- Деталі
- Перегляди: 13672
Науково-технічні розробки
1. Методи і технології отримання напівпровідникових матеріалів і структур, в т.ч. нанометрових
1.1. Лазерна технологія наноструктурування поверхні напівпровідників А2В6
Лазерне опромінення і спричинена ним дія, зокрема, нагріву, оптичного збудження, деформаційних, ударних та поверхневих хвиль утворює у твердих тілах високу концентрацію точкових дефектів. При перевищенні критичної концентрації відбувається їх кластеризація та утворення острівців нанометрових розмірів. Цей процес виникає при опроміненні одиночними наносекундними імпульсами рубінового лазера кристалівCdTe. Зі збільшенням густини потужності лазерних імпульсів розміри наночастинок спочатку збільшуються, а потім зменшуються, при цьому в залежності від параметрів імпульсу вони впорядковуються в різні структури рельєфу.
На відміну від інших існуючих методів, у запропонованій розробці утворення нанорозмірних структур може відбуватися як у твердій, так і у рідкій фазах за рахунок формування дефектно-деформаційних континуумів при опроміненні матеріалу.
Призначення. НапівпровідникиCdTe з наноструктурованою поверхнею перспективні для створення швидкодіючих фотодіодів, оптичних модуляторів, сонячних елементів та інших приладів фотоніки.
Автори розробки:
О.І. Власенко, д.ф.-м.н., проф.,заст. директора ІФН ім. В.Є.Лашкарьова НАН України, зав. від. №17, тел.:+38(044 )525-12-60, факс:+38(044 )525-83-42, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
А.Байдулаєва, к.ф.-м.н., с.н.с.від.№17,тел.:+38(044)525-84-37,факс:+38(044)525-83-42, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
1.2. Чутливі шари хімічних сенсорів на основі золотих наночастинок
Модифікація сенсорної поверхні(кварцових резонаторів) шляхом створення на поверхні нещільного ансамблю наночастинок золота методом осадження та випаровування дозволяє значно підвищити чутливість сенсора в порівнянні із щільними покриттями. Наночастинки були виготовлені шляхом відновлення хлорно-золотої кислоти з додаванням цитрату натрію. Наночастинки золота, отримані з цитратного розчину на поверхні QCM, демонструють цікаві адсорбційні властивості по відношенню до молекул води. На відміну від низьких спиртів, які адсорбуються однорідно по поверхні незалежно від наявності чи відсутності на ній наночастинок, процес адсорбції води має ряд особливостей. Перш за все, відгук сенсорів на пари води є на порядок більшим за відгуки на спирти і складає близько1000 Гц.
Ще однією особливістю адсорбції води є її кінетика, яка демонструє наявність двох процесів. Перший з них пов’язаний із звичайною однорідною адсорбцією, як і у випадку спиртів. Другий процес починається з моменту, коли концентрація адсорбату на поверхні досягла певної порогової величини, і пов’язаний з механізмом поверхневої дифузії до наночастинок золота, які працюють як стоки для молекул води, де відбувається їх накопичення. При цьому швидкість адсорбції значно прискорюється, а кількість адсорбату, що може утримуватися поверхнею, збільшується.
Виявлений ефект відкриває деякі додаткові перспективи для аналізу багатокомпонентних сумішей з присутністю молекул води. Це є особливо важливим для практичних задач, де досліджувані багатокомпонентні суміші включають деяку кількість молекул води.
Області застосування
- Системи газового аналізу.
- Сенсорні масиви для«Електронного носа».
Автори розробки:
І.В. Кругленко, к. ф.- м. н., с.н.с.від.№5, тел.: +38(044)525-56-26, факс: +38(044)525-83-42, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. , Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
Метод імпульсного лазерного осадження для одержання фотолюмінесцентних плівок з кремнієвими та германієвими квантовими точками. ПроміньIАГ:Nd3+ лазера (1), що працює в режимі модульованої добротності з довжиною хвилі 1.06 мкм, густиною енергії в імпульсі 20 Дж/см2, тривалістю імпульсу 10 нс та їх частотою 25 Гц сканує Si (Ge)-мішень (5). Осадження на підкладку (6,7) відбувається у вакуумній камері (3) з частинок ерозійного факела (4). Швидкість нанесення плівок складає 5-10 нм/хв., товщина плівок–50 -500 нм.
Квантово-розмірний ефект обумовлює фотолюмінесценцію у видимій області спектра при кімнатній температурі в непрямозонних напівпровідниках– кремнії та германії. Розроблено метод дослідження спектрів фотолюмінесценції з часовим розділенням. Сигнал фотолюмінесценції реєструють в режимі рахунку фотонів. Збудження фотолюмінесценції здійснюють випромінюванням N2 лазера (λ= 337 нм, τімп = 8 нс). Мінімальна тривалість вимірювального стробу дорівнює 250 нс.Спектри фотолюмінесценції з часовим розділенням перекривають діапазон енергій 1.4-3.2 еВ та часів релаксації50 нс-12 мкс.
Призначення. Наноструктури з кремнієвими та германієвими квантовими точками призначені для створення випромінювачів світла на кремнії; вирішення задач інтеграції елементів опто- і мікроелектроніки; створення елементів енергонезалежної пам'яті та об'єктів дослідження квантово-розмірного ефекту у непрямозонних напівпровідниках (Si, Ge).
Одержані наноструктури використовуються в науково-дослідній роботі ІФН ім.В.Є.Лашкарьова НАН України. На способи їх формування одержано деклараційні патенти України:№50352А, №50353А, №15063, №318609, №19621, №19622 на винаходи і на корисні моделі.
Автори розробки:
Е.Б.Каганович, д.ф.- м.н., п.н.с.від.№5, тел.:+38(044)525-64-57
1.4. Технологія виготовлення світловипромінюючих кремнієвих наноструктур
Розроблена технологія формування світловипромінюючих структур на основі нанокристалів кремнію в поруватій оксидній матриці з контрольованим розміром нанокристалів дозволяє отримувати високоефективні світловипромінюючі структури на підкладках великої площі, із заданим спектральним складом випромінювання( від 560 нм до950 нм).
Області застосування. Кремнієва фотоніка, зокрема, для створення кремнієвих світлодіодів, дисплейних, емісійних структур, оптичного підсилення та лазерів.
Технологія запатентована, одержано патент України №75793 на винахід «Спосіб одержання світловипромінювального матеріалу на основі кремнію», опубл. в бюл.«Промислова власність», №5 від15.05.2006 р.
Автори розробки:
І.З. Індутний, д. ф.- м. н., проф., тел.: +38(044)525-63-42, факс: +38(044)525-83-42, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
1.5. Двовимірні фотонні кремнієві структури
Двовимірні фотонні кремнієві структури виготовлені методом фотоелектрохімічного травлення.
Області застосування. Структури перспективні для розробки випромінювальних, фото- та теплоприймальних пристроїв. Розробка відрізняється дешевизною і можливістю виготовлення структур з потрібною геометрією.
Одержано патент України №83123 на винахід «Двовимірний фотонний кристал», який у Всеукраїнському конкурсі«Винахід– 2008» визнаний як найкращий винахід в галузі матеріалознавства.
Автори розробки:
Л.А. Карачевцева, д.т.н.,зав.від.№20, тел.: +38(044)525-98-15, факс: +38(044)525-83-42, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
О.О.Литвиненко, к.т.н., тел.: +38(044)525-98-15, факс: +38(044)525-83-42
1.6. Моделювання процесів росту нанониток, стимульованого частинками каталізатора
Розроблена програма-симулятор для моделювання каталітично-активованого росту нанониток та ін. подібних нанооб’єктів. Програма реалізована на платформі Win32, мова програмування -C/C++, компілятор- Microsoft VC/С++ 5.0.
Математична модель враховує:
(а) адсорбцію/десорбцію молекул активного газу на поверхні нанооб′єкта; (б) міграцію адатомів та перенос речовини крізь об’єм та по поверхні наночастинки каталізатора; (г) утворення зародків та ріст твердої фази у зонах росту ниток.
Симулятор дозволяє:
(а) варіювати макро- і мікроскопічні параметри процесу та візуалізувати сам процес росту нанооб’єкта; (б) відтворювати реальний експеримент, генеруючи температурні, концентраційні, розмірні, енергоактиваційні та ін. залежності для швидкості росту; (в) аналізувати вклад окремих складових процесу, визначаючи стадію, яка його лімітує; (г) експортувати дані та графіки у зовнішні програми(типуMS Excel).
Області застосування:
- Моделювання процесів наносинтезу при розробці пілотних проектів та відпрацюванні технології.
- Ідентифікація механізмів росту при аналізі експериментальних даних.
Впровадження: результати було використано для керування реальним синтезом в:
- Quantum Science Research, Hewlett-Packard Laboratories, Palo Alto, CA 94304, USA.
- Institut d’Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologies, ISEN, France.
- Інституті фізики напівпровідників ім. В.Є.Лашкарьова НАН України.
Автори розробки:
А.І.Клімовська, д.ф-м.н., п. н с. від №11, тел.:+38(044) 525-70-91, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
О.О.Єфремов, к.ф-м. н., с. н с. від №11, тел.: +38(044) 525-70-91, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
Метод поверхневого лазерного легування полягає в опроміненні кристалу Cd(Zn)Te з попередньо нанесеною плівкою легуючого елемента короткими імпульсами лазера. Завдяки надшвидким процесам плавлення і кристалізації, дії пружних та ударних хвиль формується тонкий(d~ 40-60 нм), сильнолегований(N~ 10 19 см 3 ) шар і різкий p-n-перехід.
Призначення.Сильне легування тонкої поверхневої області напівпровідника, створення інверсного шару і формування різкого p-n- переходу.
Автори розробки:
О.І.Власенко, д.ф.-м.н., проф., заст. директора ІФН ім. В.Є.Лашкарьова НАН України, зав. від. №17, тел.:+ 38(044)525-12-60, факс:+38(044)525-83-42, е- mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
В.А.Гнатюк, к.ф.-м.н., с.н.с.від.№17, тел.:+38(044)525-84-37,факс:+38(044)525-83-42, е- mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
С.М.Левицький, н.с.від.№17, тел.: +38(044)525-84-37, факс:+38(044)525-83-42, е- mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
1.8. Кристали оптичного германію: злитки та елементи інфрачервоної оптики
- Вирощені з розплаву кристали оптичного германію у вигляді каліброваних стержнів та пластин діаметром до250 мм та блоків у формі прямокутних паралелепіпедів розміром до 160x160x60 мм3.
- Заготовки для оптичних елементів(вікон, лінз тощо).
Коефіцієнт оптичного поглинання вирощуваних кристалів оптичного германію не перевищує 0,02 см-1 у спектральному діапазоні від 2 дo 11 мкм. Oптичне пропускання, виміряне на полірованих зразках товщиною 5 мм, становить не нижче 46,5 % при кімнатній температурі (див. малюнок). Розсіювання інфрачервоного випромінювання не перевищує 1,5%.
Особливість кристалів: новий домішковий склад(кристали не містять стибію, який звичайно застосовується), що призводить до покращення ряду параметрів елементів інфрачервоної оптики, виготовлених з таких кристалів.
Домішковий склад кристалів захищений патентом на винахід.
Починаючи з 1998 року, вирощувані кристали оптичного германію та деякі типи заготовок для оптичних елементів (лінз, вікон) поставляються за контрактами до США, Німеччини, Австрії, Росії та інших країн.
Автори розробки:
Г.С.Пекар, д.ф.-м.н.,проф., зав. від. №34, тел./факс:+38(044)525-6191, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
О.Ф.Сингаївський, к.ф.-м.н., с.н.с. від.№34, тел./факс:+38(044)525-6191, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
Призначення методу. Використання «печі-гойдалки» для синтезу і легування матеріалу покращує параметри однорідності як синтезованого, так і додатково легованого матеріалу. Перемішування матеріалу під час синтезу призводить до покращення однорідності матеріалу, рівномірного розподілу легуючої домішки в об’ємі, покращення термоелектричних параметрів (коефіцієнта термо-ЕРС, теплопровідності, питомого опору). На основі синтезованих матеріалів можуть бути виготовлені експериментальні зразки різноманітних пристроїв мікроелектроніки (термоелектричні перетворювачі, детектори, сенсори тощо).
Технологія синтезу із використанням«печі-гойдалки» має переваги над перед іншими методами (наприклад, РПК) і є досить перспективною, а отримані з її допомогою експериментальні зразки елементів віток термопар мають технічні характеристики на рівні найкращих світових зразків і успішно проходять лабораторні тестування у термоелектричних приладах.
Автори розробки:
О.І. Власенко, д.ф.-м. н., проф., заст. директора ІФН ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, зав.від.№17, тел.+38(044)525-12-60, факс+38(044)525-83-42, е- mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. ;
В.А. Гнатюк, к. ф.-м. н., с. н. с.від.№17, е- mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
С.М. Левицький, м.н.с.від.№17, е- mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
М.І. Бойко, асп.від.№17; М.П. Киселюк, асп.від.№17; Ц.А. Криськов, зав. каф. фізики Кам′янець-Подільського НУ, к.ф.-м. н., доц.; А.А. Криськов, ст. викл. Кам′янець-Подільського НУ, тел./факс:+ (03849) 3-16-41, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
Призначення. Оптична та лазерна літографія, голографія, виробництво дифракційних оптичних елементів (дифракційних граток, лінз Френеля та їх матриць), нанооптичних приладів (субхвильових граток з періодом до 100 нм), оптичних дисків- оригіналів та райдужних голограм. Запропоновано неорганічний фоторезист у вигляді тонких плівок халькогенідного скла, нанесеного на підкладку за допомогою термічного випаровування у вакуумі. Відомо, що фізико-хімічні властивості таких шарів можуть змінюватися під дією світла чи електронних потоків. Використовуючи розроблені селективні травники, ми можемо отримати позитивний чи негативний резистивний ефект: швидкість розчинення експонованого фоторезисту значно вища чи нижча, ніж неекспонованого.
Ефект світлочутливості халькогенідних плівок та структур халькогенід-метал був відкритий у відділі фотохімічних явищ у напівпровідниках Інституту фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України. Дослідження механізмів фотостимульованих перетворень у таких шарах дозволило розробити тонкоплівкові фоточутливі середовища з унікальними характеристиками. Розроблені також технологічні процеси використання цих неорганічних фоторезистів у фотолітографії,у виробництві дифракційних оптичних елементів (дифракційних граток, лінз Френеля та їх матриць), в голографії (для запису рельєфно-фазових голограм), для прямого мастерінгу оптичних дисків.
Основні характеристики халькогенідних резистів:
- Роздільна здатність– власна роздільна здатність шару халькогеніду– 1 нм;
- Чутливість до– ультрафіолет., видима, ближня ІЧ- область спектру, електронні та іонні потоки;
- Величина чутливості:
- при запису голограм та фотолітографії– 5 – 50 см2/Дж;
- при лазерній літографії– до 300 см2/Дж;
- Метод нанесення – термічне випаровування у вакуумі;
- Післяекспозиційна обробка – рідинне травлення.
В порівнянні з існуючими аналогами розроблений халькогенідний фоторезист характеризується термічною стійкістю (до 4000 C), відсутністю усадок під час післяекспозиційної обробки, механічною міцністю та хімічною стійкістю.
Халькогенідні фоторезисти можуть наноситись як на плоскі підкладки, так і на вироби складної форми. До переваг використання неорганічних халькогенідних фоторезистів можна віднести і їх технологічність, оскільки халькогенідні плівки можна осаджувати дуже однорідними як за товщиною, так і за складом і вони можуть застосовуватись в тих же технологічних процесах, що і функціональні шари в мікроелектроніці. Окрім того, для цих фоторезистів властиве велике значення показника заломлення(2.3-3, а інколи і вище), вони стабільні і не потребують будь-якої термічної обробки, прозорі в інфрачервоній (ІЧ)області спектру (від 600 нм до 12-15 мкм). Такі характеристики дозволяють використовувати халькогенідні фоторезисти для виготовлення ефективних дифракційних граток, лінійок ІЧ-мікролінз, мікролінз для оптичних волокон в поєднанні з дво- та трирозмірними фотонними кристалами.
Технологія запатентована, перевірена, готова для демонстрації.Виготовлені та випробувані зразки дифракційних граток (з просторовою частотою від 600 до 6000 мм -1 ), оригіналів райдужних голограм та оптичних дисків-оригіналів.
Автори розробки:
І.З.Індутний, д.ф.-м. н., проф., тел./факс:+38(044) 525-63-42, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
Призначення. Оптика, оптоелектроніка, запис, зберігання та передача інформації, реєструючі середовища на основі ХСН для виготовлення голограмних оптичних, кіноформних, дифракційних елементів, оптичні диски, оптичні захисні елементи. Реєструючі середовища на основі ХСН характеризуються надзвичайно високою роздільною здатністю (на рівні нанометрів), широкою областю спектральної чутливості(видима область,УФ-, рентгенівське випромінювання, потоки електронів та іонів). При виготовленні на їх основі голограмних оптичних, кіноформних, дифракційних елементів, оптичних захисних елементів вони забезпечують отримання високоякісних рельєфних зображень, що дозволяє отримати високі експлуатаційні характеристики таких елементів; при виготовленні оптичних дисків вони забезпечують високу густину запису інформації.
Технологія отримання голограмних оптичних, кіноформних, дифракційних елементів, оптичних захисних елементів забезпечує високі експлуатаційні характеристики таких елементів, наприклад, параметри дифракційних решіток близькі до теоретичної межі, а густина запису інформації – на сучасному рівні і роздільна здатність на рівні нанометрів забезпечує можливість суттєвого подальшого збільшення густини запису.
Розробка знаходиться на рівні сучасних існуючих аналогів і забезпечує можливість подальшого покращення характеристик.
Розробка захищена патентами України №65921, №80889 на винаходи.
Автори розробки:
С.О.Костюкевич, к.ф.- м.н., зав.від. №10,тел.:+38(044) 525-62-05, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
О.В.Стронський, д.ф.- м.н., п.н.с.від. №10, тел.:+38(044)525-60-40, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
1.12. Композиційні тонкоплівкові матеріали для хеморезисторів та технологія їх виготовлення
Призначення. Виготовлення хеморезисторів та чутливих шарів кварцових резонаторів для сенсорних систем«штучний ніс», композиційних тонких плівок для електронних та оптоелектронних приладів.
Технологічна установка для виготовлення тонких плівок нанокомпозитів та тонкоплівкових гетероструктур одночасним осадженням у вакуумі:
1 - вакуумна камера; 2 - підкладинки; 3 - система транспортування підкладинок; 4 - двигун системи транспортування; 5 - заслінка; 6 - випаровувач неорганічного напівпровідника; 7 - випаровувач органічних молекулярних сполук; 8 - випаровувач металу; 9 - кварцові датчики контролю молекулярних пучків та маси плівки; 10 - світловоди; 11 - система охолодження екранів; 12 - контролер кварцових резонаторів; 13 - датчик тиску із контролером; 14 - контролюючий комп’ютер; 15 - оптичний спектрометр; 16 - контролер системи транспортування підкладинок; 17, 18, 19 - джерело живлення випаровувача; 20 - ADC, DAC; 21 - вакуумна установка ВУП5.
Автори розробки:
Д.О.Гринько, к.т.н., с.н.с. від.№31, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
О.Л.Кукла, к.ф.-м.н.,зав.від.№16, тел.:+38(044)525-55-30, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
1.13. Високоефективний адсорбційний матеріал для газів типу CH4, H2
Призначення. Для використання в транспортних засобах екологічно чистого палива– природного газу та водню.
Різке підвищення вартості нафти і нафтопродуктів на світовому ринку, особливо дизельного палива і бензину, сприяє різкому росту попиту на газобалонне обладнання для автомобільного й іншого транспорту. При цьому зріс попит на балони для природного газу, що працюють при високому тиску (250 атм.). А більш економічно та практично вигідніше – використання газових балонів високого тиску, що заповнені адсорбентом.
В результаті виконання НДР розроблена технологія виготовлення високоефективних адсорбентів на основі тонких субмікронних базальтових ниток, що вкриті вуглецем та активовані плазмою. Даний матеріал має високі адсорбційні властивості при звичайному та підвищеному тисках, має достатню механічну міцність та достатню термічну стійкість при нагріванні до температури 9000 С.
Якщо у звичайний газовий балон при тиску 200 атм. (19,6 МПа) закачується 200 літрів газу в один літр об’єму, то при використанні газових балонів з адсорбентом при тиску закачування 40 атм. адсорбується в одному літрі об’єму приблизно 160 літрів газу, при тиску 100 атм. – приблизно 250 літрів газу, а при стандартному тиску 200 атм. В одному літрі об’єму може адсорбуватись 300÷350 літрів природного газу. Це в 1,5 ÷ 1,75 рази більше, ніж звичайно в балонах без адсорбенту при тому ж тиску (19,6 МПа).
Основні техніко-економічні характеристики
| Найменування та одиниці виміру | Техніко- економічні показники |
| Кількість газу в балоні з адсорбентом при 40 атм., літрів/дм3 | 160 ÷ 170 |
| Вартість адсорбенту, $ / дм3 | 1,5 ÷ 2,5 |
| Остаточна кількість газу в адсорбенті при тиску 2,0 атм., літрів / дм3 | ~4 |
| Кількість циклів закачування без змін технічних характеристик | 5000 |
| Вихідний матеріал адсорбенту | Базальтове волокно |
| Вартість вихідного матеріалу, $ / дм3 | 1,0 ÷ 2,0 |
| Вартість технологічних процесів при промисловому виробництві, $ / дм3 | 0,5 ÷ 1,0 |
Розроблений адсорбційний матеріал відрізняється, у першу чергу, принципами адсорбції на зовнішню поверхню адсорбенту. Використовуючи тонкі, механічно міцні нитки базальтового волокна, осаджується шар вуглецю (сажа), яка і є адсорбційним шаром. Зібрані та спресовані нитки з адсорбційним шаром служать у якості адсорбційного матеріалу.
На дану розробку отримано патенти:
- Родіонов В.Є., патент України №11361 «Адсорбційна нитка»;
- Родіонов В.Є., патент України №13181 «Адсорбційний пристрій»;
- Родіонов В.Є., патент України №79689 «Адсорбційний пристрій»;
- Родіонов В.Є., патент України №80328 «Газовий адсорбційний акумулятор»;
- Родіонов В.Є., патент України №13180 «Газовий адсорбційний акумулятор»;
- Родіонов В.Є., патент України №18546 «Газовий балон високого тиску».
Автори розробки:
В.Є.Родіонов, к.ф.-м.н.,зав. від. №40,тел.:+38(044) 525- 63- 88, факс:+38(044)525- 61-87, е- mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
1.14. Метод легування та очищення кристалів А2В6
Призначення. Метод призначений для використання в промисловості при виготовленні фотодетекторів та світловипромінюючих приладів. Метод заснований на використанні дрейфу домішок в електричному полі. Для цього на кінці кристала наносяться електроди, до яких прикладається постійне поле. Під дією цього поля від’ємно заряджені дефекти та домішки накопичуються біля аноду, а позитивно заряджені – біля катоду, що призводить до очищення об’єму кристала. Для легування кристала в один з електродів вводиться потрібна домішка, яка під дією електричного поля «втягується» в кристал. Легування сполук А2В6 здійснюється, як правило, дифузією з поверхні або іонною імплантацією. Загальним недоліком цих методів є велика кількість нестабільних власних дефектів, які утворюються завдяки високим температурам легування або бомбардуванню високоенергетичними іонами.
Перевагою запропонованого методу є те, що прикладання електричного поля суттєво прискорює процес легування та очищення, що дозволяє значно знизити його температуру та уникнути створення власних дефектів. Метод дозволяє також визначати параметри дифузії домішок в різних кристалографічних напрямках. Метод перевірявся на високоомних кристалах CdS, які легувалися міддю та сріблом,що вводились в електрод, який слугував за анод, а також очищувались від цих домішок. Було виявлено, що швидкість дифузії міді у напрямку, перпендикулярному до с-осі кристалу, більша, ніж у напрямку, паралельному до цієї осі, тоді як для срібла має місце протилежне співвідношення. Таким чином, вибір відповідного напрямку дифузії дозволяє додатково прискорити процес легування або очищення.
Процес легування та екстракції домішок відбувається при прикладанні електричного поля ЕД = 50-100 В/см при температурі TД = 300-4000 С протягом декількох десятків хвилин ∆tД. Новизна методу полягає у використанні дрейфу дефектів і домішок для очищення кристалів А2В6, а також у використанні певного кристалографічного напрямку прикладання електричного поля, що дозволяє суттєво прискорити процеси очищення і легування.
Автори розробки:
М.К.Шейнкман,чл.- кор.НАН України;
І.В.Маркевич,д.ф.-м.н., п.н.с. від.№3, тел.:+38(044)525-72-34
Н.О.Корсунська, д.ф.-м.н.,п.н.с.від.№3, тел.:+38(044)525-72-34
Л.Ю.Хоменкова, к.ф.-м.н.,с.н.с. від.№3 ,тел.:+38(044)525-72-34
Л.В.Борковська,к.ф.-м.н.,с.н.с.від.№3, тел.:+38(044)525-72-34
1.15. Метод модифікації характеристик світловипромінюючих гетероструктур А2В6 з квантовими ямами
Призначення. Метод призначений для використання в промисловості при виготовленні світловипромінюючих приладів з квантовими ямами на основі сполук А2В6, з використанням молекулярно-пучкової епітаксії.
Метод дозволяє суттєво покращити світловипромінюючі характеристики квантової ями, яка використовується в якості активного середовища приладу. Метод полягає в модифікації структури пружно- напруженої квантової ями на основі потрійної сполуки А2В6 шляхом введення в середину квантової ями в процесі її вирощування тонкого шару бінарної сполуки А2В6. Цей шар має таку постійну гратку, що його введення істотно збільшує енергію пружних деформацій в квантовій ямі. При цьому відбувається їх часткова релаксація шляхом перерозподілу компонентів матеріалу квантової ями, тонкої вставки і бар’єру. Це призводить до того, що флуктуації складу розчину квантової ями стають більш однорідними, а саме: зростає кількість мілких флуктуацій і зменшується кількість глибоких. В результаті зростає інтенсивність і зменшується напівширина смуги низькотемпературної люмінесценції квантової ями.
Недоліком запропонованого методу є підсилення процесів інтердифузії компонентів матеріалу квантової ями і бар’єру поперек їх гетерограниці внаслідок зростання концентраційних та пружних градієнтів.
Метод було випробувано на світловипромінюючих гетероструктурах CdZnTe/ZnTe з квантовими ямами. На рис.1 зображено приклад такої модифікованої структури з одиничною Cd0.4Zn0.6Te - квантовою ямою товщиною 8 нм, вміщеною між ZnTe -буферним шаром товщиною ~2 мкм і ZnTe - покривним шаром товщиною 40 нм. В такій структурі після вирощування шару Cd0.4Zn0.6Te товщиною 4 нм, на нього нарощується шарCdTe номінальною товщиною1 моношар( ~0,3 нм), а зверху- шар Cd0.4Zn0.6Te товщиною 4 нм.
На рис. 2 зображено трансформацію спектрів низькотемпературної фотолюмінесценції CdZnTe-квантової ями після введення тонкого CdTe-шару. Видно, що при цьому відбувається суттєве покращення люмінесцентних характеристик квантової ями, а саме: зменшення напівширини смуги люмінесценції в ∼2 рази та зростання інтенсивності люмінесценції у ∼8 разів. Незначний зсув максимуму смуги люмінесценції квантової ями у високоенергетичний бік спектру є наслідком підсилення процесів інтердифузії Cd/Zn поперек гетерограниці- квантова яма/ZnTe.
Параметри росту. Модифікація структуриCdZnTe - квантової ями шляхом введення тонкої CdTe-вставки відбувається при використанні таких режимів росту: залишковий тиск газів в камері росту не повинен перевищувати ~8⋅10-11 Тор, для епітаксії мають використовуватись елементи Zn, Cd, Te чистотою 99.9999, епітаксія проводиться на шліфованій і полірованій GaAs-пластині кристалографічної орієнтації (001), шорсткість поверхні якої ≤ 0,3 нм, швидкість росту шарів складає ~0,2 нм/с, температура росту становить ~350° C для ZnTe - шарів і ~300o C для CdZnTe - шарів.
Новизна розробки полягає в тому, що авторами вперше запропоновано введення тонкого шару в пружно-напружену квантову яму на основі сполук А2В6 для покращення її люмінесцентних характеристик.
Автори розробки:
Н.О.Корсунська, д. ф.- м. н., проф., п.н.с.від.№3, тел.:+38(044)525-72-34
Л.В.Борковська, к.ф.- м. н.,с.н.с.від.№3, тел.:+38(044)525-72-34
1.16. Метод реєстрації біокомплексів
Призначення. Метод призначений для діагностики захворювань людини і базується на флуоресцентному маркуванні біомолекул колоїдними квантовими точками (КТ) на основі сполук А2В6. Приєднання КТ до біомолекул (біокон’югація) і, відповідно, реєстрація цього процесу є першим етапом такої діагностики.
Запропонований метод заснований на вимірюванні спектрів фотолюмінесценції кон’югованих і некон’югованих КТ і використовує ефект спектральних змін люмінесценції кон’югованих КТ в порівнянні з некон’югованими. В даний час реєстрація біокомплексів з використанням КТ проводиться за інтенсивністю фотолюмінесценції. Проте в цьому випадку точність аналізу може виявитися невисокою, оскільки реакція біокон’югації зазвичай протікає не повністю і в розчині можуть залишатися некон’юговані КТ.
Ефект спектральних змін фотолюмінесценції кон’югованих КТ дозволяє запропонувати новий метод реєстрації біокомплексів, який може покращити точність аналізу. Для реалізації ефекту спектральних змін краплі розчину кон’югованих і некон’югованих КТ наносилися на тверду підкладку типу кристалічного Si або SiC і висушувалися при температурі 500 С. При цьому спектральне положення максимуму смуги кон’югованих КТ зсувалося у короткохвильову сторону в порівнянні з положенням смуги некон’югованих КТ, що проявлялося у чітко видимій зміні кольору випромінювання. Величина зсуву могла сягати50 нм. Метод перевірявся на комерційних КТ CdSe96Te04 в оболонці ZnS, вкритих полімером, з довжиною хвилі випромінювання 705 нм. Частина КТ з’єднувалася з біомолекулами - комерційними моноклональними антитілами: IL-10, IL-6, OPG, CAV-1 й P53, PSA, а процедура кон'югації здійснювалася з використанням комерційного набору для кон'югації КТ із довжиною хвилі випромінювання 705 нм. Спектри люмінесценції некон’югованих КТ і КТ, кон’югованих з антитілом CAV-1, наведені на рис. 1.
Новизна розробки полягає у використанні для реєстрації процесу утворення біокомплексів спектральних змін випромінювання КТ при приєднанні до них біомолекул.
Автори розробки:
Н.О.Корсунська, д.ф.-м.н., проф., п.н.с.від.№3, тел.:+38(044)525-72-34
Л.В.Борковська, к.ф.- м.н., с.н.с.від.№3, тел.:+38(044)525-72-34