Выявлены дополнительные возможности для комплексного анализа двумерных покрытий (толщиной <1 нм или <10 ML), выращенных физическим осаждением в паровой фазе на подложке монокристаллического кремния. Рост покрытий проводили при двух режимах осаждения: низкотемпературном (при пониженной температуре пучка); и обычном (при повышенной температуре пучка). Покрытия, в том числе в виде чистого металла и силицидной смеси, и их границу раздела с подложкой анализировали методами Оже-электронной спектроскопии (ЭОС) и спектроскопии характерных потерь энергии электронов (СХПЭ). Для обеспечения обоих режимов осаждения, была разработана технология осаждения из ленточного источника. Традиционное использование ЭОС ограничено определением состава элементов, энергетической электронной структуры и толщины покрытия. А применение СХПЭ — определением типа фаз (по плотности валентных электронов) и стадий их образования. Одновременное использование обоих методов и выбор равной (и минимальной) глубины зондирования, ~2,5 нм (за счет установки энергии первичных электронов 300 эВ) обеспечили новые возможности для исследования субнанометровых и двумерных покрытий. В частности, стало возможным сопоставление состава покрытий и их плотности. Выбранная глубина зондирования позволила охватить также их границу раздела. При этом одинаковая глубина зондирования дала возможность использовать толщину покрытия, полученную из данных ЭОС, для анализа данных СХПЭ. Рассмотрены зависимости: а) энергии плазмонного сателлита Оже-пика в зависимости от толщины покрытия для анализа изменений электронной плотности в приграничном слое кремния; б) затухания Оже-сигнала, генерируемого маркерными атомами на границе раздела между покрытием и подложкой, для локализации мест адсорбции осажденных атомов; в) интенсивности и энергии пиков потерь в спектрах СХПЭ от энергии первичных электронов для профилирования состава покрытий по глубине. Использование двух функций затухания по глубине для двух глубин зондирования сделало возможным количественный Оже-анализ неоднородных по толщине покрытий. Все это позволило более полно охарактеризовать как сами двумерные покрытия, так и приграничный слой подложки, а также процессы их образования. В частности, впервые идентифицирован смачивающий нанофазный слой металла на кремниевой подложке, исследован процесс его образования и показано, как его состав зависит от режимов парофазного физического осаждения.

В работе рассматриваются вопросы построения численных моделей теплопереноса в многослойной наноструктуре AlAs/GaAs. Решение задачи ведется с использованием гибридного конечно-разностного-бессеточного метода на основе радиально-базисных функций. Проведено сравнение полученных решений для различных базисов, а также с нормализацией аппроксимирующей модели и без. Исследована возможность увеличения скорости расчетов за счет параллелизируемости вычислений, показано, что, используя многопроцессорные системы, можно добиться существенного роста производительности.

Разрешенные для клинического применения в нашей стране титановые сплавы широко используются в травматологии, челюстно-лицевой хирургии и стоматологии, в основном для изготовления различных эндопротезов и дентальных имплантатов, т.е. конструкций, внедряемых и устанавливаемых в костных и мягких тканях организма человека, способных как биоинтегрироваться, так и биоадаптироваться в тканях человеческого организма. В области медицинского материаловеденияи в частности в разработках изделий медицинского назначения на основе титана и его сплавов и различных покрытий на поверхности таких изделий успешно используются современные методы и современное оборудование, разработанные для электронной промышленности.

В данной работе методы исследования материалов и структур электроники, используемые применительно к медицинской технике и конкретно в разработке медицинских титановых эндопротезов, позволили разработать основы технологии получения оптимального микрорельефа на поверхности титановых эндопротезов, предназначенных для приживления в мягких тканях (т. е. фиброинтегрируемых) с биоактивным покрытием диоксида титана TiO₂ со структурой анатаза, полученным методом атомно-слоевого осаждения. В работе проведены исследования, направленные на выявление оптимальной обработки поверхности таких эндопротезов для достижения улучшенных фиброинтеграционных свойств при их использовании в челюстно-лицевой хирургии.

Показано, что высокая адгезия и фиброинтеграция между титановым эндопротезом и соединительной тканью достигаются при средней шероховатости поверхности (4—8) · 10² нм, среднеквадратичной шероховатости 5 · 10²—1 · 10³ нм, высоте профиля (3—6) · 10³ нм и толщине биоактивного покрытия порядка 10 нм.

В работе исследовано влияние процесса легирования железом и углеродом эпитаксиального слоя GaN на сапфире на особенности роста эпитаксиальных пленок и их дислокационную структуру. При исследовании использовались методы: масс-спектроскопия вторичных ионов, селективное химическое травление на сферических шлифах, а также однокристальная дифрактометрия. Показано, что легирование в процессе роста эпитаксиального слоя GaN углеродом может приводить к значительному уменьшения плотности дислокаций в эпитаксиальных слоях. Показано, что для образцов, легированных железом, характерно уменьшение количества коротких дислокаций, расположенных в объеме структуры, но образуется большое количество протяженных дислокаций, способствующих диффузии железа в рабочие области гетероструктур, что может отрицательно влиять на электрические параметры структур. В ходе работы предложена методика определения плотности дислокаций в эпитаксиальных пленках с использования двух схем селективного травления сферических шлифов, которая позволяет определять распределение плотности дислокаций по глубине эпитаксиальных пленок.

Получено дифференциальное уравнение второго порядка, включающее функцию распределения плотности подвижного заряда в компенсированном слое p—i—n-перехода диода на основе GaN. Решение уравнения выполнено численным методом с применением программы MathCad. Электрическое поле на границе легированного слоя и компенсированного слоя (КС) рассчитано из условия, что концентрация диффундировавших в КС электронов много больше концентрации неподвижных скомпенсированных ионов примеси. Электроны из сильно легированного слоя диффундируют в КС, оставляя в нем положительно заряженные ионы донорной примеси. Между слоями подвижных электронов и ионов создается электрическое поле e, которое дрейфовым потоком уравновешивает диффузионный поток. Заряженные слои подвижных носителей заряда экранируют внешнее электрическое поле. По результатам решения дифференциального уравнения построены диаграммы распределения электрического поля и потенциала в области пространственного заряда (ОПЗ) p—i—n-перехода на основе GaN с учетом влияния свободных носителей заряда. Показано, что на участке вольт-амперной характеристики, когда нарушается ее экспоненциальная зависимость, в компенсированном слое создается дрейфовое поле, ограничивающее рост прямого тока.

Рассмотрены новые разработанные наноматериалы и технологии их производства в качестве объектов интеллектуальной собственности (ОИС). Показана роль информационно-аналитической системы НИТУ «МИСиС» «Интеллектуальная собственность: охрана и коммерциализация» в правовой охране и коммерциализации результатов научно-технической деятельности». Одним из направлений деятельности НИТУ МИСиС является создание новых наноматериалов и технологий их производства. С целью коммерциализации новых наноматериалов и технологий их производства в НИТУ МИСиС разработаны предварительные технико-экономические обоснования по отдельным проектам, проведен расчет рыночной стоимости ОИС, в том числе и для постановки на баланс вуза для последующей их реализации потенциальным инвесторам. В разработке технико-экономических обоснований, расчете рыночной стоимости новых наноматериалов (как ОИС) принимают участие студенты-экономисты. Это позволяет на основе использования внутреннего потенциала вуза без дополнительного финансирования готовить технико-экономическое обоснование проектов, расчет рыночной стоимости ОИС, что представляет предметный интерес для потенциальных инвесторов. Рассмотрены преимущества и недостатки различных подходов в оценке объектов ОИС. В качестве примера ОИС в сфере наноиндустрии рассмотрена разработка новой технологии синтеза нанокомпозита FeCo/C. Проанализировано применение металл-углеродного нанокомпозита FeCo/C и обоснован выбор проектного решения по технологии его производства. Выполнено технико-экономическое обоснование проекта производства нанокомпозита FeCo/C и дана оценка рыночной стоимости разработанной технологии.

Редакционная статья