Диссертация (1090147)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГОПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ ИАВТОМАТИКИ»На правах рукописиЖУРАВЛЕВА ЛЮБОВЬ МИХАЙЛОВНАНаучно-методические и физико-технологическиепринципы создания оптоэлектронных устройствнового поколения на модифицированныхнаноструктурахСпециальность: 05.02.22 Организация производства (в областирадиоэлектроники)Диссертацияна соискание ученой степенидоктора технических наукМосква - 20152ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ51 ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМПЕРЕДАЧИИНФОРМАЦИИ(ВОСП)НАНОВЫХФИЗИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИНЦИПАХ141.1 Состояние вопроса и актуальность темы141.2 Актуальные направления повышения технического уровня и качествабазовых элементов ВОСП151.3 Перспективы повышения пропускной способности ВОСП191.4 Значение нанотехнологий в повышении технического уровня и качестваоптоэлектронных устройств311.5 Физические и технологические пределы повышения скорости передачиинформации по ВОСП331.6 Проблемы создания базовых элементов для устройств обработки ипередачи квантовой информации1.7Физико-математическое36моделированиемодифицированныхнаноструктур на основе изотопической наноинженерии431.8 Выводы по главе502 ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ПРОПУСКНОЙСПОСОБНОСТИ ВОСП С ПОМОЩЬЮ НАНО- И ИНФОРМАЦИОННЫХТЕХНОЛОГИЙ512.1 Влияние информационных технологий уплотнения оптического волокнана пропускную способность ВОСП512.2 Сравнительная характеристика информационных технологий TDM иWDM572.3 Оценка повышения пропускной способности ВОСП с помощью нано- иинформационных технологий672.4 Выводы по главе7133 ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ФИЗИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХПРИНЦИПОВ И МЕТОДОВ ФОРМИРОВАНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХНАНОСТРУКТУР733.1 Сравнительная характеристика качественных показателей различныхвидов нанотехнологий733.2 Изотопический эффект и создание на его основе изотопическихнаноструктур (ИНС)803.3 Физико-технологические основы изотопической нанотехнологии963.4 Основные принципы и методы формирования модифицированныхнаноструктур на основе тепловых нейтронов1003.5 Выводы по главе1094ИССЛЕДОВАНИЕСВЕРХРЕШЕТОКХАРАКТЕРИСТИКНАОСНОВЕИЗОТОПИЧЕСКИХФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОГОМОДЕЛИРОВАНИЯ1114.1 Особенности и методы проектирования сверхрешеток1114.2 Физико-математическая модель сверхрешетки на примере многослойноговолновода4.3124Физико-математическаямодельнизкоразмернойсверхрешеткибесконечным числом слоев4.4Сравнительная130характеристикарасчетныхмоделейсверхрешеток4.5Оценкасисследования132влияниякачественныххарактеристикизготовленияфункциональных сред оптоэлектронных устройств на эффективность ихработы1424.6 Выводы по главе1455 ПОВЫШЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ И КАЧЕСТВА БАЗОВЫХЭЛЕМЕНТОВВОСПНАОСНОВЕМОДИФИЦИРОВАННЫХ НАНОСТРУКТУРПРИМЕНЕНИЯ1475.1 Влияние базовых элементов ВОСП на повышение скорости передачиинформации14745.2 Повышение технического уровня и качества полупроводниковых лазеровс применением модифицированных наноструктур1495.3 Повышение технического уровня и качества фотоприемников сприменением модифицированных наноструктур1585.4 Повышение технического уровня и качества оптических модуляторов сприменением модифицированных наноструктур5.5Повышениепропускнойспособности160ВОСПсприменениеммодифицированных наноструктур1665.6 Выводы по главе1706ФИЗИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕОСНОВЫПРОИЗВОДСТВАМОДИФИЦИРОВАННЫХ НАНОСТРУКТУР И ПРИМЕНЕНИЕ ИХ ВУСТРОЙСТВАХ ВОСП1716.1 Функциональные среды базовых элементов ВОСП и технологии ихизготовления1716.2 Физико-технологические основы получения изотопического графена 1806.3Физико-технологическиеосновыпроизводствакристаллическихнаноструктур из кремния1886.4 Особенности производства модифицированных наноструктур из кремниядля ВОСП2016.5 Разработка и внедрение методов комплексного анализа качествананоструктур на основных этапах жизненного цикла ИНС2106.6 Выводы по главе218ЗАКЛЮЧЕНИЕ220Список литературы223Список сокращений и условных обозначений236ПРИЛОЖЕНИЯ2395ВВЕДЕНИЕАктуальностьработы.Вгосударственнойпрограммедолгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации,основных федерально-целевых, отраслевых профильных программ особаярольотводитсяразработкеиреализацииважнейшихнаправленийэлектронной промышленности.

Отмечается ключевое значение электроники(и оптоэлектроники в ее составе) как основы высокотехнологичных отраслеймировой индустрии (в т.ч. инфокоммуникационных технологий). Особенноактуальнывопросысовершенствованиявысокоскоростныхтелекоммуникационных технологий в связи со стремительным ростомобъемов передаваемой информации, в первую очередь, по волоконнооптическим системам передачи (ВОСП). Одним из приоритетов развитияоптоэлектроники,оптоэлектронныхустройствявляетсяразработкаипроизводство материалов, технологий и изделий для ВОСП.

Наибольшуюзначимость в обеспечении высокого технического уровня и качества ВОСПимеет создание перспективных базовых элементов на новых физикотехнологических принципах. При этом возможно эффективное достижениерешения задач импортозамещения. При переходе к новым уровням развитияоптоэлектроникиэффективностьВОСПопределяетсявозможностяминанотехнологий формирования наноструктур. Особенно остро стоят задачиполучения новых материалов, наноструктур (функциональных сред) длякачественных базовых элементов ВОСП с соответствующей разработкойстратегии развития промышленного производства на основе эффективныхнанотехнологических процессов.

При решении этих вопросов существенноезначение приобретают физико-технологические пределы, ограниченныеразбросом параметров, энергопотреблением, теплофизическими эффектами,физическими пределами уменьшения размеров и пр.Весьма перспективным является в отличие от традиционных методовсоздание наноструктур (квантовых ям, проволок, точек) из изотопов6исходных химических элементов с помощью изотопической наноинженерии.Это весьма актуальное направление в области проектирования материалов наоснове собственных изотопов химических элементов для получения новыхэффектовиоптоэлектронныххарактеристик.Исходныевещества(собственные изотопы химического элемента) близки по химическомусоставу (одинаковая электронная оболочка) и значениям постояннойкристаллической решетки.

В то же время изотопы различны по физическимоптоэлектронным характеристикам (разные ширина запрещенной зоны,спины ядер, коэффициенты преломления, поглощения, магнитные свойства ит.д.).Это позволяет создавать пространственные ограничения длянаноструктур(изотопическихнаноструктур)бездополнительных(легирующих) химических элементов, отрицательно влияющих на некоторыеоптоэлектронныехарактеристикиматериала.Дляформированияипроизводства изотопических наноструктур (ИНС) для базовых элементовВОСП целесообразно использование различных технологических методовизменения состава и концентрации изотопов, например, основанных намикроэлектронной технологии облучения исходного материала (вещества,среды) пучком тепловых нейтронов. Применение данной микроэлектроннойтехнологии для производства таких модифицированных наноструктуробеспечит требуемое качество ИНС за счет необходимых разрешающейспособности и чистоты материала (изготовление ИНС не требует химическихреакций).

Отсюда, открывается возможность производить многослойныенаноструктуры с шириной каждого слоя, соизмеримой с величинойпостояннойкристаллическойрешетки,аименно,-изготавливатьизотопические сверхрешетки. Применение материала из изотопическихнаноструктур, характеризуемых меньшими числом каналов рассеяния ивременем термализации электронов, большей продолжительностью «жизни»экситонов, позволяет значительно повысить технический уровень и качествобазовыхэлементовиобеспечитьпромышленнуюфункциональной приемо-передающей аппаратуры ВОСП.реализацию7Такимобразом,созданиенаучно-методическихифизико-технологических основ и принципов разработки, производства и примененияизотопических наноструктур как функциональной основы оптоэлектронныхустройств нового поколения, в том числе ВОСП, и соответствующихпроизводственно-технологических процессов является актуальной задачейсовременного этапа развития отечественной электроники.Целью настоящей работы является разработка и обеспечениевнедрения в производственных процессах научно-методических и физикотехнологических принципов создания оптоэлектронных устройств новогопоколения на изотопических наноструктурах для применения в волоконнооптических системах передачи информации с повышенной пропускнойспособностью и других актуальных областях.Для достижения поставленной цели решаются основные научные задачи:1) определение и исследование основных факторов, влияющих напропускную способность ВОСП;2) разработка и исследование научных и методических принциповповышения эффективности разработки и производства оптоэлектронныхустройств на основе сравнительной оценки разрешающей способностиразличных нанотехнологий, в том числе изотопической;3) разработка новой высокоэффективной промышленной технологиипроизводства изотопических наноструктур для оптоэлектронных устройствнаосноветепловыхнейтроновспомощьюоблучениятепловыминейтронами;4)физико-математическоемоделированиемногослойныхизотопических структур и технологических процессов их создания;5) разработка научно-методических основ проектирования ИНС итехнологий производства для оптоэлектронных устройств;6) экспериментальные исследования оптоэлектронных характеристикновых функциональных сред на базе ИНС;7)исследованияповышениятехническогоуровняикачества8оптоэлектронных устройств на основе ИНС:- оценка эффективности применения ИНСдля увеличенияпропускной способности ВОСП;-исследованиевозможностейизотопическогоспособапромышленного получения полупроводникового графена для ИНС;9) разработка и внедрение методов комплексного анализа качествананоструктур на основных этапах жизненного цикла ИНС.Объектомисследованияявляютсянаучныеметоды,физико-технические принципы, средства разработки и производства многослойныхизотопических структур с требуемыми оптоэлектронными характеристикамидля базовых элементов оптоэлектроники.Предметомисследованийявляютсясвойстваизотопическихматериалов на базе сверхрешеток и полупроводникового графена,ихприменение как основы оптоэлектронных устройств нового поколения;физико-математическиеитехнологическиепроцессыпроектирования,производства базовых элементов ВОСП.Основные положения диссертации, выносимые на защиту:1.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации