Search

Forward and reverse current-voltage characteristics (I–V ) of Cr/SiC(4H) Schottky diodes (SDs) manufactured using the same technology based on a single weakly-doped (~4·10^14 cm^-3) epilayer are investigated. SDs are close to ideal, but a significant spread of I–V and excess current which sometimes unstable were found, unrelated to the difference in the area of the SDs. Investigation in the temperature range 20–210 °C revealed the annealing effect and allowed to estimate the potential barrier height of different diodes before and after annealing. It is suggested that the main diode is shunted by a parasitic diode, which determines forward I–V in the region of I–V exponential dependence., Исследованы прямые и обратные вольт-амперные характеристики (I–V) Cr-SiC(4H) диодов Шоттки (SDs), изготовленных по одной и той же технологии на основе одного слаболегированного (~ 4·10^14 см^‒3) эпислоя. SDs близки идеальным, но был обнаружен значительный разброс I–V и избыточный ток, который иногда нестабилен, не связанный с разницей в площади SDs. Исследование в диапазоне температур 20–210 °C выявило эффект отжига и позволило оценить высоту потенциального барьера различных диодов до и после отжига. Предполагается, что основной диод во всех случаях шунтируется паразитным диодом, который определяет прямые I–V в области экспоненциальной зависимости тока от напряжения.

Рассмотрены основные теоретические сведения по характеристикам фотоэлектрических модулей (ФЭМ), предложены методики графического и аналитического определения последовательного сопротивления ФЭМ. Описана конструкция разработанной авторами новой лабораторной установки для исследования характеристик ФЭМ. Эта установка позволяет проводить соответствующие лабораторные работы при обучении студентов энергетических специальностей, а также выполнять некоторые научные исследования. Приведены результаты экспериментального определения последовательного сопротивления ФЭМ SF-P672300 с помощью разработанной установки. В результате исследований сделаны выводы о том, что последовательное сопротивление ФЭМ зависит как от интенсивности излучения, попадающего на ФЭМ, так и от мощности нагрузки. Практическое применение разработанной установки позволит повысить качество обучения студентов, а также выработать более совершенные методики проектирования фотогенерирующих систем. The main theoretical data are considered on the characteristics of photovoltaic modules (PV module), methods of graphical and analytical determination of the serial resistance of PV module are proposed. The design of the new laboratory-scale plant developed by the authors for research the characteristics of PV module is described. This installation allows for appropriate laboratory work in the training of energy students, as well as some scientific research. Authors present the results of the experimental determination of the sequential resistance of PV module SF-P672300 using the developed installation. As a result of the research, it was concluded that the sequential resistance of the PV module depends both on the intensity of the radiation entering the PV module and on the load power. The practical application of the developed installation will improve the quality of student education, as well as develop better methods for designing photogenerating systems.

В работе представлено влияние различных типов растворителей на спектральные и проводящие свойства тонких пленок фуллерена и пленок [6,6]-метиловый эфир фенил-C61-масляной кислоты (PCBM). Наглядно показано существенное влияние природы растворителя на морфологию поверхности углеродных пленок. Анализ спектров поглощения оптического диапазона показал наличие максимумов в интервале 330 500 нм. Вольт-амперные характеристики показали увеличение кинетики заряда пленок фуллерена, осажденных посредством дихлорметана и тетрахлорметана, при облучении электромагнитным излучением видимого диапазона. Увеличение кинетики заряда при облучении пленок PCBM наблюдается для модификаций, полученных с использованием толуола и дихлорметана.

В статье представлены результаты исследования электрических свойств плёнок SiO₂:Cuº. Исследована зависимость напряжения от величины солнечного излучения. Установлено, что при росте концентрации ионов меди в тонких плёнках SiO₂:Cuº, электропроводимость снижается за счет роста расстояния между наночастицами меди, которые находятся в диэлектрической матрице SiO₂. Плёнки имеют нелинейную вольт-амперную характеристику, имеющую участки ограничения напряжений на уровне 7...10 В, при этом фотоэлектрические свойства обусловлены генерированием напряжения порядка температурного потенциала с явной зависимостью от солнечного излучения, что позволяет применять эти плёнки как датчики излучения. The data on the electrical properties of SiO₂:Cuº films are presented. The dependence of voltage on the solar irradiation intensity is presented. It was revealed that at increase in copper ions concentration in the thin films of SiO₂:Cuº their electrical conductivity is decreasing due to the increase of the distance between the nanoparticles of copper distributed in the dielectric matrix of SiO₂. The films have the non-linear VA characteristic with the parts of voltage limits at the range of 7...10 V. At the same time, the photoelectric response was caused by generation of voltage of the order of temperature potential with the evident dependence on the solar irradiation. That means the possibility of the films application as the irradiation sensors.

Рассмотрены кремниевые нанопроволочные полевые транзисторы в качестве биологических сенсоров благодаря их высокой чувствительности. Исследован миниатюрный сенсор на основе длинноканального плавникового полевого транзистора в качестве детектора поверхностного заряда. Характеристики транзистора оптимизируются с помощью 3D-моделирования, выполняемого посредством программного комплекса автоматизированного проектирования TCAD в зависимости от топологических параметров транзистора и уровня управляющих напряжений. Установлено, что тонкие структуры с пониженным уровнем легирования и низкой потребляемой мощностью обладают перспективными электрическими характеристиками для эффективного подхода масштабирования датчика рН с высоким разрешением, что представляет особый интерес интегрированной рН-биоаналитики на основе КМОП-технологии., Silicon nanowire field-effect transistors are discussed as biological sensors due to their excellent sensitivity. A miniature sensor based on a long-channel fin field-effect transistor as a surface charge detector is being investigated. The characteristics of the transistor are optimized using 3D modeling performed by the computer-aided design software package TCAD, depending on the topological parameters of the transistor and the level of control voltages. It is established that thin structures with a reduced level of doping and low power consumption have promising electrical characteristics for an effective approach to scaling a high-resolution pH sensor, which is of particular interest to integrated pH bioanalytics based on CMOS technology., Датчики и системы, Выпуск 6 (259) 2022, Pages 40-46

On samples in the structure of a multi-grained layer of colloidal quantum dots of narrow-gap semiconductors of indium antimonide and lead sulfide, electrons are transported in intergranular nanogaps during current flow by thermal emission from quantum dots without a shell and tunnel emission from quantum dots with a shell. Electrons are injected into quantum dots by tunneling emission and flight through the shell. For the variant without a shell, the current is limited by space charge, similar to the Coulomb blockade. The results are discussed using the streamline model across the layer. According to the characteristics, it is calculated that there are 100-200 quantum dots in the streamlines., На образцах в структуре мультизеренного слоя коллоидных квантовых точек узкозонных полупроводников антимонида индия и сульфида свинца электроны транспортируются в межзеренных нанозазорах во время протекания тока путем термоэмиссии из квантовых точек без оболочки и туннельной эмиссии из квантовых точек с оболочкой. Инжекция электронов в квантовые точки происходит туннельной эмиссией и пролётом через оболочку. Для КТ без оболочки для тока наблюдается ограничение пространственным зарядом подобно кулоновской блокаде. Результаты обсуждаются с использованием модели линий тока по всему слою. Согласно характеристикам, подсчитано, что в линиях тока имеется 100-200 квантовых точек., Международный научно-исследовательский журнал, Выпуск 7 (109) 2021, Pages 22-25

Синтезированы мемристорные сэндвич-структуры Zr/ZrO2-nt/Au диаметром 140 мкм на основе нанотубулярного слоя диоксида циркония толщиной 1.7 мкм и внутренним диаметром нанотрубок 55 нм. Проведена аттестация образцов методами сканирующей электронной и конфокальной микроскопии. Исследованы вольт-амперные характеристики полученных устройств в статическом и импульсном режимах резистивного переключения. Определены параметры резистивного переключения. Установлены механизмы проводимости, доминирующие в различных состояниях структуры. Продемонстрирована возможность формирования квантовых филаментов, состоящих из кислородных вакансий, в оксидном слое. Показана перспективность применения данных структур в качестве мемристорных элементов памяти. Memristor Zr/ZrO2-nt/Au structure based on the zirconium oxide nanotubular layer with the thickness of 1.7 μm and the nanotubes inner diameter of 55 nm was synthesized. Attestation of the samples was performed with the methods of scanning electron and confocal microscopy. Current-voltage curves of the fabricated devices in static and pulsed modes of resistance switching were studied. Conduction mechanisms that dominate in different structure states were established. The formation of quantum filaments which consist of oxygen vacancies was shown to be possible in the oxide layer. The perspective of using these structures as memristor memory elements was shown.

Исследовано влияние влажности окружающей среды на электрическую проводимость структур a-Ga2O3 и a-Ga2O3/"-Ga2O3. Полиморфные эпитаксиальные слои Ga2O3 осаждались методом хлоридной газофазной эпитаксии на сапфировые подложки. В качества контактов использовались Pt и Pt/Ti. Обнаружено, что вольт-амперные характеристики структур Pt/a-Ga2O3/Pt и Pt/Ti/a-Ga2O3/"-Ga2O3/Ti/Pt имеют высокую чувствительность к влажности атмосферы в области температур 25−100◦C. Установлено, что влияние водяных паров на вольт-амперные характеристики является обратимым и наиболее существенные изменения тока в образцах наблюдаются при относительной влажности RH >= 60%. С повышением температуры эффект влияния влажности атмосферы на вольт-амперные характеристики уменьшается и при температурах T > 100◦C пропадает. Полученные экспериментальные результаты объясняются в рамках механизма Гротгусса.

При масштабировании цилиндрических КНИ КМОП нанотранзисторов с полностью охватывающим затвором по мимо проявления коротко-канальных эффектов возникают и другие механизмы, которые ограничивают потенциал масштабирования. Эти дополнительные ограничения обусловлены и квантово-механическими эффектами и наличием емкостных связей, влияние которых в предыдущих транзисторных архитектурах было ничтожно малым. При помощи экспериментально протестированной квазианалитической модели цилиндрического КНИ КМОП нанотранзистора с полностью охватывающим затвором численно исследованы воздействия этих механизмов на ВАХ транзисторов и предложены способы их компенсации с учетом технологических требований. Параметры прототипов транзисторов варьировались в диапазоне: длина и радиус рабочей области 11…16 нм и 1.5 … 5 нм, соответственно, управляющие напряжения 0 … 0.4 В., When scaling cylindrical surrounding gate SOI CMOS nanotransistors, in addition to the manifestation of short-channel effects, other mechanisms appear that limit the scaling potential. These additional, Труды НИИСИ РАН, Выпуск 3 2021, Pages 15-19

Рассмотрена проблема применимости кремниевых цилиндрических полевых нанотранзисторов, выполненных на основе отечественного современного технологического процесса с топологическими нормами 65 нм, для разработки компактных биосенсоров. При помощи компьютерного моделирования рассчитаны электрофизические характеристики транзисторов с длиной канала (сенсорного элемента) 25…65 нм. Показана возможность достижения высокой чувствительности к изменению управляющего напряжения и линейности этой характеристики в зависимости от размеров канала., The problem of applicability of silicon cylindrical field nanotransistors made on the basis of a domestic modern technological process with topological norms of 65 nm for the development of compact biosensors is discussed. Electrophysical characteristics of transistors with a channel length (sensor element) of 25…65 nm were calculated using computer modeling. The possibility of achieving high sensitivity to changes in the control voltage and linearity of this characteristic depending on the size of the channel is shown., Датчики и системы, Выпуск 2 (244) 2020

Представлены результаты исследований процессов генерации импульсных пучково-плазменных образований в сильноточном несамостоятельном тлеющем разряде с полым катодом при низком (0.025–0.25 Па) давлении. В объеме полого катода объемом 0.34 м3 в тлеющем разряде получены импульсные токи до 800 А при токе инжектируемых электронов до 100 А, напряжении горения разряда до 400 В и длительности импульсов 1 мс. Сформирована плазма с концентрацией около 1012 см–3 со степенью ионизации до 16 %. Показано, что длина свободного пробега λк между кулоновскими взаимодействиями в диапазоне давлений 0.025–0.05 Па примерно в 3.5 раза меньше, чем длина свободного пробега электрона λe при взаимодействии с нейтралами при высокой (10–15 %) степени ионизации плазмы. Измеренные плотности электронного тока насыщения на зонд при токе тлеющего разряда ≈ 750 А составили 3.7 А/см2 (0.025 Па), 5 А/см2 (0.05 Па) и 6.7 А/см2 (0.25 Па). Сгенерированные в тлеющем разряде относительно однородные протяженные пучково-плазменные образования перспективны для формирования импульсных интенсивных электронных пучков большого сечения.

В рамках теории функционала электронной плотности и метода неравновесных гриновских функций (LSDA+NEGF) определены спектры пропускания, вольт-амперные характеристики (ВАХ), дифференциальная проводимость оборванной октаграфеновой наноленты, полученной путем удаления атомов углерода из цен- тральной части и насыщенной атомами водорода. Показано, что ВАХ рассматриваемых наноструктур имеют участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением, обусловленный резонансным туннелированием квазичастиц. Эти же изменения наблюдаются и на dI/dV-характеристике. Установлено, что в оборванной октаграфеновой наноленте (гексагональные элементы которой соединены трехатомным углеродным мостиком) в интервале энергии –1.65 ÷ –0.5 эВ прохождение квазичастиц со спином вниз блокируется. Такое поведение спектра пропускания позволяет применить их для создания спиновых фильтров по энергии. Обнаружено, что спин-поляризованный ток оборванной октаграфеновой наноленты (части которой соединены между собой пятиугольными элементами и углеродным мостиком) с состоянием спинов вверх-вверх существенно превышает ток структуры с состоянием спинов вверх-вниз. Такой эффект позволяет осуществить селекцию квазичастиц со спином вверх по току в определенном значении приложенного напряжения. Полученные результаты могут быть полезными при расчетах новых приборов спинтроники.

Context. Solving the problem of increasing the reliability of solar cells, including the elimination of abnormal (fire hazardous)situations based on the development of methods and means to prevent current overloads in their photovoltaic systems.Objective. The study of the prospects of minimizing current overloads in photovoltaic systems of solar cells through the use oflow-cost elements of functional electronics in particular rather new and widely used self-healing fuses of the type “Polyswith”.Method. A circuit design is proposed and the modeling method makes it possible to use Polyswitch-type fuses to prevent andminimize current overloads in photovoltaic solar panels.Results. The influence of the magnitude of the resistance in the conducting state and the current of operation of the fuses on thecurrent-voltage and voltage-watt characteristics of parallel connections of photoelectric converters and their modules is analyzed.Conclusions. It is shown that an effective current limitation in the presence of short-circuits with such a connection of photovoltaiccomponents can be realized under the following conditions:– the resistance of the fuse in the conducting state is much less than the consistent resistance of the photoelectric component;– the current of the fuse should be greater current of short circuit of a separate photoelectric component and less current of theirparallel connection., Актуальность. Решение задачи повышения надежности солнечных батарей, включая устранение нештатных (пожаро-опасных) ситуаций на основе разработки методов и средств предотвращения токовых перегрузок в их фотоэлектрическихсистемах.Цель. Изучение перспективы минимизации токовых перегрузок в фотоэлектрических системах солнечных батарей пу-тем применения недорогостоящих элементов функциональной электроники, в частности, относительно новых и, получив-ших широкое распространение, самовосстанавливающихся предохранителей типа «Polyswith».Метод. Предложено схемное решение и методом моделирования обоснованы возможности использования предохрани-телей типа Polyswitch для предотвращения и минимизации токовых перегрузок в фотоэлектрических системах солнечныхбатарей.Результаты. Проанализировано влияние величины сопротивления в проводящем состоянии и тока срабатывания предо-хранителей на вольт-амперные и вольт-ваттные характеристики параллельных соединений фотоэлектрических преобразова-телей и их модулей.Выводы. Показано, что эффективное ограничение тока при наличии короткого замыкания при таком соединении фото-электрических компонент может быть реализовано при выполнении следующих условий:– сопротивление предохранителя в проводящем состоянии значительно меньше параллельного соединения последова-тельных сопротивлений фотоэлектрических компонент;– ток срабатывания предохранителя должен быть больше тока короткого замыкания отдельного фотоэлектрическогокомпонента и меньше тока их параллельного соединения, Актуальність. Рішення завдання підвищення надійності сонячних батарей, включаючи усунення нештатних (пожежо-небезпечних) ситуацій, на основі розробки методів і засобів запобігання струмових перевантажень в їх фотоелектричнихсистемах.Мета. Вивчення перспективи мінімізації струмових перевантажень у фотоелектричних системах сонячних батарей шля-хом застосування недорогих елементів функціональної електроніки, зокрема відносно нових і тих, що набули широкогопоширення, самовідновлюваних запобіжників типу «Polyswith».Метод. Запропоновано схемне рішення і методом моделювання обґрунтовані можливості використання запобіжниківтипу Polyswitch для запобігання та мінімізації струмових перевантажень у фотоелектричних системах сонячних батарей.Результати. Проаналізовано вплив величини опору в провідному стані та струму спрацьовування запобіжників навольт-амперні та вольт-ватні характеристики паралельних з’єднань фотоелектричних перетворювачів і їх модулів.Висновки. Показано, що ефективне обмеження струму за наявності короткого замикання при такому з’єднанні фото-електричних компонент може бути реалізовано при виконанні таких умов:– опір запобіжника в провідному стані значно менше послідовного опору фотоелектричного компонента;– струм спрацьовування запобіжника повинен бути більшим струму короткого замикання окремого фотоелектричногокомпонента і меншим струму їх паралельного з’єднання.

У другій із серії методично-оглядових статей, орієнтованих на дослідників, студентів, аспірантів та викладачів вищої школи, розглянуто традиційну теорію MOSFET. Обговорюються найбільш істотні ідеї звичного підходу, який отримав також назву «згори – вниз». Ми обмежилися моделюванням лінійної області та області насичення вольт-амперних характеристик. Показано, що істотні риси традиційного підходу можуть служити відправною точкою при аналізі багато в чому зовсім іншої фізичної картини процесів у нанотранзисторах. Традиційна модель MOSFET була викладена в формі, близькій до моделі віртуального витоку. Застосування цієї вдосконаленої моделі до сучасних нанотранзисторів виявилося напрочуд вдалим, що є наслідком врахування електростатики MOS через такий істотний чинник, як контроль висоти бар’єру між витоком і каналом з боку затвору.Найслабшим місцем цієї моделі є опис транспорту електронів, оскільки він базується на використанні таких понять як рухливість і швидкість насичення. Саме тому ці дві метрики й були обрані як параметри теорії, вибір яких дозволяв отримати відповідність із експериментальними даними. У наступних статтях серії ми повернемося до глибшого розгляду електростатики MOSFET і покажемо, як можна коректніше описати підпорогову й надпорогову області. Результатом цього стане покращена модель віртуального витоку, проте, рухливість і швидкість насичення все ще залишаться її параметрами. Потому ми побудуємо схему коректнішого опису транспорту електронів і завершимо таким чином формування моделі віртуального витоку, застосовної до сучасних нанотранзисторів з довжиною каналу провідності порядку 10 нм., Во второй из новой серии наших методических обзорных статей, ориентированных на студентов, аспирантов, преподавателей высшей школы и исследователей, рассмотрена традиционная теория MOSFET. Обсуждаются лишь наиболее существенные идеи привычного подхода, получившего также название «сверху – вниз». Мы ограничились моделированием лишь линейной области и области насыщения вольт-амперных характеристик. Показано, что существенные черты традиционного подхода вполне приемлемы и могут служить отправной точкой при разработке во многом совершенно иной физической картины процессов в нанотранзисторах., In the second one from the line our new tutorial reviews, directed to serve students, university teachers and researchers, the traditional theory of MOSFET is discussed. Only the most significant ideas of the traditional approach, which also received the label of “top – down”, are discussed. In particular, we shall confine ourselves to simulating only the linear region and the saturation region of the current-voltage characteristics and at the same time show that the essential features of the traditional approach are quite acceptable and can serve as a starting point in the development of a completely different physical picture of processes in the nanotransistors. The traditional MOSFET model was rewritten in a form close to the virtual source model. The application of this improved model to modern nanotransistors was surprisingly successful, which is a consequence of taking into account MOS electrostatics through such an important factor as controlling the height of the barrier between the source and the channel from the gate side.The weakest point of this model is the description of electron transport, because it is based on the use of such concepts as mobility and saturation speed. That is why these two metrics were chosen as fitting parameters in order to fit into the experimental data for the output characteristics. Next, we return to a deeper examination of MOS electrostatics and show how to describe the subthreshold and above-threshold regions as correctly as possible, resulting in an improved model of the virtual source, however, the mobility and saturation speed will nevertheless remain fitting parameters. After that, we will physically more correctly describe the transport of electrons taking into account the possibility of ballistic transport and finally describe a virtual source model adequate to modern nanotransistors with a conduction channel length of 10 nm order.

Экспериментально исследованы вольт-амперные характеристики nBn- структур на основе HgCdTe, выращенного методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) на подложках из GaAs, в диапазоне температур 9-300 К. Выбор технологических параметров nBn -структур определялся возможностями создания инфракрасных детекторов для спектрального диапазона 3-5 мкм (MWIR). Изучались структуры с различным составом в барьерном слое (от 0.67 до 0.84) при толщине этого слоя от 120 до 300 нм. Установлено, что наибольшее влияние на вид вольт-амперных характеристик оказывает состав в барьерном слое. Для состава, равного 0.84, при небольшом обратном смещении плотность тока значительно меньше, чем для структур с меньшими составами в барьере. Для структур с выраженной зависимостью плотности тока от температуры найдены энергии активации, которые находились в диапазоне от 66 до 123 мэВ. Исследования nBn -структур с разными площадями электродов показали, что для больших плотностей токов важную роль играет утечка по боковым стенкам. Обсуждены возможные механизмы формирования вольт-амперных характеристик в MWIR nBn -структурах на основе МЛЭ HgCdTe.

В работе обсуждаются результаты исследования электронных и оптических характеристик гетеростурктур на основе оксидов меди и цинка, полученных методом магнетронного осаждения. ZnO был использован в качестве полупроводника n-типа, а пленка оксида меди - в качестве полупроводника p-типа. Обсуждаются результаты исследования вольт-амперных характеристик структуры ITO/ZnO/Cu[2]O(CuO)/Ag, снятые в темноте и в условиях солнечного освещения (100 мВт/см{2}).

Статья посвящена контролю проявления дислокаций при воздействии внешних факторов на светодиоды на основе гетероструктур AlGaAs инфракрасного диапазона вследствие воздействия ионизирующего излучения гамма-квантов, быстрых нейтронов, электронов, а также длительной эксплуатации. На основе результатов исследований выполнено моделирование прямой ветви вольт-амперной характеристики светодиодов. Путем сопоставления с известными литературными данными и результатами экспериментальных исследований доказана достоверность и адекватность разработанной математической модели. Также разработана специальная технологическая оснастка для исследования температурных полей светодиодов с дислокациями и без них для тепловизионного микроскопа высокого разрешения. Разработанная математическая модель может быть использована для исследования других типов полупроводниковых приборов на основе p-n-перехода. The article is devoted to controlling the appearance of dislocations when exposed to external factors on LEDs based on AlGaAs heterostructures of the infrared range due to exposure to ionizing radiation from gamma rays, fast neutrons, electrons, as well as long-term operation. Based on the research results, the simulation of the direct branch of the current-voltage characteristics of LEDs was performed. By comparison with the known literary data and the results of experimental studies proved the reliability and adequacy of the developed mathematical model. A special technological equipment has also been developed for studying the temperature fields of LEDs with dislocations for a high-resolution thermal imaging microscope. The developed mathematical model can be used to study other types of semiconductor devices based on the p-n-junction.

В данной работе приведены результаты экспериментов по измерению вольт-амперных характеристик островковых биметаллических пленок Ag/Au, а так же моделирование электропроводных свойств в перколяционном приближении., – In this paper, we present the results of experiments on the measurement of the volt-ampere characteristics of Ag / Au island bi-metal films, as well as the simulation of electrically conductive properties in the percolation approximation., №4(24) (2019)

The transistor is the key element of almost any electronic device. By the end of the 20th century, MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) sizes had reached a nanoscale, and the nanotransistor itself was the first of all nanoscale electronic devices to be the object of large-scale industrial production. Today, the length of the conduction channel of the transistor has approached 10 nm, which is several orders of magnitude lower than in the first MOSFET.The task of this new series of our tutorial reviews directed to serve researchers, university teachers and students, is to discuss the physical models and principles underlying the functioning of nanoscale MOSFETs and based both on the traditional «top – down» approach and on a more modern approach originating in the works of Rolf Landauer, developed later by Suprio Datta and Mark Lundstrom., Транзистор является ключевым элементом практически любого электронного прибора. К концу 20 века размеры полевых транзисторов металл-диэлектрик-полупроводник (MOSFET) достигли наномасштаба, а сам нанотранзистор первым среди всех наноразмерных электронных устройств стал объектом массового промышленного производства. Сегодня длина канала проводимости транзистора приблизилась к 10 нм, что на несколько порядков меньше, чем в первых MOSFET.Задача нашей новой серии методических обзорных статей, ориентированных на исследователей, студентов, аспирантов и преподавателей высшей школы – обсудить физические модели и принципы, лежащие в основе функционирования наноразмерных MOSFET и основанные как на привычном традиционном подходе «сверху – вниз», так и на более современном подходе, берущим свое начало еще в работах Рольфа Ландауэра, и развитом Суприо Датта и Марком Лундстромом., Транзистор є ключовим елементом практично будь-якого електронного приладу. До кінця 20 століття розміри польових транзисторів метал-діелектрик-напівпровідник (MOSFET) досягли наномасштабу, а сам нанотранзистор першим серед усіх нанорозмірних електронних пристроїв став об'єктом масового промислового виробництва. Сьогодні довжина каналу провідності транзистора наблизилася до 10 нм, що на декілька порядків менше, ніж у перших MOSFET.Завдання нашої нової серії методичних оглядових статей, орієнтованих на дослідників, студентів, аспірантів та викладачів вищої школи – обговорити фізичні моделі і принципи, що лежать в основі функціонування нанорозмірних MOSFET. Ці моделі засновані як на звичному традиційному підході «згори – вниз», так і на більш сучасному підході, що бере свій початок в роботах Рольфа Ландауера і був розвинутий Супрійо Датта і Марком Лундстромом.

Дисертаційна робота присвячена одержанню наноструктур стануму (IV) оксиду різної морфології, встановленню технологічних особливостей їх синтезу та дослідженню їх фізико-хімічних властивостей з метою подальшого використання як чутливі матеріали для металоксидних хеморезистивних газових сенсорів. В роботі розглянуто вплив методів (термічного, золь-гель, паро-газового транспорту) на структуру та морфологію порошків стануму (IV) оксиду. Обрано та науково обґрунтовано найбільш раціональний метод синтезу нанорозмірних порошків SnO2 та винайдено умови (тип прекурсору, склад газового середовища, швидкість нагріву, тривалість синтезу, температура) синтезу наноструктур стануму (IV) оксиду різної морфології. Проведено порівняння характеристик нанорозмірного і ниткоподібного SnO2 і показано, що наноструктури SnO2 різняться не лише візуально, але й мають відмінності у фізико-хімічних та оптичних властивостях. Встановлено вплив морфології та модифікування на оптичні, електричні характеристики та чутливість наноструктур SnO2. Розроблено технологічну схему синтезу наноструктур стануму (IV) оксиду, згідно якої здійснено вибір обладнання, розраховано матеріальний та тепловий баланс. Зроблено техніко-економічне обґрунтування доцільності одержання наноструктур SnO2 різної морфології методом паро-газового транспорту. Проведено дослідно-промислові випробування наноструктур SnO2 в умовах діючих виробництв. The dissertation is devoted to the obtaining of tin (IV) oxide nanostructures of various morphologies, the establishment of technological features of their synthesis and the study of their physical and chemical properties for further use as sensitive materials for metal oxide chemoresistive gas sensors. The influence of methods (thermal, sol-gel, vapor transport) on the structure and morphology of tin (IV) oxide powders is considered in the paper. Investigation of tin (IV) oxide samples, synthesized by different methods, shows that the used methods allow to obtain nano-sized particles of SnO2 and, in accordance with the results of X-ray analysis, the formation of a pure phase of tin (IV) oxide occurs in all samples. However, the most promising is the vapor transport method (CVD), which produces single SnO2 crystals of high crystallinity degree, and powders based on them have higher values of the specific surface area and characterized by better adsorption properties. Therefore, the vapor transport method was chosen for synthesis of SnO2 nanostructured powders. As a result of the studies on the influence of temperature, composition of the gas medium and the heating rate when using the CVD method, technological features of the synthesis of nanosized and one-dimensional SnO2 nanostructures were invented. It was established that: the pure SnO2 phase is formed at 1123 K; dosage of oxygen to the carrier gas in the amount of 5% vol. leads to a change in the morphology of SnO2 from circular particles to the elongated lamellar form; reducing the heating rate of the furnace from 80 deg/min to 20 deg/min changes the morphology of the tin (IV) oxide from nanosized to one-dimensional nanostructures; with a rise in temperature from 1123 to 1323 K the thickness of the SnO2 filaments increases. The comparison of the characteristics of nanosized and one-dimensional SnO2 has been carried out. The influence of morphology and modification on optical, electrical characteristics and sensitivity of SnO2 nanostructures is established. It has been shown that SnO2 nanostructures differ not only visually, but also are vary in physical and chemical properties. In particular, they are dissimilar by intensity of peaks on diffractograms, by values of the specific surface area, and in the case of one-dimensional SnO2, it differs in the presence of a strong band of oscillations with a maximum for the value of the wave number of 563 cm-1, which is characteristic of infrared spectra of one-dimensional SnO2 structures. The study of optical characteristics of modified and unmodified samples of nanosized tin (IV) oxide and one-dimensional SnO2 nanostructures shows that one-dimensional tin (IV) oxide samples much stronger absorb UV radiation in comparison with nanosized SnO2 samples. The determined values of the band gap width for nanosized and one-dimensional SnO2 nanostructures are in the range from 3.85 to 4.2 eV and from 2.8 to 3.4 eV, respectively. The comparison of the volt-ampere characteristics of the nanosized and one-dimensional tin (IV) oxide indicates a different nature of the curves due to the differences in the morphology of SnO2 nanostructures. For nanosized SnO2 at all temperatures, there are non-linear dependencies that are characteristic of semiconductor materials. While the one-dimensional SnO2 is characterized by ohmic (linear) volt-ampere curves that are typical for substances with metallic properties. In the study of electrical properties of tin (IV) oxide samples modified by argentum, a lack of a linear relationship between the value of the electrical resistance and the amount of the introduced modifier was found for both nanosized and one-dimensional SnO2. Calculated values of the sensitivity of SnO2 samples indicate that among unmodified tin (IV) oxide powders the higher response to acetone has the one-dimensional SnO2. Among the modified SnO2 powders, the highest sensor respond has nanosized tin (IV) oxide sample with argentum content of 10% by weight. Modification of one-dimensional SnO2 samples results in deterioration of sensitivity towards acetone. A technological scheme for the synthesis of tin (IV) oxide nanostructures was developed, according to which the choice of equipment was made, material and thermal balances were calculated. Feasibility studies for obtaining of SnO2 nanostructures of different morphologies by CVD method were done. Experimental-industrial tests of SnO2 nanostructures in the conditions of existing production were carried out. Диссертационная работа посвящена получению наноструктур олова (IV) оксида различной морфологии, установлению технологических особенностей их синтеза и исследованию их физико-химических свойств с целью дальнейшего использования в качестве чувствительных материалов для металоксидних хеморезистивних газовых сенсоров. В работе рассмотрено влияние методов (термического, золь-гель, паро-газового транспорта) на структуру и морфологию порошков олова (IV) оксида. Выбран и научно обоснован наиболее рациональный метод синтеза наноразмерных порошков SnO2 и определены условия (тип прекурсора, состав газовой среды, скорость нагрева, продолжительность синтеза, температура) синтеза наноструктур олова (IV) оксида различной морфологии. Проведено сравнение характеристик наноразмерного и нитевидного SnO2 и показано, что наноструктуры SnO2 отличаются не только визуально, но и имеют различия в физико-химических и оптических свойствах. Установлено влияние морфологии и модифицирования на оптические, электрические характеристики и чувствительность наноструктур SnO2. Разработана технологическая схема синтеза наноструктур олова (IV) оксида, согласно которой осуществлен выбор оборудования, рассчитан материальный и тепловой баланс. Сделано технико-экономическое обоснование целесообразности получения наноструктур SnO2 различной морфологии методом паро-газового транспорта. Проведены опытно-промышленные испытания наноструктур SnO2 в условиях действующих производств.

Численно исследуется поведение важного параметра КМОП транзистора - тока Ion применительно к ассиметрично-легированным двух затворным КНИ КМОП нанотранзисторам. Анализируется вариант ассиметричного канала (считая от истока): высоколегированная и низколегированная области. Результаты модельных расчетов распределения потенциала суб-50 нм структур находятся в хорошем соответствии с данными моделирования, полученными при помощи коммерчески доступного программного пакета ATLASTM. На основании полученных распределений потенциала вычисляются вольт-амперные характеристики при помощи сформулированной в рамках зарядового разделения токовой модели. Для выбранных топологических норм оптимизация параметров ассиметричного профиля легирования предоставляет дополнительную возможность управления уровнем тока Ion., Numerically the behavior of the CMOS transistor important parameter - current Ion is researched relation to the double gate SOI CMOS nanotransistors with a asymmetric-doping channel. The version of the asymmetric channel is analyzed (including from a source): high-doping and low-doping areas. Results of numerical calculations of potential distribution of sub-50 nanometer structures are in good compliance of simulation data, received by means of commercially available software package ATLASTM. Based on the received potential distributions volt ampere characteristics by means of the current model formulated within charge division are calculated. For the selected topological norms optimization of parameters of an asymmetric doping profile gives an additional opportunity for control of Ion current layer., №1 (2018)

Пропонується огляд, який складається з декількох частин з даної тематики і завданням якого є обговорення фізичних моделей і принципів, що лежать в основі функціонування нанорозмірних MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor – МОП / МДП-транзистор з ізольованим затвором) і засновані як на звичному традиційному підході «зверху – вниз», так і на більш сучасному підході, що бере свій початок ще в роботах Рольфа Ландауера, який запропонував модель пружного резистора задовго до її експериментального підтвердження в нанопровідниках, а також Супріе Датта і Марка Лундстрома, які переосмислили цю модель і надали їй нинішнього звучання і довели застосовність її до електронних пристроїв як наноскопічних, так і мікро- і макроскопічних довільної розмірності 1D, 2D і 3D і працюючих в балістичному, квазібалістичному і дифузійному режимах. Перша частина присвячена фізичній структурі і вольт-амперним характеристикам MOSFET. Предлагается состоящий из нескольких частей по данной тематике обзор, задачей которого является обсуждение физических моделей и принципов, лежащих в основе функционирования наноразмерных MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor – МОП / МДП-транзистор с изолированным затвором) и основанных как на привычном традиционном подходе «сверху – вниз», так и на более современном подходе, берущим свое начало еще в работах Рольфа Ландауэра, предложившего модель упругого резистора задолго до еѐ экспериментального подтверждения в нанопроводниках, а также Суприо Датта и Марка Лундстрома, переосмысливших эту модель, придавших ей нынешнее звучание и доказавших применимость еѐ к электронным устройствам как наноскопическим, так и микро- и макроскопическим произвольной размерности 1D, 2D и 3D и работающих в баллистическом, квазибаллистическом и диффузионном режимах. Первая часть посвящена физической структуре и вольт-амперным характеристикам MOSFET. It is offered a review, which consists of several parts on the subject and whose task is to discuss the physical models and principles underlying the functioning of nanoscale MOSFETs (Metal-OxideSemiconductor Field-Effect Transistor) and based both on the traditional «top – down» approach and on a more modern approach originating in the works of Rolf Landauer who proposed the model of an elastic resistor long before its experimental confirmation in nanoconductors, as well as of Suprio Datta and Mark Lundstrom, who rethought this model and gave it the current sound and proved its applicability to electronic devices as nanoscopic, and micro- and macroscopic with arbitrary dimensions of 1D, 2D and 3D and operating in ballistic, quasi-ballistic and diffusion modes. The first part is devoted to the physical structure and current-voltage characteristics of MOSFET.

В качестве основы перспективной конструкции обращенного диода сформирована гетероструктура на базе массива наностержней оксида цинка и наноструктурированной пленки иодида меди. Проведено исследование влияния режимов осаждения методом SILAR и последующего иодирования пленок CuI на гладких подложках из стекла, слюды и FTO, а также на поверхности электроосажденных наноструктурированных массивов оксида цинка, на их структуру, электрические и оптические свойства. Выявлена связь изменений, наблюдаемых в структуре и свойствах этого материала, с имеющимися в нем изначально и создаваемыми в процессе иодирования точечными дефектами. Обнаружено, что причиной и условием формирования гетероструктуры обращенного диода на основе электроосажденного в импульсном режиме наномассива оксида цинка и изготовленной методом SILAR пленки иодида меди является формирование вырожденного полупроводника p+-CuI путем избыточного иодирования слоев этого наноструктурированного материала через его развитую поверхность. Впервые изготовлена барьерная гетероструктура n-ZnO/p+-CuI с вольт-амперной характеристикой обращенного диода, коэффициент кривизны которой γ = 12 В−1 подтверждает ее добротность. A heterostructure based on the array of zinc oxide nanorods and on the nanostructured copper iodide film was formed as a basis of the perspective design of the backward diode. The effect of the SILAR deposition regimes and subsequent iodization of CuI films on smooth glass, mica and FTO substrates, as well as on the surface of the electrodeposited nanostructured zinc oxide arrays, on their structure, electrical and optical properties was studied. The relationship of the changes observed in the structure and properties of this material with the point defects inherent in it and created in the process of iodination is revealed. It was found that the cause and condition for the formation of the backward diode heterostructure based on the electrodeposited pulsed zinc oxide nanoarray and the SILAR deposited copper iodide film is the formation of a degenerate p+-CuI semiconductor by excess iodization of the layers of this nanostructured material through its developed surface. For the first time, the barrier n-ZnO/p+-CuI heterostructure was created with the current-voltage characteristic of the backward diode with γ = 12V−1 curvature, that confirms its quality factor.

Проведена оценка внутренней емкости сенсибилизированных солнечных элементов (ССЭ), полученных растворным экстракционно-пиролитическим методом. Для исследуемых структур характерной особенностью является наличие гистерезиса на вольт-амперных характеристиках, полученных в прямом и реверсивном режимах изменения напряжения. Исследованные ССЭ демонстрируют высокую инертность параметров при включении и отключении источника света. При этом использование прозрачного проводящего ITO-электрода, полученного растворным методом, повышает внутреннюю емкость элемента и замедляет процессы затухания тока после выключения освещения по сравнению с коммерческим FTO-электродом. Рассчитаны величины зарядов, емкостей, эффективностей сохранения заряда ССЭ и произведена оценка внутренних сопротивлений исследуемых ССЭ. Проведенная оценка величин емкостей показала, что образец cо слоем ITO обладает емкостью, равной С 1 = = 1.23·10-3 Ф, что на два порядка превышает емкость образца с FTO-слоем ( С 2 = 2.06·10-5 Ф).

В статті розглядається золь-гель синтез чутливих металоксидних шарів на основі стануму (IV) оксиду, перевагою якого є висока однорідність та розвинена площа поверхні синтезованих матеріалів. Синтезовані нанокристалічні порошки SnO2 було досліджено термічним аналізом, електронною мікроскопією та дифракційними методами аналізу. Показано, що тип розчинника чинить значний вплив на розміри ОКР та частинок SnO2. Вивчені вольт-амперні характеристики плівок з порошків стануму (IV) оксиду свідчать про суттєву відмінність в їх електропровідності. Винайдені результати свідчать, що отримані порошки можна використовувати в газових сенсорах за більш низьких температур., В статье рассматривается золь-гель синтез чувствительных металоксидних слоев на основе олова (IV) оксида, преимуществом которого является высокая однородность и развитая площадь поверхности синтезированных материалов. Синтезированные нанокристаллические порошки SnO2 были исследованы термическим анализом, электронной микроскопией и дифракционным методами анализа. Показано, что тип растворителя оказывает значительное влияние на размеры ОКР и частиц SnO2. Исследованные вольт-амперные характеристики пленок из порошков олова (IV) оксида свидетельствуют о существенных отличиях в их электропроводности. Полученные результаты свидетельствуют, что синтезированные порошки можно использовать в газовых сенсорах при более низких температурах., The article discusses the advantages of metal oxide gas sensors based tin (IV) oxide. For the tin (IV) oxide synthesis was chosen sol-gel method, it is advantage a high uniformity and a developed surface area of synthesized materials. Synthesis and characterization of tin (IV) oxide was conducted.The result of the study is: SnO2 powders obtained by sol-gel method and their physical and chemical properties that are investigated by thermal analysis, electron microscopy and diffraction methods of analysis. It is shown that the type of solvent has a significant impact on the size of crystallites and particles of SnO2. The current-voltage characteristics of the SnO2 films studied and significant difference in their electrical conductivity is showed.As scientific innovation first investigated electrical properties of tin oxide powders obtained by sol-gel method in different environments.The practical significance of the results that obtained data allow the use of tin (IV) oxide layers as sensitive gas sensors at lower temperatures. It will significantly reduce energy consumption metal oxide gas sensor as a whole.

При помощи численного моделирования исследуются характеристики логических вентилей, в частности инвертора, на суб-25 нм симметричных двух затворных КНИ КМОП нанотранзисторах с ассиметрично-легированной рабочей областью при напряжении питания менее 1 В. Используется вариант ассиметричного канала (считая от истока): высоколегированная и низколегированная области. Рассматривается математическая модель для распределения потенциала в рабочей области транзистора вытекающая из аналитического решения 2D уравнения Пуассона. Для моделирования вольт-амперных характеристик использовалась сформулированная в рамках зарядового разделения апробированная токовая модель с учетом модифицированного выражения для скорости насыщения. Для моделирования динамических характеристик инвертора, выполненных на выбранных транзисторах, использовалось математическое ядро программы HSPICE., №2 (2018)

В результаті проведених досліджень отримані наступні результати: Методом термічного вакуумного випаровування у КЗО були отримані однофазні плівки SnS2 які мають гексагональну кристалічну структуру з шириною забороненої зони 2,40 та 2,69 еВ для прямих та непрямих переходів, відповідно. Хімічний склад отриманих плівок був типовим для сполуки SnS2 та складав Sn:S=0.49. Встановлено, що термічний відпал у вакуумі плівок SnS2 при 500 0С протягом 90 хв приводить до зменшення концентрації сірки у шарах та забезпечує термічно-індукований фазовий перехід SnS2  SnS. В той час як менша температура та час відпалу приводить до змішаного фазового складу (SnS, SnS2 та Sn2S3) плівок. Трансформована плівка SnS мала однофазну гексагональну кристалічну структуру з високим коефіцієнтом поглинання 104-105 см-1 у видимому діапазоні. Ширина забороненої зони складала 1,33 та 1,49 еВ для прямих та не прямих переходів, відповідно. Форма та розмір кристалітів після відпалу не змінились, однак внаслідок випаровування сірки була утворена пориста структура. Хімічний склад трансформованої плівки був такий Sn:S=0.96. Значення питомого опору складало 105 Ом∙см. Була створена гетероперехідна фоточутлива структура ITO/CdS/SnS/Sn на основі трансформованої плівки SnS з параметрами: Uoc=0,35 В, Isc=34мкА та FF=0,42. Показано, що лазерне опромінення плівок SnS2 забезпечує випаровування сірки та фазовий перехід до фаз SnS та Sn2S3. Розподіл фаз за глибиною в опромінених зразках сильно залежить від інтенсивності лазерного випромінювання. Встановлено, що опромінення зразків лазером з інтенсивністю I1=8,5 МВт/см2 приводить до утворення на поверхні шару SnS. В результаті утворюється двошарова структура SnS/SnS2. Опромінені плівки містять невелику кількість фази Sn2S3. Застосування більш інтенсивного опромінення з інтенсивністю I2=11,5 МВт/см2 приводить до змін хімічного складу всієї плівки та утворення змішаного фазового шару з переважанням фази SnS над фазами SnS2 та Sn2S3. Чітко виражений фазовий поділ (тобто багатошарова структура) при цьому не спостерігається. Встановлено, що лазерне опромінення може бути ефективно використане для модифікації хімічного та фазового складу тонких плівок SnxSy. Це відкриває нові можливості для створення оптоелектронних пристроїв на базі плівок SnxSy. Згладжування поверхні плівки, що спостерігається під час її опромінення, може призвести до збільшення площі контакту між шарами та зменшення рекомбінації на межах зерен. Можливість утворення гетеропереходу n-SnS2/p-SnS за допомогою лазерного опромінення тонкої плівки SnS2 вимагає додаткового детального експериментального дослідження. Проте попередні результати, є перспективними, оскільки спостерігається діодна поведінка ВАХ опромінених зразків. Подальше покращення продуктивності гетеропереходів n-SnS2/p-SnS, утворених лазерним опроміненням, можна досягти шляхом оптимізації товщини вихідної плівки SnS2 та умов лазерного відпалу [90]. Також в процесі досліджень вивчено структуру, фазовий склад та електрофізичні властивості шарів у фоточутливому гетеропереході n-CdS/p-SnS, отриманому методом термічного вакуумного випаровування у КЗО. Встановлено, що темнові ВАХ гетеропереходу n-CdS/p-SnS мають типовий діодний характер з коефіцієнтом випрямлення струму 200 при напрузі 0,5 В. При освітленні гетероструктура показує фотоелектричний ефект. Відповідний СЕ мав наступні характеристики Voc=0.058 В, Jsc=3.38 мA/cм2, FF=0.41 та ƞ=0.095 %.

При помощи численного моделирования исследуются электро-физические характеристики двух затворных транзисторных КНИ наноструктур с неравномерно-легированной рабочей областью. Предложенная математическая модель имплементирует подход численного решения 2D уравнения Пуассона. На основании полученного распределения потенциала вычисляются пороговое напряжение, подпороговый наклон и вольт-амперные характеристики суб-50 нм структур., №2 (2018)

Методом термічного окислення напівпровідникової підкладки створений новий гетероперехід власний оксид p-In[4]Se[3. На основі аналізу електричних і фотоелектричних характеристик гетеропереходу побудована його якісна зонна діаграма. Особливістю даного гетеропереходу є механізм протікання струму через бар’єр, який визначається не дифузією носіїв, а термоелектронною емісією. Представлені також АСМ-зображення поверхні оксидного шару та спектр фоточутливості досліджуваного гетеропереходу. Методом термического окисления полупроводниковой подложки создан новый гетеропереход собственный оксид – p-In[4]Se[3. На основе анализа электрических и фотоэлектрических характеристик гетероперехода построена его качественная зонная диаграмма. Особенностью данного гетероперехода является механизм протекания тока через барьер, который определяется не диффузией носителей, атермоэлектронной эмиссией. Представлены также АСМ-изображения поверхности оксидного слоя и спектр фоточувствительности исследуемого гетероперехода. The intrinsic oxide p-In[4]Se[3] heterojunction was fabricated by the method of thermal oxidation of semiconductor substrate for the first time. The qualitative energy band diagram was built on the basis of analysis of electrical and photovoltaic characteristics of the heterojunction. The character of dominating current transport mechanisms through the barrier is determined by thermionic emission, rather than carrier diffusion. The AFM-images of oxide layer surface and the photosensitivity spectrum of intrinsic oxide p-In[4]Se[3] heterojunctions also were presented.

Изучены спектроскопические характеристики синтезированных комплексов Cu[I] с галогенами с использованием метода TDDFT/CAM-B3LYP. Показано, что электронные переходы S0→S1 и S0→T1 являются переходами с переносом заряда. При этом электронные переходы происходят с HOMO, HOMO-1 и HOMO-2, локализированных на атомах галогенов на LUMO, локализированную на лиганде. Вычислены матричные элементы спинорбитального взаимодействия с использованием одноэлектронного оператора (HSO). На основе данных соединений созданы органические светоизлучающие диоды. Изучены их вольт-амперные и вольт-яркостные характеристики.