Наноматериалы и нанотехнологии
Изучены дефектные графитовые слои, полученные на начальных стадиях формирования вертикального графена методом химического осаждения из газовой фазы усиленной микроволновой плазмой (PECVD) толщиной ≈ 20 нм и ≈ 35 нм. Температурные зависимости проводимости образцов, измеренные в интервале от 2 К до 300 К, демонстрируют полупроводниковый характер. Установлено, что в образце толщиной 20 нм механизм электротранспорта обусловлен комбинацией вклада описываемого теорией двухмерных (2D) квантовых поправок (КП) к проводимости Друде в условиях слабой локализации, доминирующих во всем температурном интервале, и обычного зонного вклада с активационным механизмом составляющего ≈8% при комнатной температуре. При увеличении толщины до 35 нм наблюдается дополнительный механизм проводимости, описываемый теорией трехмерных квантовых поправок с вкладом≈ 1,6 % при Т = 300К. Показано, что активационный механизм, несмотря на свой малый вклад в проводимость, оказывает существенное влияние на температурное изменение проводимости при Т > 200 К, сопоставимое с величиной вклада механизма 2D КП.
Физические свойства и методы исследования
Рассмотрены электронные состояния плоских тонких квантовых колец прямоугольного сечения, толщина которых h, внутренний радиус Rin и внешний Rex связаны соотношениями ; далее мы будем называть их "квантовыми шайбами". Установлено, что такого типа узкозонные гетероструктуры в широкозонной матрице могут стать базовыми элементами для спинтронных систем. Их спектр во внешнем магнитном поле можно свести к единственному устойчивому уровню, все квантовые числа которого (спиновое в том числе) контролируются внешним полем. Это доказано как численными расчетами, так и приближенными аналитическими оценками, проясняющими механизм формирования такого состояния. Из-за сохранения незатухающего квантового тока и связанного с ним магнитного момента состояния эти более устойчивы, чем в идеальных квантовых точках с похожим спектром. Рассмотрены варианты изменения спинового состояния локализованного на шайбе электрона продольным магнитным полем.
В статье представлено теоретическое и экспериментальное исследование холодильного коэффициента термоэлектрических модулей, работающих в оптимальном рабочем режиме, т.е. имеющих максимально возможный холодильный коэффициент при требуемых холодопроизводительности и разности температур модуля. Были рассмотрены одно- и многокаскадные термоэлектрические модули, работающие в широком диапазоне разности температур. Показано, что для любой разности температур холодильный коэффициент оптимального многокаскадного термоэлектрического модуля превышает холодильный коэффициент оптимального модуля с меньшим числом каскадов. Стоит отметить, что это оказывается справедливым и для сравнительно малых разностей температур, для которых многокаскадные решения обычно не принимаются во внимание. Аналитические расчеты были сделаны без учета температурных потерь на теплопереходах, тепла Джоуля, выделяющегося на коммутации, а также температурных зависимостей термоэлектрических параметров. Однако при расчете реальных модулей все эти характеристики учитывались численно при помощи метода последовательных приближений. Результаты расчета показывают, что в области разности температур ΔT >50 K двухкаскадные модули более эффективны, чем однокаскадные. И чем ближе значение перепада температур ΔT к максимальному для однокаскадного модуля, тем существеннее становится разница в холодильном коэффициенте. Аналогичная картина наблюдается при сравнении двух- и трехкаскадных охладителей. При разности температур ΔT >70 K трехкаскадные модули имеют очевидное преимущество перед двухкаскадными. Проведено сравнение численных расчетов и данных измерений холодильных коэффициентов оптимальных двухкаскадного и однокаскадного охладителей при разности температур 50 К. Данные эксперимента находятся в хорошем согласии с расчетами. Результаты работы можно использовать при проектировании и оптимизации термоэлектрических модулей в реальных практических задачах с требуемыми ограничениями электрического потребления системы охлаждения.
Предложена технология облучения протонным пучком на КПТ “Прометеус” опухолей поверхностного типа с применением кольцевой ионизационной камеры, предназначенной для работы в режиме флэш-терапии. Кратко рассмотрена совместная работа кольцевой камеры и терагерцового (ТГЦ) датчика для конформного облучения поверхности биологического объекта. В работе используется предложенный ТГЦ-датчик для изучения поверхностного слоя мишени, при этом измеряются диэлектрические свойства изучаемой опухоли, комплексный коэффициент пропускания и показатель преломления в зависимости от частоты терагерцового излучения. Дополнительно предложенный метод можно применять для исследования диэлектрических свойств кристаллов и определения линий поглощения и окон прозрачности с помощью терагерцового спектрометра входящего в ТГЦ-датчик.
Описываемая технология напрямую связана с изучением состава материала, который облучается ТГЦ-датчиком. ТГЦ-датчик позволяет определить присутствие воды в облучаемой мишени при изучении спектров пропускания и отражения.
В работе потенциостатическим методом при скорости развёртки потенциала 2 мВ/с исследовано анодное поведение алюминиевого сплава AlFe5Si10, легированного галлием, в среде электролита NaCl. Зависимость изменения потенциала свободной коррозии от времени для исходного сплава AlFe5Si10 и сплавов с галлием показывают смещение потенциала в положительную область. При этом, потенциал свободной коррозии у сплава с 3,0 мас.% галлием имеет более положительное значение по сравнению с исходным сплавом. Отмечено, что рост концентрации галлия приводит к смещению потенциала свободной коррозии в область положительных значений. Добавка легирующего компонента (галлия) к сплаву AlFe5Si10 в средах электролита 0,03; 0,3 и 3,0%-ного NaCl сдвигает потенциалы коррозии и питтингообразования сплавов в положительную область значений. При этом потенциал репассивации также смещается в положительную область, что свидетельствует об улучшении пассивируемости образующихся питтинговых коррозионных очагов, в нейтральных средах. Показано, что с увеличением концентрации хлорид - иона в электролите NaCl наблюдается смешение в отрицательную область значений потенциалов свободной коррозии, питтингообразования и репассивации сплавов. Скорость коррозии сплавов не зависимо от их состава растёт с ростом концентрации хлорид-иона. Добавка галлия снижает скорость коррозии исходного сплава на 30–40 %. Сравнение электрохимических потенциалов изученных сплавов показывают возможность использования их в качестве протектора при защите от коррозии стальных конструкций и изделий.
ISSN 2413-6387 (Online)