi теплового випромінювання вiд різних ділянок її широких граней. Розраховано часові залежності кута повороту прямокутної пластини в умовах, коли її температура не змінюється, а також в режимі її радіаційного охолодження. Розрахунки виконано для пластини Si. Результати можуть бути корисними для розроблення теплових мікродвигунiв, ротори яких складаються з набору нагрiтих пластин з асиметрiєю фотонної вiддачi. Тема ІІІ-8-16. «Дослідження фотонної вiддачi нагрітих твердотiльних пластин в умовах інтерференції їх власного теплового випромінювання» (В.П. Кислий, А.І. Ліптуга, В.Й. Піпа, Ю.Г. Серьожкін).

Створено ефективні напівпровідникові сенсори на основі твердих розчинів (ТР) Zn0.6Cd0.4S та Zn0.7Cdо,3S із використанням надтонкої (~ 10 нм) стабільної плівки p-Cu1.8S в якості прозорої складової поверхнево-бар'єрної структури. Отримані результати оже-спектроскопічних досліджень і досліджень основних електричних і фотоелектричних властивостей сенсорів. Встановлені оптичні властивості плівок CuxS в залежності від зміни технологічних параметрів, а саме маси вихідних порошків сірки і сульфіду міді і температури навколишнього середовища. Тема ІІІ–8-16 „Розробка технології вирощування тонкоплівкових полікристалічних багатошаро-вих гетероструктур з нанометровими і субмікронними варізонними прошарками, створення на їх основі і дослідження нових типів сенсорів короткохвильового випромінювання і сонячних елементів ” (С.Ю. Павелець, Ю.М. Бобренко Т.В., Семікіна, Б.С. Атдаев).

Створено технологію отримання шарів нітриду алюмінію в нерівноважних умовах з нанокомпозитних керамічних джерел при їх ІЧ лазерно-модульованному розпорошені з наступним осадженням на напівпровідникових монокристалічних, діелектричних та гнучких підкладках майлару при кімнатній температурі. Зі спектрів оптичного пропускання та відбивання в області 0.2 - 1.1 мкм та комбінаційного розсіювання встановлено, що стехіометричний склад плівок практично не залежить від параметрів динамічного тиску азоту 3*10-3 - 6*10-5 torr. при сталій густині потужності лазерного випромінювання на джерелі, що є доказом осадження в режимі розвинутого та конгруентного випаровування. Тема ІІІ-10-18. Розроблення низькотемпературної технології осадження плівок нітриду алюмінію в умовах контрольованого динамічного вакууму. ( Ю.C. Громовий, А.І. Ліптуга).

Розроблено методику дистанційного виявлення вибухових матеріалів і потенційно небезпечних газів на основі віддаленої когерентної віброметрії фотоакустичного сигналу, що генерується на досліджуваній поверхні (або об'ємі) шляхом збудження модульованим світлом лазера. Виготовлено макет лазерного віброметра з довжиною хвилі 1,06 мкм, що дозволить проводити вимірювання на відстані 100 метрів. Виготовлено акустично-оптичні перетворювачі на довжині хвилі 1,54 мкм. Розроблено систему обробки інформації на платформі AD9643-250EB+HSC-ADC-EVALC. Очікується, що розроблювані методи та апаратура матимуть значний вплив на розвиток технології виявлення терористичних загроз. Проект NATO Emerging Security Challenges Division, SPS Programme. Проект G5500 «Standoff Coherent Detection of Warfare Chemicals Via Photoacoustic Spectroscopy» («Дистанційне когерентне виявлення бойових хімічних речовин за допомогою фотоакустичної спектроскопії») (вересень 2018 - серпень 2020). (Ю.Г. Серьожкін).

Розробки

Найбільш вагомі науково-технічні розробки:

МАЛОГАБАРИТНИЙ ПРИЛАД ДЛЯ МОНІТОРИНГУ АЕРОЗОЛЬНОГО ЗАБРУДНЕННЯ ПОВІТРЯ

 1

Розроблено дешевий, невеликий та легкий мобільний пристрій для моніторингу твердих частинок (РМ), який можна встановити на автомобілі, безпілотному літальному апараті або на стаціонарному місці спостереження.Його оснащено оптичним датчиком pms5003, який дозволяє вимірювати концентрацію аерозольних частинок пилу різного розміру РМ1, РМ2.5 та РМ10 (частинки з діаметром до 1, 2.5 та до 10 мікрон, відповідно) з роздільною здатністю 1 мкг/м3 у межах від 0 до 1000 мкг/м3 , що перекриває весь діапазон індексу якості повітря. Інші встановлені датчики вимірюють температуру від 40 до +85, вологість від 0 до 100% та атмосферний тиск від 300 до 1100 ГПа і винесені за межі корпусу. Вбудований в прилад GPS модуль визначає його координати, швидкість руху, дату і час та висоту над рівнем моря, яка додатково може контролюватися за показами датчика тиску. Частота вимірів складає від 1 до 7 секунд, що залежить від стану датчиків, або задається програмно. Отримані результати вимірів фіксуються на microSD носій для подальшого аналізу або при встановленому GPRS модулі передаються до мережі Інтернет. Робочий температурний діапазон визначається датчиками і складає від –10 до +60. Живлення прилад отримує від USB зарядного пристрою або літій-іонного чи літій-полімерного акумулятора ємністю 2000 мА, якого вистачає на 2 – 3 години безперервної роботи.

СИСТЕМА МОНІТОРИНГУ ПАРНИКОВИХ ГАЗІВ В АТМОСФЕРІ

Створено сучасну спектрометричну систему моніторингу атмосфери, що призначена для експресного визначення шкідливих домішок, проведення аналізу наявності озону О3 та основних парникових газів – N2O, NO2, SO2, HC, HO з метою контролю їх розподілу та розповсюдження. Система призначена для моніторингу екологічного стану навколишнього середовища, в тому числі, об’єктів промислової теплоенергетики та дистанційного газового аналізу.

 2    3

Система постійно використовується на регіональній станції Всесвітньої Метеорологічної Організації (ВМО) №498 KGV Kyiv-Goloseyev, яка розміщена на території Головної Астрономічної Обсерваторії НАН України для проведення вимірювання вмісту озону над Києвом та дозволяє отримувати дані щодо детального розподілу озону за висотою.

Дані про вміст озону над Києвом надсилаються раз на 3 місяці до Світового Центру Озонових Даних(WMO-WO3DC) в Торонто Канада, Всесвітньої Метеорологічної Організації.

СЕНСОРИ УЛЬТРАФІОЛЕТОВОЇ РАДІАЦІЇ

Призначення: перетворення УФ випромінювання в електричний сигнал у приладах вимірювання потужності і дози ультрафіолетової радіації.

 4

Сфери використання: сенсорні системи екологічного моніторингу, медицина,біологія, сільске господарства, астрономія, УФ локація, протипожежні системи , дозиметрія жорсткого УФ випромінювання, тощо.

Основні технічні характеристики

Найменування 

параметру

Одиниця

    виміру

                     Тип детектора

УФК

УФЦ-1

У УФЦ-2

УФД
УФМ

Роміри фоточутливої поверхні

мм2

   25

10

   10

   10

100

Спектральний діапазон

нм

200-515

200-350

200-350

200-720

200-515

Максимум чутливості,lр

нм

 480

 320

 320

600

480

Фоточутливість при   lр

А/В

   0,23

   0,11

   0,12

   0,26

   0,22

Фоточутливість при l=254нм

А/Вт

   0,095

   0,075

   0,065

   0,035

0,095

Фоточутливість при l=400нм

А/Вт

     0,2

  -

 -

   0,15

   0,2

Диференційний опір

 ГОм

     5

   0,1

   1

   0,01

   0,5

Просторова однорідність     фотовідгуку

 %

       

 3

ОПТИЧНА ТА ЕЛЕКТРОННА ДІАГНОСТИЧНА АПАРАТУРА У СКЛАДІ ЛАЗЕРНОГО ГЕТЕРОДИННОГО ВИМІРЮВАЧА НАНОПЕРЕМІЩЕНЬ ТА ПРИСТРОЇВ КОНТРОЛЮ ІМПУЛЬСІВ ЗБУДЖЕННЯ, ЩО ПРОХОДЯТЬ ПО НЕРВАХ

Сумісно з кафедрою гістології Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця розробляється методика, що дозволить відновлювати нерви (аксони) шляхом їх швидкого і якісного зрощування в клінічних умовах із використанням нанокристалів кремнію.

 5

Regenerationof,InjuredNerveandCreationof Bio-ElectronicDevice.Intech. Chapterinbook“Neurons- DendritesandAxons, chapter 5, hublisher: InTech, 2019, DOI: http:/dx.doi.org/10.5772/intechopen.80739

 6

1 - He-Ne лазер, 2 - роздільникпроменів, 3 - дзеркало, 4,5 - акустооптичнімодулятори, 6,7 - розширювачпроменя, 8 - дзеркалодлянаправленнязондовогопучканаоб'єкт, 9 - роздільник променя для поєднання розсіяного випромінювання та гетеродинного випромінювання на фотодетекторі, 10 - лінза, 11 - роздільник пучка, 12 - фотодетектор, 13 – телевізійна камера, 14 - дзеркало, 15 – щур.

НОВИЙ МЕТОД ДИСТАНЦІЙНОГО БЕЗКОНТАКТНОГО ОДНОМІРНОГО ВИМІРЮВАННЯ РОЗПОДІЛУ ТЕМПЕРАТУРИ

Розроблено принципово новий метод дистанційного безконтактного одномірного вимірювання розподілу температури та створено апаратурна модель системи, в якій поєднано переваги тепловізійних систем (можливість одночасного отримання інформації з великої кількості точок) та радіометрів спектрального відношення (незалежність вимірювання від коефіцієнту сірості). Система здатна достовірно вимірювати градієнтні температурні поля нагрітих об’єктів в умовах невідомого (постійного або змінного) коефіцієнту їх випромінювання. Метод та апаратура не має світових аналогів для вирішення проблеми точного дистанційного безконтактного визначення температури на межі фази розплаву (тверда фаза - рідка фаза), що важливо для багатьох технологічних процесів, в тому числі в промисловій теплоенергетиці та при аналізі різноманітних процесів тепломасообміну.

 7

Одним із найважливіших елементів створеної апаратури є спектральний пристрій, на вхідну щілину якого за допомогою спеціально розробленої оптичної системи проектується зображення об’єкта. Оптичне зображення розкладається у спектр, а реєстрація спектрів від кожної точки вхідної щілини відбувається одночасно за допомогою матричного ПЗЗ приймача випромінювання. За наявності спектра випромінювання від кожної точки, з’являється можливість автоматично проаналізувати його на наявність ліній поглинання і вилучити ці ділянки спектра з подальшої обробки. Це дозволяє за допомогою приладу визначати розподіл температури з високою точністю для різноманітних матеріалів.

Обладнання

  • Камера для дослідження оптичних властивостей матеріалів в умовах одностороннього стиснення.
  • Установка для вивчення спектрів пропускання та відбивання напівпровідникових пластин в інфрачервоному спектральному діапазоні (4-18 мкм) на базі фур’є-спектрометра.
  • Термовізійний комплекс для використання в фізичних та медико-біологічних дослідженнях.

Проекти

  • Проект № 1.4.6/27 Державної цільової науково-технічної програми «Розроблення і створення сенсорних наукоємних продуктів на 2008-2013, 2014-2017 роки», "Розроблення і створення лазерних приладів для контролю параметрів нано- і мікропереміщень поверхонь механічних і біологічних об’єктів".
  • Проект № 1.4.8/27 Державної цільової науково-технічної програми «Розроблення і створення сенсорних наукоємних продуктів на 2008-2013, 2014-2017 роки», "Розроблення і створення апаратури безконтактного контролю розподілу температури у високотемпературних технологічних процесах та її апробація в металургійній та авіаційній промисловості".
  • Проект № 1.4.9/27 Державної цільової науково-технічної програми «Розроблення і створення сенсорних наукоємних продуктів на 2008-2013, 2014-2017 роки», "Розроблення і створення системи моніторингу парникових газів в атмосфері Землі"
  • Проект ДФФД «Розробка імплантів для лікування патології нервової системи з використанням ниткоподібних мікро- та нанокристалів кремнію» (F-64, 2015-2016 рр.)
  • Проект ТД.5/44 Цільової програми наукових досліджень НАН України «Напівпровідникові матеріали, технології і датчики для технічних систем діагностики, контролю та управління» на 2018-2020 роки», «Створення та впровадження нових апаратурних та програмних засобів системи моніторингу аерозолю та парникових газів в атмосфері Землі».
  • Проект №ТД.7/44 Цільової програми наукових досліджень НАН України «Напівпровідникові матеріали, технології і датчики для технічних систем діагностики, контролю та управління» на 2018-2020 роки», «Створення та впровадження багатопроменевого лазерного гетеродинного вимірювача нано- і мікро переміщень та деформацій різних видів поверхонь».
  • Проект ТД.3/43 Цільової програми наукових досліджень НАН України «Напівпровідникові матеріали, технології і датчики для технічних систем діагностики, контролю та управління» на 2018-2020 рр, “Створення та впровадження у малосерійне виробництво сенсорів ультрафіолетової радіації в якості комплектуючих до фоточутливої частини приладів нового покоління”.
  • ПроектНАТО № G5500«Дистанційне виявлення бойових речовин за допомогою фотоакустичної спектроскопії» (2018-2020 рр.).
  • Проект 20/1П: «Структуровані напівпровідникові системи детектування ІЧ та міліметрового діапазону хвиль та їх позиціювання».
  • Відомча тема фундаментальних досліджень III-8-16 «Дослідження фотонної вiддачi нагрітих твердотiльних пластин в умовах інтерференції їх власного теплового випромінювання».
  • Відомча тема прикладних досліджень III-10-18 «Розроблення низькотемпературної технології осадження плівок нітриду алюмінію в умовах контрольованого динамічного вакууму.».
  • Відомча тема прикладних досліджень III-41-17 “Розробка технології виготовлення нових типів ультрафіолетових сенсорів   на основі поверхнево-бар’єрних структур вироджений напівпровідник – напівпровідник ”.

Публікації

2019