научный журнал по электронике и радиотехнике Микроэлектроника ISSN: 0544-1269

ШЕРЕМЕТ М.А. — 2013 г.

На основе подходов математического моделирования проанализирована эффективность двух систем охлаждения (естественно-конвективной и комбинированной конвективно-кондуктивной) герметичных элементов радиоэлектронной аппаратуры и электронной техники. Исследования проведены в рамках двумерных нестационарных моделей переноса массы, импульса и энергии в замкнутых областях с локальными источниками энергии постоянной мощности и ограждающими твердыми стенками конечной толщины. Получены распределения изолиний функции тока и температуры в области решения, отражающие эффективность комбинированной системы охлаждения герметичных элементов. Для рассматриваемых систем охлаждения детально проанализировано формирование термогидродинамических режимов, способствующих снижению температуры источника энергии. Установлены корреляционные зависимости для интегрального коэффициента теплообмена на поверхности тепловыделяющего элемента, а также для средних температур полости и источника энергии при изменении плотности объемного тепловыделения и толщины ограждающих твердых стенок.

МЕЛЬНИКОВ А.А., ФЕДИЧКИН Л.Е. — 2013 г.

Рассмотрено взаимодействие квантового регистра с шумящим окружением, приводящее к фазовым и битовым ошибкам. Произведено моделирование 5- и 9-кубитовых алгоритмов коррекции ошибок для различных случаев действия среды. Показано, что использование квантовой коррекции при небольших уровнях шума приводит к квадратичному уменьшению вероятности ошибки. Установлена эффективность применения 5-кубитового алгоритма исправления ошибок для кубита на сдвоенной квантовой точке в кремнии.

ЦУКАНОВ А.В. — 2013 г.

В работе рассмотрены и проанализированы основные результаты экспериментальных и теоретических исследований, обосновывающие возможность создания квантовых вычислительных систем с раздельной структурой. Данные системы включают в себя операционную часть и память, а также коммуникационную квантовую сеть, осуществляющую обмен данными между ними. Мы начинаем знакомство с такими гибридными квантовыми устройствами с изучения твердотельных систем, где в качестве элемента памяти используется макроскопическое число (ансамбль) NV-центров в алмазе, а в роли операционного элемента и квантовой сети выступают сверхпроводниковые мезоскопические наноструктуры.

КАТЕЕВ И.Ю., ЦУКАНОВ А.В. — 2013 г.

Рассматриваются одно- и двухкубитные операции на зарядовых кубитах, представляющих собой двойные квантовые точки с одним электроном в каждой. Точки формируются внутри высокодобротного полупроводникового резонатора (диска, тороида или сферы) в пучностях одной из его собственных оптических мод, а частоты переходов между основными (логическими) и возбужденным (вспомогательным) состояниями дискретного спектра электрона в квантовых точках близки к частоте данной моды. Точная настройка частоты перехода производится путем подачи на управляющий затвор кубита электрического потенциала. В рамках аналитической модели кубитов, когерентно взаимодействующих с квантовым полем резонатора, разработаны несколько способов управления их состояниями. В частности, предлагаются различные варианты реализации нетривиальных двухкубитных вентилей CNOT и CZ, а также генерации запутанных состояний кубитов. На примере микродискового резонатора был проведен численный расчет его рабочих характеристик, обеспечивающих высокую скорость выполнения квантовых вентилей.

ЦУКАНОВ А.В. — 2013 г.

Рассматриваются основные типы фотонных молекул, технология их изготовления и физические характеристики. Спектры и пространственная структура собственных молекулярных мод анализируются в рамках модели сильной связи. Подробно описываются способы экспериментального изучения свойств фотонных молекул, а также обсуждаются методы управления их состоянием при помощи различных внешних устройств.

БАРАБАНОВА Н., ТРУШИН О.С. — 2013 г.

Представлен простой в реализации и эффективный программный комплекс микромагнитного моделирования MICROMAG, предназначенный для исследования процессов переключения магнитных наноструктур. Данный комплекс протестирован путем сравнения с результатами других известных программ. С его помощью исследовано влияния технологических дефектов на магнитные характеристики спин-вентильных структур.

ЕВСТАФЬЕВА Е.Н., ЗАЙЦЕВ С.И., КНЯЗЕВ М.А., РАУ Э.И., СВИНЦОВ А.А., ТАТАРИНЦЕВ А.А. — 2013 г.

Приведены результаты измерений поверхностного потенциала зарядки пленок ПММА различной толщины под воздействием облучения электронными пучками различной энергии. Даны соответствующие диапазоны энергий первичных электронов для случаев как положительной, так и отрицательной зарядки диэлектриков. Показано, что для каждого значения толщины ПММА резиста существуют две индивидуальные критические энергии электронов, при которых резист не заряжается, и которые могут быть рекомендованы для низковольтной и высоковольтной электронной нанолитографии с минимальными ошибками позиционирования луча. Эксперименты показали очень высокое значение критического напряжения пробоя ПММА-пленки, величиной порядка 107 В/см.

КУЛИКОВ А.Н., МЕТЛИЦКАЯ А.В., РУДЫЙ А.С. — 2013 г.

Исследованы механизмы формирования волнового нанорельефа в рамках модели Бредли-Харпера при эрозии поверхности ионной бомбардировкой. Показано, что такой рельеф может появиться в результате ионной бомбардировки при потере устойчивости плоского профиля, которая возникает при малом значении “коэффициента диффузии” или большой интенсивности потока ионов. Если при этом выполнен ряд дополнительных условий, то от состояния равновесия бифурцирует семейство пространственно неоднородных решений, описывающих диссипативные структуры типа периодических бегущих волн. Для данной задачи получены условия существования диссипативных структур, которым соответствуют экспериментально наблюдаемые микро- и нановолны.

АТКИН Э.В., ВОРОНИН А.Г., КЛЮЕВ А.Д., КУДРЯШОВ И.А., ШУМИХИН В.В. — 2013 г.

Представлена специализированная 128-канальная интегральная микросхема асинхронного считывания и обработки сигналов кремниевых микрополосковых детекторов. Микросхема была спроектирована для работы в трековой системе международного эксперимента СВМ, ускорительного комплекса FAIR (GSI, Дармштадт, Германия). Микросхема разработана по КМОП технологии с проектными нормами 0.18 мкм компании UMC (Тайвань) и изготовлена через Европейскую организацию Europractice. В статье описана структура микросхемы, рассмотрена работа основных узлов, приведены результаты моделирования и лабораторного исследования прототипных образцов.

ЖУКОВ В.А., МАСЛОВ В.Г. — 2013 г.

Предложена и рассчитана модель “параллельного” металлического квантового нанотранзистора с затвором на кулоновской блокаде в “магических” нанокристаллах Au55 и Ag55 с быстродействием 1011 Гц, имеющего размеры 100 ? 100 ? 12 нм3. Показано, что в данной модели при потенциале исток-сток, равном 2.74 В, порог открытия затвора составляет 0.2 В и полный ток параллельно соединенных 2500 элементарных одноэлектронных нанотранзисторов составляет 2 ? 10-5 А, что сопоставимо с током в терагерцовых полупроводниковых нанотранзисторах. Показано, что коэффициент усиления по заряду составляет Kq 1, а коэффициент усиления по мощности Kw 13. Подобный нанотранзистор при использовании индуктивно-емкостной нагрузки мог бы стать элементом интегральной схемы – генератора излучения с длиной волны = 3–6 мм и удельной мощностью 104 Вт/см2 с к.п.д. 85 90.

БАХАДЫРХАНОВ М.К., ЗИКРИЛЛАЕВ Н.Ф., ИСАМОВ С.Б., ХАЙДАРОВ К. — 2013 г.

Показана возможность создания локальных наноразмерных варизонных структур “кремний–кластер” в объеме решетки кремния на основе многозарядных нанокластеров атомов марганца [(Mn) B-1]+(n-1). Кремний с многозарядными нанокластерами демонстрирует новые функциональные возможности полупроводникового материала с нанозарядными структурами так как, на их основе можно создать высокочувствительные фотоприемники работающие в широкой области ИК излучения с = 1.55–8 мкм, которые невозможно создать путем обычного легирования примесными атомами, создающими глубокие уровни в кремнии.

CHUNG S.H., SONG Y.W., ВАСИЛЬЕВ В.Ю. — 2013 г.

Проанализирован состав тонких слоев рутения, синтезированных при импульсном осаждении из газовой фазы с участием комплексного карбонил-диенового прекурсора Ru(CO)3(C6H8), а также NH3, N2O, H2 в качестве второго реагента. Сформулированы схемы процессов роста низкотемпературных слоев рутения, объясняющие роль вторых реагентов в ходе процессов осаждения.

БРУК М.А., ЖИХАРЕВ Е.Н., КАЛЬНОВ В.А., СПИРИН А.В., СТРЕЛЬЦОВ Д.Р. — 2013 г.

Предложен новый сухой метод электронно-лучевого травления некоторых позитивных резистов непосредственно в процессе экспонирования. Показано, в частности, что экспонирование ПММА-резиста (слой толщиной 80–85 нм на Si-пластине) электронами с энергией 15–20 кэВ в вакууме при температурах 115–170°C (выше температуры стеклования ПММА) приводит к эффективному травлению резиста при сравнительно небольших дозах экспонирования, в 10–100 раз меньших доз экспонирования этого резиста в традиционной “мокрой” литографии. Предполагается, что процесс прямого травления протекает по механизму радикально-цепной деполимеризации ПММА-резиста до мономера. Показана высокая эффективность предложенного метода при формировании в ПММА-резисте пространственных 3D структур.

ВОРОБЬЕВА А.И., КОМАР О.М., УТКИНА Е.А. — 2013 г.

Рассматривается процесс получения матрицы упорядоченных, вертикально ориентированных никелевых наностолбиков с использованием шаблона из пористого оксида алюминия (ПОА). Обсуждается влияние процесса утонения барьерного слоя на дне пор ПОА на зарождение и рост упорядоченных металлических наностолбиков. Методом атомно-силовой микроскопии исследованы морфологические параметры наностолбиков Ni, полученных в различных режимах. Исследованы кинетические закономерности и условия электрохимического осаждения никеля в заготовку пористого оксида алюминия.

ДУНАЕВ А.В., ЕФРЕМОВ А.М., КАПИНОС С.П., ПИВОВАРЕНОК С.А., СВЕТЦОВ В.И., ЮДИНА А.В. — 2013 г.

Проведено исследование параметров плазмы и механизмов плазмохимического травления GaAs в смесях HCl–Ar и HCl Cl2 в условиях тлеющего разряда постоянного тока. При математическом моделировании плазмы установлено, что разбавление HCl аргоном или хлором приводит к противоположным изменениям плотностей потоков ионов и атомов хлора. Показано, что изменение скорости травления GaAs в смеси HCl–Ar соответствует изменению плотности потока атомов хлора на поверхность. Предположено, что немонотонная зависимость скорости травления от состава смеси HCl Cl2 обусловлена сменой режима (лимитирующей стадии) травления при изменении степени заполнения обрабатываемой поверхности продуктами взаимодействия.

ЗИЛЬБЕРМАН П.Е., КАЛАЧ К.М., МАЛИКОВ И.В., МИХАЙЛОВ Г.М., ПЯТКИН С.В., ФОМИН Л.А. — 2013 г.

Методом магнитно-силовой микроскопии обнаружено, что для эпитаксиальных квадратных микроструктур Fe (001) с круговой решеточной намагниченностью в основном состоянии возможно изменение ее направленности при воздействии спин-поляризованного тока. Такое изменение намагниченности возникает при подаче магнитного поля насыщения на структуру и последующим его выключении при одновременном пропускании через структуру тока с плотностью выше некоторого порогового значения порядка 1012 А/м2. Изменение намагниченности в основном состоянии структуры зависит не только от величины плотности тока, но также и от его спиновой поляризации и области протекания. Обсуждается механизм воздействия спин-поляризованного тока на круговую намагниченность структуры, связанный с инжекцией спинов током.

АКИМОВ А.Н., ИЩЕНКО Д.В., КЛИМОВ А.Э., НЕИЗВЕСТНЫЙ И.Г., ПАЩИН Н.С., ШЕРСТЯКОВА В.Н., ШУМСКИЙ В.Н. — 2013 г.

Исследованы фотоэлектрические свойства пленок Pb1 - xSnxTe:In состава х > 0.3 в интервале температур 4.2... 80 К. При гелиевых температурах обнаружена высокая чувствительность образцов к излучению от источника типа АЧТ, причем с уменьшением температуры источника излучения чувствительность возрастает, что может быть связано с оптическими переходами в дальней ИК и терагерцовой области спектра. Значение обнаружительной способности D* = 8.2 ? 1016 см · Гц1/2/Вт, соответствующее мощности эквивалентной шуму МЭШ = 3.1 ? 10-18 Вт/Гц1/2, получено при температуре приемника 4.2 К и при ТАЧТ = 15 К.

БОЧАРОВ Ю.И., БУТУЗОВ В.А., ОСИПОВ Д.Л. — 2013 г.

Представлен анализ влияния паразитных параметров на характеристики ЦАП на основе конденсаторной матрицы в АЦП последовательного приближения. На основе выполненного анализа создана Verilog-A модель конденсаторной матрицы. Рассмотрены преимущества использования данной модели в рамках методологии проектирования сверху–вниз.

ЗЕНИН В.В., ПЕТРОВ С.В., СПИРИДОНОВ Б.А., СТОЯНОВ А.А. — 2013 г.

Рассмотрены конструктивно-технологические особенности создания дискретных полупроводниковых приборов и 3D-изделий. Проведен анализ покрытий контактных площадок кристаллов и траверс корпусов для формирования внутренних соединений в 3D-изделиях. Установлено, что на операции сборки 3D-изделий необходимо, в первую очередь, рассматривать следующие покрытия: на кристаллах – алюминиевую и медную металлизации, а на траверсах корпусов – золото, серебро, никель и его сплавы, гальваническое алюминирование. Приведены сведения о технологии осаждения данных покрытий.

АМИТОНОВ С.В., КРУПЕНИН В.А., ПРЕСНОВ Д.Е., РУДАКОВ В.И. — 2013 г.

В работе представлены методы изготовления и результаты исследования полевого транзистора на основе кремниевого нанопровода из неравномерно легированного мышьяком кремния на изоляторе (КНИ). Концентрация легирующей примеси изменялась по глубине кремниевого слоя толщиной 100 нм от величины более 1020 см-3 до значений порядка 1017 см-3. Полевой транзистор изготавливался из материала КНИ методами электронной литографии и реактивно-ионного травления. Верхняя высокопроводящая часть кремниевого слоя служила основой для подводящих электродов и контактных площадок. Нижний подслой использовался для формирования полупроводникового канала-нанопровода. Проведены измерения вольт-амперных и затворных характеристик транзисторов при температурах 77 и 300 К. Анализируется возможность использования полевого транзистора на основе кремниевого нанопровода в качестве высокочувствительного локального полевого и зарядового сенсора с нанометровым пространственным разрешением для применений в различных областях физики, техники и медицины.