Диссертация (1090147), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Предложенный новый материал в виде изотопических сверхрешетокобладаетпреимуществамипередсверхрешеткамиизразныхполупроводников:а)отсутствиемлегирующихдобавок,являющихсядефектамикристаллической решетки и вызывающих дополнительный тепловой ток иэффект экранирования экситонов;б)идентичностьюмеханическихкристаллическойнапряжений,чтопозволяетрешеткииулучшитьотсутствиемкачественныехарактеристики фотодетекторов, полупроводниковых лазеров, оптическихмодуляторов;219в) возможностью использования для изготовления наноструктурядерных технологий, которые обеспечат высокое качество за счетхимической чистоты материала и минимальных отклонений геометрическихразмеров (менее 1нм);4.
Очистка естественного материала от тяжелых изотопов устраняетдополнительные каналы рассеяния света, изменяет свойства вещества.Так,изотопическичистыесверхрешеткиобладаютменьшейэффективной массой электрона по сравнению с естественным составом илилегированнымиполупроводниками,чтообеспечиваетболеевысокоебыстродействие электронных и оптоэлектронных устройств;5.Наосноверазработанныхнаучно-методическихифизико-технологических принципов, результатов компьютерного моделирования ипроектирования технологических маршрутов создания оптоэлектронныхустройствновогопоколениянамодифицированныхнаноструктурах,обеспечения их технологической реализации сформировано перспективноенаправление развития производства функциональных средэлементов ВОСП.и базовых220ЗАКЛЮЧЕНИЕ1.
Анализ путей повышения важнейшего эксплуатационного параметраВОСП - пропускной способности (до пета бит / с) за счет улучшения качествафункциональных сред базовых элементов позволил предложить новыенаучно-методическиеифизико-технологическиепринципыразвитияразработок, производства и эффективного применения модифицированныхнаноструктур и нанотехнологий.2. Сравнительные исследования зависимости повышения пропускнойспособности ВОСП от эффективности нано- и информационных технологий(повышения перспективного технического уровня ВОСП) показал, чтоувеличение скорости передачи информации за счет развития нанотехнологий(новых функциональных сред нанометровых размеров для оптоэлектронныхустройств) на порядки выше, чем возможности информационных технологий(многопозиционноекодирование,форматыоптическоймодуляции,временное TDM и волновое WDM уплотнения и пр.).Исследование информационных технологий TDM и WDM показало,что они обладают ограниченными возможностями повышения пропускнойспособности ВОСП.
Такими ограничениями являются потенциальныересурсы оптического волокна по полосе частот и пиковой мощностиоптического сигнала. Расширение этих ресурсов возможно за счет новыхконструкций и материала оптического волокна, для чего требуются новыепроизводственно-технологические процессы.3. Предложенный новый технологический способ изготовления наноструктурметодомоблучениязаготовкитепловыминейтронамиобладаетнаименьшими дифракционными искажениями по сравнению с другимитехнологиями.Полученныевработепараметрыпотоканейтронов,допустимая величина отклонений геометрических размеров в процессеизготовлениянаноструктуризкремния,коэффициентыпреломленияоблученных слоев, а также схемы облучения подтверждают физикотехническую и промышленную значимость новой технологии.2214.
Разработанная методика проектирования технологии изготовленияизотопических наноструктур облучением тепловыми нейтронами позволилапровести оптимизацию физико-технических решений и установить значенияважнейших показателей. Так, отклонения размеров в процессе изготовлениямогутсоставлятьвеличинуменее7нм.Приэтомотносительныйкоэффициент преломления равен 0,007 для условий, при которых каждыйтысячный изотоп28Siпереходит в более тяжелый изотоп 29 Si . Размерыоблучаемого пятна должны соответствовать размерам формируемых слоевструктур.
Для нанометровых размеров значение разрешения нейтронов поэнергии должно быть менее 10 −10 эВ , величина интегрального потоканейтронов – не менее ϕt = 20 × 1020нейтр. / см 2 .5. Разработанная методика проектирования изотопических сверхрешеток(ИСВР) и программно-вычислительный комплекс физико-математическогомоделирования позволили показать расщепление энергетических уровней иполучение узких мини-щелей (десятые доли мэВ ) в наноструктуре.6.Сравнительныйанализсвойствипараметровсверхрешетокизтрадиционных полупроводников (арсенид галлия) и из изотопов кремния сприменениемструктурфизико-математическогопоказал,чтомоделированияфизико-техническиемногослойныххарактеристики(шириназапрещенной мини-зоны, коэффициент поглощения света, время жизниносителей заряда и т.д.) определяют существенные преимущества ИСВР:а) для создания новой энергосберегающей оптоэлектронной техники;б) для базовых элементов ВОСП (более узкополосные лазеры, болеечувствительныефотоприемники,болеевысокоскоростныеоптическиемодуляторы), в том числе за счет значительного уменьшения числа дефектовкристаллической решетки, и соответственно, оптических потерь.7.
Исследование влияния качества изготовления материала на оптическиехарактеристики оптоэлектронных устройств показал, что для каждого классамногослойныхструктурсуществуютсвоипредельныезначенияпогрешностей ∆ρ изготовления, которые находятся в пределах от 10 −8 до22210 −10 ( м ), что существенно для управления техническим уровнем и качествомконечного продукта – базовых элементов ВОСП.8. Количественная оценка повышения уровня технических характеристикоптоэлектронных устройств при использовании ИСВР дает:а) для лазеров - уменьшение в 2 раза ширины спектра излучения, и какследствие, уменьшение хроматической дисперсии и увеличение длинырегенерационного участка;б) для фотоприемников - утроение динамического диапазона,уменьшение в 4 раза мощности теплового тока и соответственно увеличениев такое же число раз чувствительности;в) для оптических модуляторов - увеличение канальной скорости в 2 раза.9. Важнейший эксплуатационный параметр волоконно-оптической системыпередачиинформации(пропускнаяспособность)прииспользованиимодифицированных наноструктур повышается на порядок и выше.10.
Выделены основные физико-технические характеристики изотопическихматериалов, которые можно использовать при управлении техническимуровнем и качеством модифицированных наноструктур и оптоэлектронныхустройств на их основе (различияспектров поглощения и рассеяния,характеристик фононных мод, величины запрещенной зоны, показателейпреломления, теплопроводности, электросопротивления).11.Разработанизотопическийспособпромышленногополученияполупроводникового графена с шириной запрещенной зоны в несколько сотмэВ путем нейтронного облучения, повышающий качество материала.12.Наосноверазработанныхнаучно-методическихифизико-технологических принципов, результатов компьютерного моделирования ипроектирования технологических маршрутов создания оптоэлектронныхустройствновогопоколениянамодифицированныхнаноструктурах,обеспечения их технологической реализации сформировано перспективноенаправление развития производства функциональных сред и базовыхэлементов ВОСП.223Список литературы1.Наноматериалы.
Нанотехнологии. Наносистемнаятехника: сб. под редМальцева П.П. [Текст] / П.П. Мальцев. –М.: Техносфера, 2006.- 149с.2.Слепов, Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетейсвязи [Текст] /Н.Н. Слепов. – М.: Радио и связь, 2000.- 468с.3.Журавлева, Л.М. Повышение помехоустойчивости волоконно-оптическихсистем [Текст]/Л.М. Журавлева, А.В. Данилов, М.Ю.
Бухалкин //Автоматика, связь, информация. – 2007.- №10.- С.31-32.4.Журавлева, Л.М. Повышение помехоустойчивости волоконно-оптическихсистем связи с помощью фотонно-кристаллического волокна [Текст]/Л.М.Журавлева, М.Ю. Бухалкин //Материалы 7-й научно-практическойконференции «Безопасность движения поездов», Москва, изд-во МГУПС(МИИТ), 2007.- С.
VIII -91-92.5.Журавлева, Л.М. Повышение эффективности телекоммуникационныхсистем с помощью фотонно-кристаллического волокна [Текст]/Л.М.Журавлева, М.Ю. Бухалкин //Материалы 63-й научно-техническойконференции СПбНТОРЭС им. А.С. Попова, Санкт-Петербург, изд-воСПбНТОРЭС, 2008.- С.101-102.6.Журавлева, Л.М. Передача информации по волоконно-оптическим линиямсвязи [Текст] / Л.М. Журавлева, М.Ю. Бухалкин, А.В.
Новожилов, А.С.Кручинин //Материалы 16-й межрегиональной научно-техническойконференция Московского НТОРЭС им. А.С. Попова и МТУСИ,Пушкинские Горы – Москва, изд-во МТУСИ, 2008.- С. 127-131.7.Журавлева, Л.М. Применение фотонных кристаллов в современныхсистемах передачи информации [Текст] /Журавлева Л.М., Бухалкин М.Ю.,Новожилов А.В., Кручинин А.С. //Материалы 8-й научно-практическойконференции «Безопасность движения поездов», Москва, изд-во МГУПС(МИИТ), 2008.- С.VIII-3.2248.Дьяконов, В.П. Mathcad в математике [Текст] /В.П.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
