Висвітлено основні поняття та напрями розвитку твердотільної інтегральної електроніки (мікроелектроніки). Розкрито фізичні засади наноелектроніки. Розглянуто проблеми магнітоелектроніки (спінтроніки). Висвітлено біологічні та технологічні аспекти нанотехнологій. Наведено інформацію про фотони, атоми, енергетичний спектр кристала, особливості напівпровідників. Увагу приділено нанокристалічим структурам, квантоворозмірним ефектам, наномагнітним матеріалам, питанням нанофізики та молекулярної електроніки (молетроніки).

Освещены основные понятия и направления развития твердотельной интегральной электроники (микроэлектроники). Раскрыты физические основы наноэлектроники. Рассмотрены проблемы магнитоэлектроники (спинтроники). Освещены биологические и технологические аспекты нанотехнологий. Дана информация о фотонах, атомах, энергетическом спектре кристалла, особенностях полупроводников. Уделено внимание нанокристаллическим структурам, квантоворазмерным эффектам, наномагнитным материалам, вопросам нанофизики и молекулярной электроники (молетроники).

Розглянуто основні властивості мікрохвиль, особливості та призначення надвисокочастотних пристроїв. Показано можливості їх застосування у сучасних приладах електроніки, телекомунікації та радіолокації. Подано характеристики мікрохвильових трактів, розглянуто надвисокочастотну електродинаміку. Описано елементи та вузли мікрохвильових мереж. Охарактеризовано матеріали надвисокочастотної техніки, зокрема, діелектриків, феритів, металів і напівпровідників. Проаналізовано сучасні методи та конструкції мікроелектроніки надвисоких частот.

Проведено огляд робіт з питань наноматеріалознавства. Розглянуто фізичні особливості квантово-розмірних структур, способи їх одержання й умови формування. Розглянуто перспективи створення нових елементів наноелектроніки, наведено їх характеристики.

Наведено результати досліджень за наступними напрямами: радіотехнічні кола та сигнали, обчислювальні методи в радіоелектроніці, проектування, технологія й експлуатація радіоелектронної техніки, ультразвукова техніка, теорія та практика радіовимірювань, електродинаміка пристроїв НВЧ діапазону та антенна техніка, телекомунікації, радіолокація, навігація, радіоелектроніка біомедичних технологій, мікроелектронна техніка, функціональна та наноелектроніка, захист інформації. Розглянуто формування оберненої матриці деградації образу в області трансформант Адамара, алгоритм візуалізації неоднорідностей в імпедансній томографії. Проаналізовано способи підвищення частоти вихідних коливань інтегрованих синтезаторів прямого цифрового синтезу. Показано можливості застосування технології віртуальних приладів для моніторингу й управління радіоелектронними засобами. Описано методику оцінювання паразитної синхронізації генераторів перетворювача механічних величин на поверхневих акустичних хвилях. Проведено електромагнітне дослідження параметрів сіталової та цинкової кераміки, дослідження максимальної потужності в геолокації. Запропоновано варіант дводіапазонного коаксіально-рупорного опромінювача дзеркальних антен. Увагу приділено питанням прогнозування ефективності систем радіокерування, підвищення завадостійкості обробки сигналів в некогерентних радіолокаційних системах. Висвітлено загальні засади побудови інтеграційних систем терапії та діагностики. Показано вплив магнітного поля на коефіцієнт тензочутливості одношарових плівок нікелю. Описано технології захисту інформації в корпоративни

х мережах і в державних структурах України.

Розглянуто сучасний стан досліджень у галузі нанофізики, наноматеріалів і наноелектроніки, розмірні ефекти як в ізольованих наночастинках, так і в низько розмірних кристалах і компактних нанокристалічних матеріалах. Наведено дані про вплив нанокристалічного стану на електричні, магнітні, оптичні та теплові властивості твердофазних сполук. Розглянуто основні методи одержання ізольованих наночастинок і наноділянок різної розмірності в кристалах. Проаналізовано моделі, що пояснюють особливості будови й аномальних властивостей речовин у нанокристалічному стані. Подано приклади використання нанотехнологій в електроніці.

Розглянуто хвильову функцію та її властивості. Пояснено спектр випромінювання чорних тіл і подано тлумачення зазначеної функції, що пов'язано з локалізацією мікрочастинок. Описано квантові статистичні ансамблі, операторний метод, а також власні функції операторів і рівняння Шредінгера. Наведено приклади розв'язання найпростіших задач квантової механіки, зокрема тих, що стосуються електронної техніки і є важливими для вивчення фізики твердого тіла і напівпровідників, особливо для наноструктурованих матеріалів, що вже використовуються у сучасній техніці.

Висвітлено питання технології експертних систем (ЕС) медичного призначення. Зазначено, що найбільшого поширення набуло трактування ЕС як різновидів систем штучного інтелекту. Подано інформацію, що така точка зору є синтетичною, оскільки узагальнює досягнення декількох технологій - програмування, системотехніки, інженерії знань, обчислювальної техніки, - що істотно використовують апарат математичної статистики, формальної логіки, теорії множин і ряду інших математичних дисциплін. Розглянуто проблеми практичної реалізації ЕС, наведено численні приклади практичної реалізації медичних експертних та інформаційно-довідкових систем. Надано описи комп'ютерних практикумів, реалізованих в середовищах Excel і Matlab.

Розроблено новий підхід до розв'язання проблеми керування параметрами напівпровідникових матеріалів у межах кремнієвої технології виготовлення КМОН-приладів, а також проблеми управління характеристиками активних акустоелектронних пристроїв і створення на їх основі датчиків нового покоління. Він полягає у використанні ультразвукової обробки напівпровідникових пластин під час імплантації (акустоіонні технології) та вивченні фізичних явищ, які виникають у процесі поширення акустичних хвиль в анізотропних п'єзоелектриках (акустоелектронні технології). Ефективність та універсальність акустоіонних і акустоелектронних методів, пріоритети яких підтверджені патентами на винахід, можуть мати суттєве значення для розвитку приладо-інформаційних технологій і машинобудування, а також можуть бути базовими для ряду таких перспективних науково-технічних напрямів, як технологія тонких плівок, наноелектроніка, функціональна мікроелектроніка, оптоелектроніка.

Розглянуто фізичні явища у квантових структурах: квантове обмеження, балістичний транспорт носіїв заряду, тунелювання через потенціальні бар'єри квантових частинок, тунельно-резонансний ефект, кулонівська блокада, квантовий ефект Холла, електрооптичні явища в квантових структурах, спінові ефекти. Описано методи створення елементів наноструктур, принципи роботи інструментів для дослідження і побудови нанооб'єктів. Розглянуто принципи роботи і конструкції наноелектронних приладів і пристроїв.

Викладено основні відомості про будову та параметри електронних пристроїв на основі цифрових приладів. Увагу приділено принципам побудови, аналізу та функціонуванню електронних пристроїв. Наведено приклади розрахунків типових електронних схем, що найчастіше використовуються в системах автоматики зв'язку та перетворення інформації.

Викладено основні відомості про будову та параметри електронних пристроїв на основі напівпровідникових приладів. Увагу приділено принципам побудови, аналізу та функціонуванню електронних пристроїв. Наведено приклади розрахунків типових електронних схем, які найчастіше використовуються в системах автоматики зв'язку та перетворення інформації.

Висвітлено сучасні уявлення про поляризацію, електропровідність, діелектричні втрати, електричну міцність і фазові переходи у діелектриках. Увагу приділено електромеханічним, електротепловим та нелінійним властивостям діелектриків, а також новим фізичним явищам у цих речовинах. Розглянуто прилади, які застосовуюють в електронній техніці. Враховано сучасну тенденцію зближення навчальних курсів фізики напівпровідників та фізики діелектриків як фізичної основи електроніки твердого тіла.

Викладено квантово-механічні засади наноелектроніки, питання її базових напівпровідникових і вуглецевих структур та характерні фізичні властивості цих структур. Розглянуто поведінку й енергетичний спектр квантово-механічних частинок у потенціальних ямах різної форми та вимірності. Розкрито особливості тунелювання частинок через потенціальні бар'єри тунельних і резонансно-тунельних структур, закономірності зміни густини станів вільних електронів за змін вимірності системи, закону дисперсії електронів та під час накладання сильних зовнішніх магнітних полів. Подано основні відомості про двовимірні кристали, структури з двовимірними провідними каналами, їх композиції: напівпровідникові надгратки, одновимірні кристали, низькорозмірні структури вуглецю - графен, фулерени, нанотрубки. Висвітлено специфічні фізичні властивості дво- , одно-, нульвимірних систем і надграток, спричинені їхньою вимірністю та особливостями просторової та енергетичної структури.

У методичній статті, розрахованій на науковців, викладачів та студентів вищої школи, з позицій транспортної моделі Ландауера - Датти - Лундстрома розглянуто термоелектричні явища Зеєбека і Пельт'є, якісно обговорюються закон Відемана - Франца і основні рівняння термоелектрики з чотирма транспортними коефіцієнтами (питомий опір, коефіцієнти Зеєбека і Пельт'є та електронна теплопровідність). На прикладі 3D резистора в дифузійному режимі аналізується робота термоелектричних охолоджувача і генератора енергії, вводяться і визначаються поняття ефективності роботи, ккд, фактора потужності і добротності термоелектричних пристроїв і розглядається, яким чином транспортні коефіцієнти залежать від властивостей термоелектриків.

Із позицій концепції "знизу - вгору" узагальненої транспортної моделі Ландауера - Датта - Лундстрома послідовно виведено основні рівняння термоелектрики з відповідними транспортними коефіцієнтами (провідність, коефіцієнти Зеєбека і Пельт'є, коефіцієнт термодифузії Соре й електронна теплопровідність для короткозамкнутого кола) для 1D провідників у балістичному режимі провідності й для 3D провідників у дифузійному режимі для довільного закону дисперсії й для будь-якого масштабу напівпровідника. Розрахунки здійснено для n-напівпровідників, але водночас показано, як розповсюдити результати також і на р-напівпровідники. Окремо розглянуто біполярну провідність, закон Відемана - Франца, співвідношення Мотта. При цьому процеси розсіювання електронів враховано феноменологічно: середню довжину вільного пробігу апроксимовано степеневим законом. У Додатку наведено вирази для термоелектричних коефіцієнтів для 1D, 2D і 3D напівпровідників з параболічним законом дисперсії.

Індекс рубрикатора НБУВ: В371.21 в641 + В377.12 в641 + З85-01

Рубрики:

Наноструктури

Електропровідність. Електричний опір

Електроніка

Шифр НБУВ: Ж23042 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Сучасна модель переносу електронів і тепла Ландауєра - Датти - Лундстрома (ЛДЛ) резюмована в [1]: якщо зонна структура задана аналітично або чисельно, можна оцінити число мод провідності. Далі слід задатися моделлю для середньої довжини вільного пробігу. У підсумку можна обчислити термоелектричні транспортні коефіцієнти для 1D, 2D і 3D провідників будь-якого масштабу в балістичному, квазібалістичному або дифузійному режимах лінійного відгуку за наявності перепаду напруги й/або температури на кінцях провідника. Далі обговорено наступні питання в концепції ЛДЛ: біполярна провідність, теплопровідність масивних провідників, питома теплота й теплопровідність, дебаївська модель, розсіювання фононів, залежність граткової теплопровідності від температури, квантування теплопровідності. У додатку надано остаточні вирази для термоелектричних транспортних коефіцієнтів через інтеграли Фермі - Дірака для 1D, 2D і 3D провідників з параболічною зонною структурою й для 2D графена з лінійною дисперсією в балістичному й дифузійному режимах зі степеневим законом розсіювання.

Запропоновано аналітичний матеріал, що стосується стану справ в галузі вітчизняної фізики і науки в цілому, аналіз досягнень і тенденцій розвитку світової науки за останній період часу. Розглянуто проблеми реформування наукової галузі в Україні, її роль у розвитку економіки країни, її суспільне значення у взаємозв'язку з освітою для майбутнього України, ставлення до науки держави. Обговорено питання реформування Академії наук.

Наведено результати досліджень у радіотехнічній та суміжних галузях, за тематикою напрямів роботи секцій: радіотехнічні кола та сигнали, обчислювальні методи в радіоелектроніці, проектування, технологія та експлуатація радіоелектронної техніки, ультразвукова техніка, теорія та практика радіовимірювань, електродинаміка, пристрої надвисокочастотного діапазону та антенна техніка, телекомунікація, радіолокація, навігація, радіоелектроніка біомедичних технологій, мікроелектронна техніка, функціональна та наноелектроніка, захист інформації.

Досліджено питання професійно-прикладної фізичної підготовки студентів технічного ВНЗ спеціальності "мікро- та наноелектроніка". Під час констатувального експерименту установлено структуру та зміст професійно-прикладної фізичної підготовленості студентів досліджуваного напряму підготовки. Обгрунтовано та розроблено програму професійно-прикладної фізичної підготовки для студентів, які навчаються за освітнім напрямом "мікро- та наноелектроніка". За результатами формувального експерименту доведено її ефективність у розв'язанні поставлених завдань професійно-прикладної фізичної підготовки у напрямі формування високого рівня психофізичної готовності студентів до майбутньої професійної діяльності спеціальності "мікро- та наноелектроніка".