При исследовании и применении кристаллов средней категории необходимо учитывать анизотропию их свойств, в частности оптическую анизотропию. Одним из проявлений оптической анизотропии является вращение плоскости поляризации (эффект гиротропии), которое наблюдается в направлении оптической оси таких кристаллов. Плоскость поляризации света может вращаться как по часовой стрелке, так и против неё. Для определения направления вращения плоскости поляризации могут быть использованы простые визуальные методы, основанные на исследованиях образцов в сходящемся поляризованном свете — наблюдения коноскопических фигур. В общем случае вид коноскопических фигур зависит от взаимного положения поляризаторов, длины волны света в системе, среза монокристалла, перпендикулярно к которому распространяется свет, толщины образца и величины двулучепреломления. Направление вращения плоскости поляризации можно определить по изменению вида коноскопической фигуры образца гиротропного кристалла, вырезанного перпендикулярно к оптической оси: изменение цвета центрального пятна при вращении анализатора, погасание центрального пятна при наблюдении коноскопической фигуры с использованием светофильтров, направление движения колец в монохроматическом свете, наблюдение фигур Эри. Коноскопическая картина в виде фигур Эри (четырехходовая спираль) возникает при наблюдении в сходящемся поляризованном свете комбинации из двух наложенных друг на друга образцов гиротропных кристаллов, вырезанных перпендикулярно к оптической оси, вращающих плоскость поляризации света в противоположных направлениях. Для использования этого метода необходим известный образец гиротропного кристалла, вырезанного перпендикулярно к оптической оси. По опыту работы в нашей лаборатории «Монокристаллы и заготовки на их основе» (НИТУ «МИСиС»), наиболее простым, оперативным и однозначным визуальным методом определения направления вращения плоскости поляризации является наблюдение фигур Эри.

Наноструктурирование термоэлектрических материалов (ТЭМ), полученных компактированием нанодисперсных порошков, является эффективным способом увеличения их термоэлектрической добротности за счет снижения фононной теплопроводности. Установлены оптимальные размеры структурных элементов наноструктурированных ТЭМ в интервале 10—100 нм, эффективно рассеивающих фононы со средней длинной свободного пробега, которые определяют максимальный вклад в процессы теплопереноса. Представлены способы и режимы синтеза, получены ТЭМ на основе: Bi₂Te₃; Sb₂Te₃; PbTe; GeTe и SiGe. Разработана технология получения нанодисперсных порошков ТЭМ с использованием шаровой планетарной мельницы. Определены оптимальные условия помола ТЭМ: диаметр размольных шаров 5 мм; соотношение массы шаров и ТЭМ 10 : 1; скорость вращения планетарного диска шаровой мельницы 400 об/мин; время помола 50 мин. Получены нанодисперсные порошки указанных ТЭМ. С помощью просвечивающей электронной микроскопии исследованы фазовый состав, тонкая структура и величина микродеформаций полученных нанодисперсных порошков ТЭМ. Установлено, что при разном времени помола порошков параметры решетки и, соответственно, состав ТЭМ не изменяются. Значения микродеформаций, вызванных механическим воздействием на ТЭМ, с увеличением времени помола порошков изменяются незначительно. Для всех исследованных ТЭМ, кроме PbTe, достигнуты минимальные размеры областей когерентного рассеяния в порошках на уровне 14—29 нм. Для PbTe эти размеры значительно больше и составили 84—87 нм. 

Рассмотрена проблема выращивания высокоомных малодислокационных трубчатых монокристаллов кремния для непланарных технологий изготовления эпитаксиальных p—n-переходов и производства силовых полупроводниковых приборов нового поколения. Обсуждены возможности выращивания объемных профилированных кристаллических изделий методом Степанова, применение которого основано на использовании формообразователей различных конструкций. В том числе, обсуждены недостатки применения формообразователей, связанные с загрязнением расплава инородными частицами и примесями. Основное внимание уделено применению оборудования, реализующего кристаллический рост из расплава без формообразователя по методу Чохральского. Дан предварительный анализ процессов термомеханики применительно к существующему и хорошо отлаженному процессу выращивания методом Чохральского поликристаллических сильно дислокационных кремниевых труб большого диаметра для эпитаксиальных реакторов. Отмечено, что для выращивания трубчатых малодислокационных монокристаллов кремния малого диаметра требуется существенная модернизация стандартного теплового узла, которая в данной работе реализована применительно к установке «РЕДМЕТ-10» для метода Чохральского. С помощью компьютерного моделирования проведен расчет процессов термомеханики в такой модернизированной установке. Выполнена характеризация параметров выращенных трубчатых монокристаллов кремния, дана оценка их пригодности для изготовления силовых полупроводниковых приборов по непланарной технологии.

В работе представлены результаты моделирования процесса глубокой очистки теллура, основанного на использовании разработанного авторами способа рафинирования и выполненного на базе анализа термодинамического состояния технологического узла с применением программного продукта SolidWorks программы Flow Simulation. Способ осуществляется в устройстве с вертикальным герметичным реактором, размещённым внутри многозонного термического блока, и основан на комбинировании в едином технологическом процессе последовательно выполняемых этапов: фильтрации расплава теллура с одновременной его вакуумной дегазацией и дополнительной очисткой контактом со слоем оксида очищаемого элемента; первичной дистилляции; дегазации расплава с удалением легколетучих примесей в конденсатор в условиях низкого вакуума; повторной дистилляции в условиях динамического вакуума: разливкой на необходимые заказчику навески и их последующую кристаллизацию. В основу проведения расчётов положены экспериментальные материалы, позволившие установить граничные условия математической модели, применяя предыдущий опыт работ с программным продуктом. При вычислении профилей температуры  учитывали все виды теплопереноса в системе, массо-габаритные характеристики элементов системы и физико-химические свойства очищаемого теллура, материалов оснастки и среды в реакторе. Граничными условиями при проведении тепловых расчётов выбраны температурные режимы проведения этапов технологического процесса с фиксированными температурами в локальных точках оснастки, в которых устанавливались датчики температуры, соединённые с ПИД-регуляторами. В процессе моделирования технологических особенностей способа оптимизированы и скорректированы режимы процесса и конструктивные элементы оснастки аппаратуры. Авторами разработана и изготовлена опытные модели технологической и имитационной оснастки, измерение тепловых полей по которой показал хорошую корреляцию с математической моделью. Проведённая на основе моделирования модернизация оборудования и корректировка параметров процесса позволили провести физические эксперименты по очистке теллура марки Т-у до чистоты 99,99992 мас. % по 30 основным примесям с выходом готового продукта не менее 60%.

В работе исследовалось влияния глубоких уровней, образующихся на границе раздела SiON/AlGaN при воздействии азотной плазмы в процессе осаждения пленки SiОN, на электрические параметры структур SiОN/АlGaN/GaN. Проведены измерения концентрации и подвижности свободных носителей в 2DEG и емкостных параметров структур. Экспериментально установлено, что кратковременное воздействие азотной плазмы (25 и 50 с) не меняет концентрацию сводных носителей в 2DЕG, но приводит к уменьшению величины их подвижности. Рассчитана величина заряда, который может образоваться на границе SiON/AlGaN. С помощью С–V-измерений экспериментально показано, как изменяется заряд в системе SiОN/АlGaN/GaN в процессе одного цикла измерений при разных диапазонах напряжения. На основе рассмотрения зонных диаграмм системы предложены возможные объяснения процессов перераспределения заряда в анализируемой системе при определенных воздействиях.

Рассмотрен механизм образования пленкообразующей среды при высокочастотном напылении пленок титаната бария стронция (Ba_xSr_1-xTiO₃) в кислороде. Исследование пленкообразующей среды методом масс-спектрометрии показало, что при распылении Ba_xSr_1-xTiO₃ в кислородной плазме энергия ионов кислорода 10^-17—10^-16 Дж достаточна для перевода многоатомных молекул с поверхности в газовую фазу и недостаточна для разрушения молекулы на составные компоненты как в веществе мишени, так и в газовой фазе. Анализ масс-спектров показал, что в диапазоне напряжений 450—550 В, в газовой фазе регистрируются ионизированные частицы с массовым числом 190—200, близкие к молярной массе соединения Ва_0,8Sr_0,2TiO_3±х. Выращенные поликристаллические пленки по химическому составу аналогичны составу мишени Ва_0,8Sr_0,2TiO₃. При увеличении напряжении смещения в пленкообразующей среде вместе с Ва_0,8Sr_0,2TiO_3±х регистрируются ионы с более низкими массами, причем концентрация числа ионов с низкой массой увеличивается с возрастанием напряжения смещения, а сформированные поликристаллические пленки, наряду с Ва_0,8Sr_0,2TiO₃, содержат соединения ВаTiO₃, SrTiO₃, ВаO и SrO. Показана динамика образования пленкообразующей среды при напылении пленок Ba_0,8Sr_0,2TiO₃. Установлены параметры высокочастотного разряда, условия и режимы, необходимые для воспроизводимого выращивания пленок Ba_xSr_1-xTiO₃.

Проведены теоретические расчеты для многослойной защиты цифрового детектора получения изображений. При конструировании интегрирующих электродов и сенсорных ячеек многофункционалной ионизационной камеры (МИК), были применены материалы и способы применяемые для создания микроэлектронных технологий. Рассмотрен принцип работы МИК для регистрации профилей импульсных условных спотов от нейтронного генератора. В основе принципа работы камеры МИК лежит взаимодействие интегрирующих электродов и сенсорных ячеек. Сенсорные ячейки состоят из 16 падов, сигналы с которых поступают в импульсном режиме синхронно с поступающим триггерным сигналом. 16-и канальная плата интегратора (16КПИ) обрабатывает поступающие на вход сигналы и отправляет их на схему контроля обнаружения отклонение (СКОО). При обнаружении отклонений от заданных параметров, СКОО немедленно отключает нейтронный генератор. Рассмотрена принципиальная схема 16 канального зарядовочувствительного усилителя производящего обмен информацией между камерой МИК и компьютером. Приводятся временные диаграммы прохождения сигналов на примере одного канала 16КПИ. Камера МИК вместе с каналом нейтронного пучка и многослойной защитой предназначена для нейтронной терапии. Предложены варианты композиционной многослойной защиты терапевтического канала на основе источника нейтронов на базе нейтронного генератора НГ-24. Конструкция канала построена на основе расчетов Монте-Карло на примере подобранных защитных материалов — воды, тиваробора и вольфрама. Предложено использовать камеру МИК для контроля дозных профилей нейтронных пучков. 

Директор ИОФ РАН член-корреспондент РАН Сергей Владимирович Гарнов, заместитель директора по научной работе доктор физико-математических наук Владимир Витальевич Глушков и заведующая лабораторией «Фианит», доктор технических наук Елена Евгеньевна Ломонова Указом Президента Российской Федерации № 290 от 18.05.2022 за большой вклад в развитие науки и многолетнюю добросовестную работу награждены Медалью Ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени!