- Деталі
- Перегляди: 14791
Відділ іонно-променевої інженерії і структурного аналізу
Склад відділу
Дослідження
Основні напрямки наукової і науково-технічної діяльності відділу
Фізика поверхні напівпровідників та нанорозмірних структур, багатофазові шарувати структури та тонкі плівки, квантово-розмірні ефекти, прилади на основі поверхнево-чутливих ефектів (газові датчики, сонячні фотоелементи з комбінованими бар’єрами).
Керівник відділу - доктор ф.-м. н., проф. Б.М. Романюк
- Дослідження процесів взаємодії прискорених іонів з твердотільними матрицями;
- Фізика процесів радіаційного дефектоутворення;
- Поверхня, приповерхневі шари, тонкі плівки, процеси масопереносу та самоорганізації, стимульовані іонним опроміненням;
- Фізичні явища в термохромних та електрохромних плівках;
- Мас-спектрометричні дослідження шаруватих структур;
- Процеси гетерування домішок для сонячної енергетики;
Досягнення
Найбільш вагомі науково-технічні результати
- Знайдено ефект збільшення інтенсивності фотолюмінесценції наноструктур на основі кремнію за рахунок низькотемпературних відпалів в атмосфері азоту.
- Показано, що іонна імплантація вуглецю при формуванні наноструктур стимулює ріст окисної фази в кремнії і приводить до виникнення смуг фотолюмінесценції в короткохвильовій області спектру.
- Знайдено ефект впливу in situ ультразвукового опромінення при іонній імплантації домішок на їх дифузію в кремнії.
- Знайдено ефект стимульованої іонною імплантацією релаксації напружених шарів SiGe на кремнії.
- Знайдено критичні параметри синтезу термохромних плівок окислу ванадію з високим вмістом упорядкованої моноклінної фази VO2.
- Показано, що гідростатичне стиксування суттєво впливає на синтез прихованих діелектричних шарів в кремнії.
Розробки
Найбільш вагомі науково-технічні розробки
1. Розроблено нову, альтернативну МПЕ, технологію формування нанорозмірних кристалів кремнію, вбудованих в діелектричну матрицю SiO2 , розвинуто термодинамічну теорію фазового розпаду композиту SiOx, досліджено основні етапи процесу.
Технологія базується на принципі керованої самоорганізації та пасивації а) парами HF поверхневої та (або) УЗ обробки - рекомбінації, вона дозволяє змінювати задану глибину локалізації НК, їх розмір, забезпечити малий розкид по розмірах, отримати високу інтенсивність фотолюмінесценції в широкому діапазоні енергій свічення (відділ №9, відділ №14).
Зображення методом просвічуючої електронної спектроскопії (TEM) композиту SiOX з кремнієвими нанокристалітами (виділені колами). Нанокристаліти отримані при розпаді SiOX композиту. На вставках: модель нанокристалітів із SiOX оболонкою (a) та без неї, після HF та УЗ обробки (b). Технологія є перспективною для виготовлення перепрограмованої пам’яті (ПП), систем резонансного тунелювання, для виготовлення квантових катодів, люмінесцентних джерел світла, в інтегральних схемах, для використання в газовій сенсориці.
2.Розроблено наступні високотехнологічні мікро (нано) технології:
- метод формування надмілких p-n переходів з використанням імплантації з in-situ УЗО;
- метод двостадійного синтезу плівок діоксиду ванадію, які мають високі параметри термохромного ефекту;
- створення ефективних люмінесцентних кремнієвих нанокластерних структур;
- метод калібрування аналітичного обладнання для кількісного прецизійного елементного аналізу;
- способи створення та оптимізації параметрів компонентів мікросхем високого ступеню інтеграції (< 0,25 мкм): плазмово-хімічне осадження плівок нітриду титану, діелектриків на основі оксидів рідкоземельних елементів та силіцидних плівок;
- метод іонно-променевого стимульованого формування в кремнії вбудованих прихованих шарів діелектрика з високим вмістом Si-нк (Група 1).
3.Розроблено компактні модулі фотоелектричних перетворювачів сонячної енергії.
Робота виконуються за рахунок благодійних внесків, в тому числі і самих виконавців. Цей виріб (далі - модуль) є дослідною розробкою і призначений для використання у польових умовах (зокрема у зоні АТО, геологічних експедиціях, тощо) для живлення і зарядки низьковольтної електронної апаратури (радіостанцій, мобільних телефонів, тепловізорів, планшетів, і т.п.).
Директор Інституту фізики напівпровідників О.Є. Бєляєв (другий зліва) та учасники проекту (зліва направо): Б.М.Романюк, В.Г. Литовченко, В.П. Мельник поруч з модулями сонячних фотоперетворювачів.
Модуль перетворює енергію сонячного або іншого видимого світла в електричну енергію. Ця енергія може бути використана безпосередньо для живлення апаратури при яскравому сонячному освітленні. В інших випадках живлення і зарядка апаратури проводиться від вбудованих в модуль акумуляторів навіть у нічний час. Зарядка вбудованих акумуляторів може проводитися при будь-якому (навіть слабкому) освітленні модуля, наприклад при хмарності. Фотографії модуля наводяться на наступному рисунку.
Сонячний модуль у складеному та у робочому стані. Підключено мобільний телефон, 4 акумулятори та комп’ютер.
Області застосування:
Живлення і зарядка низьковольтної електронної апаратури (радіостанцій, мобільних телефонів, тепловізорів, планшетів, тощо).
Короткий опис:
Модуль включає дві автономні частини, які в неробочому стані складаються і закриваються на фіксатори. Збоку знаходяться 2 стандартні автомобільні роз'єми. У робочому стані модуль слід відкрити і розташувати в напрямку Сонця. Для зарядки і живлення апаратури з напругою менше 12 В (наприклад, мобільних телефонів) слід застосовувати відповідні адаптери (випускаються серійно для використання в автомобілях). Модуль герметизировано, проте слід уникати зберігання під дощем і на вологих поверхнях (танучий сніг, калюжі). У неробочому стані модуль має бути складений, а розйоми закриті кришками.
Технічні характеристики модуля
| Робоча напруга, В |
Потужність при стандартній освітленності (АМ 1,5), Вт |
Ємність аккумуляторів, А·год |
Габаритні розміри в робочому стані, мм |
Вага, кг |
| 12 | 20 | від 2 до 6 | 530х460х36 | 6 |
Переваги:
Модуль являє собою компактну складану конструкцію, пристосовану для переноски. У модуль вмонтовано акумуляторні батареї, які забезпечують проведення підзарядки пристроїв навіть при відсутності освітлення. Панелі сонячних батарей захищено гартованим склом, що дозволяє використовувати їх в екстремальних умовах. Модулі герметизовані та пофарбовані у камуфляжні кольори. Собівартість розробленої сонячної батареї – близько 3000 грн.
Стан розробки:
На даний час (1 травня 2015 р.) виготовлено і передано до зони АТО 19 модулів. В розробці та виготовленні модулів приймали участь співробітники Інституту фізики напівпровідників Литовченко В.Г., Костильов В.П., Романюк Б.М., Мельник В.П., Попов В.Г., Коркішко Р.М., Мусаєв С.М., Космін А.С.
Обладнання
Обладнання та установки
- Мас спектрометри Ion Tof IV, Atomika 4000, INA-3, Atomika 6500
- Оже-спектрометр 09 ИОС 10-005
- Прискорювачі іонів з енергіями 5 – 200 кеВ: «Везувій 1», «Везувій 5», «МРВ-202»;
- Скануючий електронний мікроскоп МРЕМ-200
- Оптичний мікроскоп NU-2E, металографічний мікроскоп
- Інтерферометр
- Характеріограф Л2-06
- Установка для вимірів питомого та поверхневого опору
- Ділянка шліфовки та поліровки зразків
- Установка швидкого фотонного відпалу
- Установка вимірювання часу життя носіїв заряду
- Установка для вимірювання спектрів фотолюмінесценції
- Профілометри DEKTAK-3030 та AlphaStep-100
- Установки вимірювання термо- та електрохромних властивостей
- Лазерний мас-спектрометр ЕМАЛ-2
- Ділянка плазмо-хімічного травлення
- Ділянка фотолітографії та нанесення фоторезисту
Мас-спектрометри
Прискорювач іонів
Мас спектрометр INA-3
Профілометр Dektak 3030
Установки плазмо-хімічного травленяя та фотолітографії
Проекти
Загальноінститутські теми Президії НАН України
НАУКОВА: № ІІІ-5-11 «Електричні, оптичні та адсорбційні властивості тонко плівкових структур з напівпровідниковими нановключеннями». Термін виконання: 01.01.2011 – 31.12.2015 рр.
Тема 51/9 по Проекту № 25-2010 «Розробка мікроелектронного газового датчику сірководню на основі нанопористих шарів для контролю навколишнього середовища» Комплексної науково-технічної програми «Сенсорні системи для медико-екологічних та промислово-технологічних потреб» початок - 2010 р., закінчення робіт - 2018р.
№ ІІІ-10-15 «Розробка методів одержання та метрологічного забезпечення складних напівпровідників та приладових структур», 2015 – 2017 рр.
1.1.12 «Розроблення і створення технологій вирощування фото-, термо- та лектрохромних матеріалів для систем регулювання світлових та теплових потоків», 2008-2017 рр.
61/15-Н «Дослідження механізмів іонно-стимульованого зародження та росту наноструктурованих плівок оксидів перехідних металів для сенсорів і каталізаторів хімічних реакцій» 2015-2019 рр.
1.1.4/9 «Розроблення і створення технологій вирощування нанокристалічних багатокомпонентних структур енергонезалежної пам’яті для інформаційних систем», 2008 - 2017 рр.
1.1.6/18 «Розроблення і створення технологій вирощування планарних структур для електрохімічних сенсорів газового аналізу», 2008 - 2017 рр.
3.41.12 «Фізичні та фізико-технологічні аспекти створення сучасних напівпровідни-кових матеріалів і функціональних структур для нано- і оптоелектроніки», 2012 – 2016 рр.
76-02-14 «Формування і властивості гетероструктур Si\SiO2\Si з вбудованимив діелектрик нанокластерами кремнію: експеримент, моделювання, вплив вуглецю», 2014 – 2015 рр.
Публікації
|
2019
|