Информационный бюллетень перспективные технологии icon

Информационный бюллетень перспективные технологии



Смотрите также:
Информационный бюллетень перспективные технологии...
Информационный бюллетень перспективные технологии...
Информационный бюллетень перспективные технологии...
Информационный бюллетень перспективные технологии...
Информационный бюллетень перспективные технологии...
Информационный бюллетень Национальной контактной точки по тематическому направлению «Нанонауки...
Информационный бюллетень самара...
Перспективные школьные технологии...
Информационный бюллетень информационный бюллетень...
Информационный бюллетень новых поступлений...
Информационный бюллетень новых поступлений...
Информационный бюллетень новых поступлений №1, 2007 г...



скачать

Информационный бюллетень

перспективные технологии


наноструктуры сверхпроводники фуллерены

http//perst.isssph.kiae.ru


Том 7, выпуск 20 30 îêòÿáðÿ 2000ã.


В этом выпуске:


È äàëåå ...







3

Нанотрубки для электродов в газоразрядных устройствах




Транзисторный эффект в углеродной нанотрубке













4

Как убрать дислокации из гетероэпитаксиальной пленки

5

Нетрадиционные методы формирования наноструктур













5

Материалы с GMR эффектом и их применение



















7

Есть 19мкм, как сделать больше?




Висмут демонстрирует квантовые эффекты




Сверхтекучесть в квантовых ямах








8

Пособие по написанию зарубежных грантов













8

^ 4 – 8 декабря 2000 г. Санкт-Петер-бург. Вторая всероссийская молодёжная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике










^ 30 July - 3 August 2001. EP2DS, Prague










НФЕРЕНЦИИ

^ НОВОСТИ ФИЗИКИ


























О сверхпроводимости в k-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Br

С момента открытия сверхпроводимости органических материалов более 20 лет назад основной задачей было исследование природы сверхпроводящего состояния в них. Соседство сверхпроводящей и антиферромагнитной фаз на диаграмме “давление-температура” привело к предположению, что сверхпроводимость обусловлена взаимодействием электронов с антиферромагнитными флуктуациями [1,2]. Эта точка зрения получила косвенную поддержку после обнаружения ряда необычных свойств у ВТСП-купратов и сверхпроводников с тяжелыми фермионами, для которых также имелись основания говорить о нефононном механизме сверхпроводимости. Было поставлено множество экспериментов, призванных решить вопрос о симметрии параметра сверхпроводящего порядка в органических сверхпроводниках (прежде всего – в квазидвумерных системах), а именно – о наличии или отсутствии нулей параметра порядка на поверхности Ферми. Результаты этих экспериментов оказались крайне противоречивыми [3-6].

В недавней работе [7] ученых из университетов Карлсруэ, Штутгарта и Хейдельберга (Германия) были выполнены тщательные измерения удельной теплоемкости C квазидвумерного органического сверхпроводника k-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Br в сверхпроводящем (B=0) и нормальном (B=14Тл) состояниях. Зарегистрирована четкая аномалия C(T) при Tc=11.5K. Ее величина и электронный вклад Ces в C хорошо описываются в рамках теории БКШ для сверхпроводников с сильной электрон-фононной связью. Константа электрон-фононного взаимодействия l»2.5. Особо подчеркивается, что температурная зависимость Ces(T) при T<<Tc является экспоненциальной, что говорит об отсутствии нулей у параметра порядка.

  1. R.H.McKenzie, Science, 1997, 278, p.820

  2. J.Schmalian, Phys. Rev. Lett., 1998, 81, p.4232

  3. T.Ishiguro et al., Organic Superconductors, 1998

  4. J.Wosnitza, Physica 1999, C 317-318, p.98

  5. J.M.Schrama et al., Phys. Rev. Lett., 1999, 83, p.3041

  6. A.Carrington et al., Phys. Rev. Lett., 1999, 83, p.4172

  7. H.Elsinger et al., Phys. Rev. Lett., 2000, 84, p.6098

Сверхпроводниковые магниты для физики
высоких энергий


Магниты для ускорителей

Применение сверхпроводниковых магнитов для ускорителей началось еще в конце 60-х годов. И именно для этих целей потреблялась максимальная часть производящихся сверхпроводящих проводов. Магниты управляли пучком частиц в ускорителях и использовались в детекторах частиц. В последние годы крупным потребителем сверхпроводников стал ЦЕРН со своим проектом


большого адронного коллайдера (LHC): 27-ми километровый тоннель будет оборудован 1200 дипольными (каждый длиной 15м) и 400 квадрупольными (длиной 4м) сверхпроводниковыми магнитами. Для этих магнитов (поля до 8.4Тл) используется NbTi кабель с охлаждением до 1.8К, а всего для их изготовления потребуется 50000км NbTi проводов. Заказ на их производство с бюджетом 130 млн. долл. распределен между производителями всего мира. И это еще не весь сверхпроводниковый заказ ЦЕРН'а. Две новые детекторные системы (CMS и ATLAS) для LHC также используют сверхпроводниковые магниты: CMS – гигантский соленоид (4Тл) диаметром 6м и длиной 13м; ATLAS – тороидальная катушка с периметром 26м.

Недавно стартовали и попытки использовать ВТСП провод для магнитов будущих ускорителей. К реализации проекта первой модели ВТСП катушки для "очень" большого адронного коллайдера (VLHC) приступила Lawrence Berkeley Lab. (LBL). Предполагается использовать круглые Bi(2212) провода (4.4кА/0Тл/4К).

^ Сверхпроводники в установках термоядерного синтеза

Небольшой реактор с магнитным удержанием плазмы, Tore Supra (Cadarache, Франция), успешно используется для различных плазменных экспериментов уже в течение 10 лет. Сверхпроводящие магниты Tore Supra изготовлены из NbTi сплава и охлаждаются до 1.8К. Однако, интерес представляет изучение плазмы в системах больших размеров. В настоящее время в разной степени готовности находятся пять таких систем – две стеллараторного типа и три – типа токамак. Стелларатор “Large Helical Device” (LHD) в Национальном институте ядерного синтеза (Toki, Япония) находится в рабочем состоянии около 2 лет. В его составе 5 сверхпроводящих (NbTi) катушек различного типа с рабочими температурами 1.8К (9.2Тл) и 4.2К (6.9Тл). Второй стелларатор, “Wendelstein 7-X”, с максимальным 6Тл полем в сверхпроводящих (снова NbTi) катушках находится в стадии конструирования в Институте Макса Планка (Greinswald, Германия).

Что касается токамаков, то наиболее активно продвигается проект ITER (International Thermofusion Experimental Reactor). Среди его участников – Россия, Европейский Союз, Япония. Его инженерный проект был разработан еще в то время, когда среди участников были и США. В связи с выходом США из кооперации было решено модернизировать проект для минимизации стоимости самой машины за счет снижения некоторых рабочих параметров, не приводящих к существенным потерям цели – проверить поведение плазмы на больших машинах с высокими магнитными полями. В модернизированной машине будет использована тороидальная катушка высотой 12м (поле 12Тл – Nb3Sn) и полоидальная диаметром 25м (NbTi). Предварительные верификационные эксперименты (и очень обнадеживающие) на прототипах катушек меньшего размера были проведены в Институте атомной энергии (JAERI, Naka, Япония).

Параметры ВТСП проводников пока не удовлетворяют требованиям к магнитам для экспериментов по термоядерному синтезу. Однако всерьез рассматривается вопрос об использовании ВТСП токовводов в проектах ITER и W7-X, если к нужному моменту они достигнут подходящих параметров – токи от 20 (W7-X) до 60кА (ITER).

^ Магнитно-резонансная томография для медицинской диагностики

Эта область применений уже многие годы формирует самый большой рынок сверхпроводниковых магнитов и систем охлаждения для них. Ежегодные продажи – около 1300 томографов общей стоимостью около 1.7млрд. долл. (это составляет 80% от всех продаж сверхпроводниковых устройств). Томографы потребляют несколько десятков тысяч км NbTi проводников в год. Применение ВТСП материалов в градиентных и считывающих катушках позволило увеличить разрешение томографической системы даже в относительно низких полях. В настоящее время 60% сверхпроводниковых томографов имеют магнитные поля от 1 до 1.5Тл, остальные – 0.5Тл и ниже.

Первый экспериментальный томограф с ВТСП (Bi-2223) катушками построила Oxford Insruments (Англия) совместно с Siemens (Германия) в 1998 году. Это - открытая система С-формы с полем 0.2Тл в камере пациента и 1Тл на обмотке. ВТСП провода для магнитов поставили NST и VAC. Охлаждение осуществлялось однокаскадным криохолодильником Джифорда-Макмагона. Система лишь демонстрирует потенциальные возможноссти ВТСП магнитов для томографов. Для конкуренции с НТСП магнитами необходимо снизить стоимость ВТСП проводов до 50 долл/кА·м, а также стоимость криохолодильников. В случае успеха рынок ВТСП томографов для медицинской диагностики значительно вырастет и станет стабильным. Фактически эти же томографы можно будет использовать для контроля качества товаров, в частности, продуктов питания.

^ Магниты для ЯМР спектроскопии

ЯМР спектрометры высокого разрешения для исследований в химии и биологии представляют специфичный, но быстро растущий рынок для сверхпроводников. В настоящее время такие установки выпускаются на резонансную частоту 800МГц (поле 18.8Тл). В финальной стадии находятся разработки 900МГц (21.15Тл) спектрометров - эта частота и поле фактически означают верхний предел для НТСП материалов. Попытки построить 1000МГц систему (поле 23.5Тл) предпринимаются в Японии (NRIM – National Research Inst. Metals), США (NHMFL - National High Magnetic Field Lab.) и Германии (Forshungszentrum Karlsrue GmbH). В такой системе одна из обмоток магнита изготавливается из ВТСП многожильных лент Bi-системы (2212 и 2223), охлаждаемых до низких температур. В Японии и США уже проводились испытания небольших ВТСП катушек в качестве вставки. NHMFL использовала 3Тл концентрическую систему катушек с 16мм внутренним зазором, обеспечивая поле 21Тл во внешнем поле 19Тл. NRIM в катушке с 48мм зазором достигла поля 23.48Тл во внешнем поле 21.7Тл. Путь от этих небольших катушек к катушкам практически значимых размеров очень труден из-за необходимости обеспечения для ЯМР спектроскопов высокой однородности и временной стабильности поля. Однако, достижение положительного результата оправдает любые усилия.

^ Магниты для промышленных целей

В промышленности магниты применяются для выращивания монокристаллов и магнитной сепарации минералов. Сдерживание широкого применения сверхпроводниковых магнитов для этих целей связано со сложностью систем охлаждения. Ситуацию может изменить стартовавшее недавно производство криохолодильников без использования жидкого гелия (cryogenic-free). Именно благодаря этим криохолодильникам достигнут значительный прогресс в продвижении ВТСП токовводов и НТСП соленоидов (10Тл в рабочем зазоре 100мм и 14Тл при 25мм зазоре), а также продемонстрированы потенциальные возможности ВТСП магнитов Bi-системы (например, магниты с полями 4Тл и 7Тл в зазоре 80мм, изготовленные ф. Sumitomo). Однако о коммерческой ценности последних можно будет говорить только при значительном снижении стоимости ВТСП проводов. Что касается сепарации минералов, в частности для очистки каолина от металлической примеси, то сейчас в мире действуют 17 установок (каждая стоимостью в диапазоне 2-5млн. долл.) с НТСП магнитами. В США при поддержке Министерства энергетики стартовали также и проекты ВТСП сепараторов (ф. Carpco и упомянутая выше лаборатория NHMFL).

^ ВТСП токовводы

Наиболее надежное в коммерческом плане ВТСП изделие – токовводы с использованием криохолодильников. Для их изготовления используются стержни, трубки и ленты Bi-2212, а также плавленые текстурированные Y-123 стержни. Многие фирмы получили значительные заказы на поставку ВТСП токовводов (токи в диапазоне от 13 до 60кА) для проекта LHC.

^ Supercond. Sci. Technol., 2000, 13, p.456




Нанотрубки в качестве электродов в
газоразрядных устройствах


Благодаря уникальным эмиссионным характеристикам углеродные нанотрубки оказались эффективными в качестве покрытия электродов в газоразрядных устройствах, используемых для защиты телекоммуникационных сетей от избыточного напряжения. Обычно для таких целей используется газоразрядная трубка, заполненная смесью инертных газов. При больших избыточных напряжениях, вызванных, например, прохождением молнии, между двумя электродами газоразрядной трубки происходит электрический пробой, приводящий к шунтированию трубкой больших токов, и нарушений в телекоммуникационной сети не происходит. Подобные устройства, обладая рядом преимуществ в сравнении с твердотельными аналогами, все же не лишены недостатков (большой разброс напряжений пробоя, значительные флуктуации напряжения на электродах при пробое). Для преодоления указанных недостатков группа исследователей из Университета Северной Каролины (США) совместно с рядом промышленных компаний предложили заменить металлические электроды на электроды, содержащие углеродные нанотрубки. Однослойные нанотрубки (диаметром 1–2нм, свернутые в жгуты диаметром 15–30нм) синтезировали методом лазерной абляции с последующей ультразвуковой очисткой и фильтрацией. Затем их наносили на стандартный электрод - молибденовый диск диаметром 1.8см. Благодаря эффекту увеличения электрического поля в окрестности головки нанотрубки, уже при достаточно низких значениях электрического поля возникала электронная эмиссия. Содержание нанотрубок в материале электрода составляло 80-90%, а в качестве основных примесей присутствовали графитовые наночастицы и остатки кобальтового и никелевого катализаторов. Этот модифицированный электрод использовали в качестве катода газоразрядной трубки. Сравнение пробойных характеристик стандартной газоразрядной трубки с трубкой, катод которой был покрыт слоем нанотрубок, проводили при межэлектродном расстоянии 1мм и давлении буферного газа (Ar, Ne) 15Тор. Модифицированная трубка обеспечила снижение среднего напряжения пробоя на 30% и уменьшение разброса его значений в 4 – 20 раз.

Appl. Phys. Lett, 2000, 76, p.1668

Транзисторный эффект в углеродной нанотрубке

В общем случае, углеродная нанотрубка ведет себя как полупроводник с шириной запрещенной зоны, зависящей от ее диаметра и хиральности (угол ориентации графитового слоя по отношению к оси нанотрубки). Естественным является стремление исследователей создать на основе такой полупроводниковой нанотрубки транзистор, поскольку в случае удачи размер такого прибора оказался бы более чем на два порядка меньше существующих полупроводниковых транзисторов на основе p-n переходов. Надежды на успех в создании такого транзистора основаны на результатах выполненных недавно экспериментов, в которых удалось управлять проводимостью нанотрубки, прикладывая к затвору напряжение смещения различного знака и величины. Отрицательное смещение вызывает образование дырок и открытие затвора, в то время как положительное смещение подавляет образование дырок и вызывает запирание тока. Сопротивление нанотрубки в запертом состоянии может в миллионы раз превышать значение, соответствующее открытому состоянию (аналогично МОП структуре). Насыщение тока проводимости нанотрубки обусловлено конечным сопротивлением контактов. Описанная картина явлений нашла свое подтверждение в экспериментах, выполненных в Lawrence Berkeley Lab. (США). Напряжение смещения подавалось через наконечник сканирующего зондового микроскопа.

^ Physics World, June 2000, p.31



Как убрать прорастающие дислокации из гетероэпитаксиальной пленки

Как известно, гетероэпитаксиальный рост неизбежно сопровождается образованием дислокаций, если толщина пленки превышает некоторую критическую. Критическая толщина (hc) зависит от рассогласования периодов решетки пленки (af) и подложки (as) f = (af–as)/as и согласно модели Мэтьюза hc ~ 1/f. Дислокации в пленке с h>hc можно разделить на два класса: а) дислокации несоответствия, которые лежат в границе раздела пленка-подложка и компенсируют рассогласование параметров решетки; б) прорастающие дислокации, которые пронизывают пленку и оканчиваются на ее поверхности. Чаще всего каждая дислокация несоответствия сопровождается парой прорастающих дислокаций, так что их плотности взаимосвязаны. Если активная область прибора формируется в объеме пленки, то именно прорастающие дислокации портят все дело и борьба с ними представляет одно из актуальных направлений в технологии.

Очевидный способ избавления от обоих типов дислокаций состоит в использовании пленок докритической толщины. К сожалению, на практике это возможно далеко не всегда из-за малости hc при больших f. Отсюда – активные поиски способов увеличения hc при заданном f. В настоящее время в ходу три способа:

  • уменьшение площади подложки, т.е. выращивание пленки на мезапьедесталах, предварительно сформированной фотолитографией и травлением;

  • использование в качестве подложки тонкой мембраны, закрепленной на подложке в нескольких точках по периферии; при этом упругие деформации при росте перераспределяются в системе таким образом, что пластическая релаксация (образование дислокаций) происходит в подложке, а не пленке;

  • изготовление буферных слоев переменного состава, за счет которых параметр решетки плавно (или ступенчато) изменяют от as до af.

Все перечисленные способы, как видно, используют соответствующие процедуры либо до, либо в процессе выращивания. Возникает, однако, интересный вопрос: а можно ли убрать прорастающие дислокации из уже выращенной пленки? Принциально это возможно, если дислокационная линия расположена вблизи свободной поверхности, которая притягивает к себе дислокации за счет сил изображения. При этом, чтобы обеспечить дислокации необходимую подвижность, кристалл придется нагреть. Диапазон действия сил изображения, однако, невелик, и можно рассчитывать на удаление дислокаций лишь из тонкой прослойки вблизи поверхности. В целом же, ситуация выглядит достаточно безнадежной, потому что создать условия, при которых большинство прорастающих дислокаций оказались бы вблизи свободной поверхности, фактически невозможно.

В этой связи совершенно неожиданными и важными являются результаты недавно опубликованной работы исследователей из Университета штата Коннектикут. Использовались гетероструктуры ZnSe/GaAs(100) (f=0.27% при 300K, hc=40нм), выращенные методом газофазной эпитаксии из металлоорганических соединений. Толщина пленки ZnSe составляла 200-600нм при плотности прорастающих дислокаций около 107см-2. В пленке формировались квадратные мезаструктуры (длина стороны 3-70мкм, ширина промежутка 20мкм, высота 50-600нм), которые отжигались в атмосфере водорода при 600°С в течение 30 минут. В качестве травителя для выявления дислокаций использовали раствор брома в метаноле (0.4%). Наблюдение дислокационных ямок травления показали, что при высоте мезы 300нм и больше происходит полное удаление прорастающих дислокаций из мезаструктур размером 70мкм´70мкм! Измерения на контрольных образцах свидетельствуют о том, что по отдельности отжиг и формирование мезаструктур не приводят к удалению дислокаций. Механизм наблюдаемого эффекта до конца неясен, но авторы полагают, что выход на боковую поверхность мезы прорастающих дислокаций, расположенных вблизи этой поверхности, может нарушить баланс сил, действующих на дислокации, удаленные от боковой поверхности, и стимулировать их скольжение к ней.

Таким образом, на примере гетеропары ZnSe/GaAs показана возможность удаления прорастающих дислокаций из гетероэпитаксиальной пленки путем формирования мезаструктур определенной высоты с последующим отжигом.

^ Appl. Phys. Letters, 2000, 77 (16), p.2524-2526, 16 Oct.

Нетрадиционные методы формирования наноструктур

В журнале Chemical Reviews (1999, 99, No 7) представлен обстоятельный обзор (включающий 285 ссылок) по нетрадиционным методам формирования наноструктур. К их числу относятся

  • литография с использованием фотонов, частиц и СЗМ зондов;

  • воспроизведение рисунка с шаблона (или прессформы) через физический контакт;

  • молекулярная самосборка

  • осаждение по шаблону;

  • принудительное уменьшение сформированных размеров.

Так как многие из перечисленных методов появились совсем недавно, некоторые их характеристики – точность воспроизведения, плотность дефектов, разрешение, скорость и стоимость пока еще точно не определены, но общее представление о них можно составить из приводимой Таблицы.

Таблица. Методы формирования нанорисунков и характерные ограничения

Способы формирования рисунка, применяя:

Получены размеры элементов

Ограничения, присущие данному методу

Способы преодоления ограничения

Фотоны: УФ, глубокий УФ, крайний УФ, рентгеновские лучи

< 100нм

Дифракция, глубина фокуса

Контактный режим, близкопольное
экспонирование, нелинейные фоторезисты.

Частицы: электроны и ионы

50нм

Электростатистические взаимодействия, последовательная запись, малое поле записи.

Проекционная
запись, матрица источников

Нейтральные атомы

Матрица отверстий диаметром 70нм

Длина волны Де Бройля




АСМ, СТМ, близкопольный сканирующий оптический микроскоп

Ширина линий 30нм

Последовательная запись, малое поле записи

Матрицы зондов

Физический контакт: печать,
прессование, штамповка

Ширина канавок в золоте 35нм, промежутки 350нм, ширина линий 60нм, высота 50нм.

Силы Ван-дер-Ваальса, скорость заполнения капилляров, адгезия пресса и копии

Раствор с малым коэффициентом вязкости, модификация поверхности

Самосборка: поверхностно-активные системы, блок-сополимеры, кристаллизация
протеинов и коллоидов

Матрицы столбиков и отверстий диаметром менее 20нм;

50-300нм

Контроль за упорядоченностью, размером доменов и плотностью дефектов




Осаждение: выращивание на
сколотых краях, теневое испарение




Недостаточная гибкость в формировании рисунков и изготовлении масок или шаблонов.




Принудительное уменьшение размеров: сжатие эластомерных шаблонов или прессфор; управляемое реактивное нанесение (spreading)

С 1мкм до 200нм

Недостаточная гибкость в формировании рисунков; воспроизводимость




Новейшие технологии:
близкопольная фазосдвигающая фотолитография,
топографически управляемая фотолитография,
топографически управляемое травление.


100нм


200-50нм


ширина канавок

50нм


Дифракция


Дифракция








Материалы с гигантским магниторезистивным эффектом и их применение

Магниторезистивный эффект в тонкопленочных структурах заключается в том, что сопротивление магнитных пленок в магнитном поле зависит от относительной ориентации магнитных моментов в соседних ферромагнитных пленках, разделенных немагнитной прослойкой. Недавно открытый гигантский магниторезистивный (ГМР) эффект, определяемый отношением Rmax-Rmin/Rmin (где Rmin и Rmax – сопротивления магнитных пленок при параллельной и антипараллельной ориентациях магнитных моментов в слоях) достигает десятки процентов при комнатной температуре. ГМР эффект наблюдается в:

  • многослойных структурах, содержащих нанослои из ферромагнитных материалов и их сплавов Fe, Ni, Co, чередующихся с нанослоями из благородных металлов Cu, Ar, Au;

  • гранулированных пленках, изготовленных из несмешивающихся магнитных и немагнитных полупроводников;

  • многослойных спин-вентильных (два тонких магнитных слоя, разделенных тонким (25Å-30Å) ñëоем Cu) и спин-туннельных структурах (два тонких ферромагнитных металлических слоя, разделенных тонким диэлектрическим слоем);

  • магнитных сэндвичах – спин-вентильные структуры без пиннингового слоя.

Кроме гигантского магнитосопротивления ГМР материалы характеризуются еще двумя параметрами, важными для практического использования: полем насыщения (магнитное поле, при котором магнитосопротивление достигает максимального значения) и чувствительностью (изменение сопротивления в полях, меньших поля насыщения).


^ Таблица 1. Типичные значения основных параметров ГМР материалов

Магнитные среды и структуры

Магнитосопротивление,

Rmax-Rmin/Rmin , %

Поле насыщения,

Э

Чувствительность, %, Э

Материалы, обладающие анизотропным ГМР эффектом

2

5-20

0.4

Многослойные структуры

10-80

100-2000

0.1

Гранулированные пленки

8-40

800-8000

0.01

Спин-вентильные структуры

5-10

5-50

1.0

Спин-туннельные структуры

10-25

5-25

2.0

Сэндвичи

5-8

10-40

0.5

Материалы с эффектом колоссального магнитосопротивления (манганиты - LaSrMnO3, LaCaMnO3 и другие)

100 при Т<<300К

1000

0.1

Монокристаллические пленки Bi толщиной 20мкм

250 при 300К

380000 при 5К




0.2 при 300К

^ Таблица 2. Свойства ГМР материалов в приборных структурах

Структура

Устройство

Параметры, DR/R, %

Примечания

Исследователь

Co/AlGaAs (сверхрешетка из Co полосок шириной 200нм, высотой 120нм, периодом 500нм на поверхности гетероструктуры (AlGaAs)

Магнитные датчики ЗУ

~1000 (4К, 100мТл)
~1 (300К)

Сильная угловая зависимость ГМР: большой гистерезис (возможна оптимизация структуры со значительным увеличением ГМР)

Univ. Nottingham (Великобритания) [1]

Многослойные структуры NiFeCo/Cu(Ag)

Датчики

8 (300К)

Высокое отношение сигнал/шум

Univ. Manchester (Великобритания) [3]

Многослойные структуры FeNi/Co/Cu(Ag) (несвязанные системы)

Магнитные головки считывания/записи

Несколько %
(5-50Гаусс)




[4]

Многослойные структуры NiFe/Cu

Записывающие головки

9.5;
полевая чувствительность 0.44%/Э

Контроль структуры слоев и химического состава пограничных областей могут увеличить DR/R

Lawrence Livermore National Lab. [5]

Многослойные структуры FeNi/Cu/NiFe

Сенсорные устройства

10 (300К; поле насыщения
~ 1000Э)




Inst. Microelectronics (Румыния) [6]

Многослойные структуры CoFe/Cu

Сенсорные устройства

~20 (поле насыщения 100-20Э)


~30


Структура CIP (current in plane)


Структура CPP (current perpendicular plane)

Fijitsu Lab. Ltd. [7]

Многослойные структуры Cu/пермаллой на стеклянной ножке

Магнитные датчики для автомобильных систем контроля

10 (295К);
отсутствие гистерезиса;
поле насыщения <125Э;
чувствительность 0.17%/Э)

Чувствительность 0.17%/Э сохраняется при 200°C отжиге в течение 15 мин.

Univ.

Bielefeld

(Германия) [8]





Несмотря на некоторые преимущества материалов с колоссальным магнитосопротивлением (большие значения Rmax-Rmin/Rmin) ГМР материалы ближе к практическому применению. Энергонезависимость, неограниченный срок службы, радиационная стойкость, широкий температурный диапазон, высокая чувствительность к магнитным полям, присущие ГМР элементам, делают их исключительно привлекательными для широких областей применения. Однако, необходимо решить еще целый ряд проблем для реального улучшения рабочих характеристик устройств на их основе [9-13]:

  • для считывающих головок - в 2-3 раза повысить чувствительность;

  • для жестких дисков и запоминающих устройств с произвольной выборкой – увеличить скорость и плотность записи до 100Г/с;

  • для изоляторов – повысить напряжение пробоя до 4кВ и скоростные характеристики в 10-100 раз в сравнении с сегодняшними конкурентами – оптоизоляторами;

  • для магнитных датчиков – уменьшить размер и снизить шумы.

Потенциал для этого есть, а активность исследователей – очень высокая, что в сумме гарантирует близкое применение. Л.Журавлева

  1. Material Science & Engineering 1999, B51 (1-3), p.216

  2. Jap.J.Appl.Physics, 1999, 38 (11), pt.1, p. 6272

  3. IEEE Trans. Magnetics, 1998, 34 (4), p. 1327

  4. IEEE Trans. Magnetics, 1998, 34 (4), p. 846

  5. IEEE Trans. Magnetics, 1998, 34 (4), p. 915

  6. Thin Solid Films, 1999, 343-344, p. 218

  7. IEEE Trans. Magnetics, 1999, 35 (5), p. 2838

  8. Acta Materialia, 1999, 47 (15), p. 4233

  9. IEEE Trans. Electron Devices, 2000 47 (4), p. 697

  10. Science, 1999, 284, (5418), p. 1335

  11. JMMM, 1999, 192, p. 334

  12. Sensors&Actuators A, 1999, 76, p. 167

  13. JMMM, 1999, 200, p.57



Есть 19мкм, как сделать больше?

Сотрудниками Bell Laboratories, Lucent Technologies (США) создан каскадный лазер, излучающий на длине волны ~ 19мкм [1]. Это рекордное значение в настоящий момент. В лазере используется волноводная мода поверхностного плазмона, распространяющегося вдоль границы металл-полупроводник. Пиковая выходная мощность при Т=10К составляла 14мВт, а предельная температура работы лазера равнялась 145К.

Продвижение в сторону больших длин волн дается с большим трудом. Виновники тому оптические фононы. Переход с их испусканием оказывается более вероятным, чем излучательный. Тем не менее, продолжается стремление к заманчивым терагерцам. В каскадных лазерах используются два варианта переходов: вертикальные – между подуровнями в одной квантовой яме, и диагональные – между подуровнями в соседних квантовых ямах. Для вертикальных переходов перекрытие волновых функций, а значит матричный элемент излучательного перехода, выше. Однако, то же самое можно сказать относительно испускания фононов. Целью сравнить перспективность этих двух подходов задались ученые из Mikrostrukturzentrum (Вена, Австрия) [2]. Исследуя эмиссию фотонов с энергией около 20мэВ из структур каскадного лазера с разным типом излучательных переходов, они обнаружили, что квантовая эффективность обоих переходов оказалась приблизительно равной, несмотря на большую разницу в перекрытии волновых функций.

  1. ^ A.Tredicucci et al. Appl.Phys.Lett. v.77, N15, p. 2286 (2000).

  2. J.Ulrich et al. Appl.Phys.Lett. v.77, N13, p.1928 (2000).

Висмут демонстрирует квантовые эффекты

Специалисты из НИЦ по технологическим лазерам в содружестве с сотрудниками ФИАН и ИОФАН получают совершенные тонкие пленки висмута методом импульсного лазерного напыления. Электрическая проводимость пленок измеряется в процессе напыления, что позволяет наблюдать квантовые осцилляции проводимости на ее зависимости от толщины пленки, которая изменялась от нескольких до 100нм. В то же время, эти осцилляции являются надежным гарантом качества поверхности.

Висмут является полуметаллом (зона проводимости и валентная зона перекрываются), эффективная масса электронов мала, невелика и их концентрация. Вследствие этого фермиевская длина волны электронов велика (40нм), что позволяет наблюдать квантовые эффекты при гораздо большей толщине пленки, чем у большинства металлов. Кроме того, теория предсказывала, что в ультраквантовом пределе должен происходить диэлектрический переход, ибо как в полуметалле дно зоны проводимости в нем, двигаясь вверх вместе с уровнем размерного квантования, выходит из области перекрытия зон. В результате этого электроны стекают в валентную зону, а зона проводимости остается пустой. Однако эксперименты с достаточно тонкими пленками (20нм) напрямую указывают на отсутствие диэлектризации.

Прикладной интерес к исследованиям заключается в обнаруженном уменьшении работы выхода электрона из пленки (на 1.5эВ), что может способствовать созданию более длинноволновых фотокатодов.

  1. ^ А.Н.Жерихин и др. Поверхность, рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2000, N 6, с.79-83

Сверхтекучесть в квантовых ямах

Теория предсказывает образование сверхтекучего состояния в системе двух соседних квантовых ям, одна из которых заполнена электронами, а другая – дырками. Спаривание электронов и дырок происходит вследствие сильного кулоновского взаимодействия. Но как наблюдать этот эффект, даже если он есть? Прямое наблюдение затруднительно.

Американский физик B.Y.-K. Hu придумал, как в этом убедиться косвенным образом. Предлагается измерять эффект увлечения. Для этого прикладывают напряжение к одной квантовой яме, а ток измеряют в другой. В некогерентном режиме увлечения, когда носители в соседних ямах хаотически рассеиваются друг на друге, ток увлечения невелик по сравнению с основным током. Автор показывает, что в сверхтекучем состоянии эти токи сравниваются.

Phys.Rev.Lett. v.85, N4, p.820 (2000)




Пособие по написанию зарубежных грантов

Для того, чтобы помочь авторам из бывшего СССР в написании грантов, Американская ассоциация содействия науке (American Association for the Advancement of Science) подготовила соответствующее пособие "Writing Successful Technical Proposals." (автор - Celia Elliott). Его можно найти на сайте:

http://www.aaas.org/international/eca/present.shtml

Обсуждается стратегия подготовки гранта, его основные компоненты и даются некоторые конкретные рекомендации. Текст приведен на английском и русском языках.



^ 4 – 8 декабря 2000 г. Санкт-Петербург. Вторая всероссийская молодёжная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике.

Организаторы:

СПбГТУ, СПбГЭТУ, ФТИ им. А.Ф.Иоффе РАН, Дом Ученых в Лесном

Тематика конференции:

  1. Объемные свойства полупроводников.

  2. Процессы роста, поверхности, границы раздела.

  3. Гетероструктуры, квантовые ямы и сверхрешетки.

  4. Квантовые точки и нити.

  5. Дефекты и примеси.

  6. Приборы наноэлектроники.

  7. Оптоэлектронные приборы.

  8. Новые материалы, новые концепции, новые приборы.

  9. И другие вопросы

К участию в конференции приглашаются студенты всех российских ВУЗов и аспиранты.

Лучшие доклады студентов и аспирантов будут отмечены премиями.

Тезисы докладов в электронном виде объемом не более 1 стр. необходимо представить в оргкомитет для рассмотрения в программном комитете

в срок до 1 ноября 2000 г

Контакт:

Гаврикова Т.А

Тел. (812) 552-96-71

e-mail: conf2000@spbstu.ru

14-15 декабря 2000г., Гармишпартенкирхен, Германия. Очередной Трехсторонний российско-германско-украинский семинар по ВТСП. Российская делегация сформирована.

Контакт:

Сергей Иванов тел. (095) 132 7546,

e-mail: ssi@htsc.msk.su

2001

January 2001 8th Joint MMM-INTERMAG Conference, San Antonio, Texas, USA

Contact: Diane Suiters,

tel: +1 202 973 8668,

fax: +1 202 331 0111

^ 15 – 19 January 2001 The Third International Conference on New Theories, Discoveries, and Applications of Superconductors and Related Materials (New3SC-3), Honolulu, Hawaii.

Contact: http://www.phys.subr.edu/conference/new3sc.htm

Fax: +504-771-3926;

e-mail: new3sc@phys.subr.edu

Superconductors

  • Theory of superconductivity

  • New superconductors

  • Physical properties

  • Phase Separation

  • Pseudogap

  • Effect of Impurities

  • Vortices and flux dynamics

  • Applications and devices

Giant/Colossal/Tunneling Magneto-Resistance (GMR/CMR/TMR)

  • Theory of GMR/CMR/TMR Materials

  • Measurements and Properties

  • Applications and devices

Ferroelectric Materials

  • Theory of Ferroelectric Materials

  • Measurements and Properties

  • Applications and devices

Nanoscale Materials

  • Theory of Nanoscale Materials

  • Measurements and Properties

  • Applications and devices

5-9 February 2001 Advanced Research Workshop on Semiconductor Nanostructures (ARWSN) Blenheim, New Zealand. Deadline for abstracts - 4 August 2000

Contact: http://www.phys.canterbury.ac.nz/ARW/

4-9 June 2001 ^ The 4th International Kharkov Symposium Physics and Engineering of Millimeter and SubMillimeter Waves (MSMW'2001), Kharkov, Ukraine. Deadline for absracts: December 1, 2000.

Phone/Fax: +380 (572) 441105

E-mail: msmw2001@ire.kharkov.ua

http://www.ire.kharkov.ua/MSMW2001/msmw.htm

24-30 June 2001 International Workshop on High Temperature Superconductors and Novel Inorganic Materials Engineering (HTSC-MSU-VI), to be held on a boat going from Moscow to St. Petersburg, Russia. Deadline for abstracts - March 15, 2001

Topics:

  • New materials

  • Crystal chemistry

  • Structure-property relations

  • Phase equilibria

  • Processing: bulk, films, crystals

  • Physical properties and applications

The official language of the Workshop will be English. No simultaneous translation will be provided.

Contact:

Dr. R.V. Shpanchenko

Phone: (095) 939 34 90

Fax: (095) 939 47 88

e-mail:roms@icr.chem.msu.ru

16-20 July 2001 International Conference on Defects in Semiconductors, ICDS-21,, Giessen, Germany, Contact: http://www.uni-giessen.de/icds21

Deadline for abstracts: March 1, 2001

Contact:

e-mail: ICDS21@physik.uni-giessen.de

www: http://www.physik.uni-giessen.de

^ 30 July - 3 August 2001 Prague, Czech Republic. The 14th International Conference on the Electronic Properties of Two-Dimensional Systems (EP2DS).

The EP2DS Conference traditionally covers the fundamental physics of electronic and optical properties of two-dimensional and quasi-two-dimensional systems including quantum Hall effects, elementary excitations, phase transitions, spin-polarized transport, as well as those of thin metal films, quantum dots, carbon nanotubes, hybrid structures etc.

Deadline for abstracts - April 1, 2001.

Contact: Ms. Oliva Pacherova,

Fax: ++4202 3123184

e-mail: ep2ds14@fzu.cz

^ 12-17 August 2001 The 10th Conference on Phonon Scattering in Condensed Matter, Hanover, New Hampshire, USA

Conference

website: http://www.dartmouth.edu/~phonon/

26 October - 2 November 2001 The 11th International Conference on Solid Surfaces (ICSS-11), San Francisco, CA, USA,
Conference

website: http://www.iop.org/IOP/Confs




СВЕРХПРОВОДНИКИ

Непосредственное наблюдение перегрева и
переохлаждения вихревой материи


Методом малоуглового рассеяния нейтронов в сочетании с измерениями магнитной восприимчивости in situ исследованы характеристики системы магнитных вихрей в монокристалле ниобия в области пик-эффекта. Впервые обнаружена зависимость структурной функции вихревой материи от предыстории образца. Идентифицированы метастабильные состояния: переохлажденная вихревая жидкость и перегретая вихревая решетка. Полученные результаты интерпретированы как непосредственное свидетельство фазового перехода первого рода.

X.S.Ling et al.,

http://xxx.lanl.gov/abs/cond-mat/0008353

Contact: Xinsheng Ling <xsling@brown.edu>

Парамагнитный эффект Мейснера

Природа парамагнитного эффекта Мейснера (ПЭМ) в сверхпроводниках пока однозначно не выяснена. Предложено много различных объяснений ПЭМ, зачастую противоречащих друг другу. Автор препринта анализирует ПЭМ в рамках теории Гинзбурга-Ландау для длинного сверхпроводящего цилиндра и показывает, что ПЭМ обусловлен присутствием магнитных вихрей внутри образца. При этом сверхпроводящие токи протекают вокруг вихрей, экранируя объем сверхпроводника от собственного магнитного поля вихрей, тогда как "другие" сверхпроводящие токи протекают по границе образца, экранируя его от внешнего магнитного поля. Вклады этих двух типов экранирующих токов в полную намагниченность имеют разный знак (так как эти токи протекают в разных направлениях), поэтому полная намагниченность может быть как положительной (парамагнетизм), так и отрицательной (диамагнетизм) – в зависимости от величины магнитного поля, а также размера и формы образца.

G.F.Zharkov,

http://xxx.lanl.gov/abs/cond-mat/0009043,

submitted to Phys. Rev. B

Contact: G. F. Zharkov <zharkov@lpi.ru>

Коллективный пиннинг замороженной вихревой жидкости в ультратонких сверхпроводящих пленках YBa2Cu3O7

Поверхностный импеданс ^ Z ультратонких пленок ВТСП YBa2Cu3O7 измерен в широком диапазоне частот переменного поля w. Анализ зависимости Z(T) показал, что при охлаждении образца до температуры T*, значительно превышающей температуру плавления двумерного вихревого кристалла, имеет место кроссовер из термоактивированного режима в режим коллективного пиннинга. Это указывает на то, что при T < T* вихревая жидкость является замороженной на временной шкале порядка 1/w.

M.Calame et al.,

http://xxx.lanl.gov/abs/cond-mat/0009308,

submitted to Phys. Rev. Lett.

Contact: Piero Martinoli <piero.martinoli@unine.ch>

Нанотрубки

Сцепление углеродных нанотрубок под
давлением


Предсказано существование новой формы углерода, представляющей собой одномерные и двумерные сетки сцепленных друг с другом одностенных углеродных нанотрубок. Некоторые из таких структур оказываются энергетически более выгодными, чем гексагональная решетка нанотрубок, связанных силами вандерваальсовского притяжения. Наличие внешнего давления приводит к преобразованию системы сцепленных нанотрубок в более плотную и более устойчивую структуру. Обсуждается природа связей между нанотрубками. Предсказаны электронные свойства этих структур.

T.Yildirim et al.,

http://xxx.lanl.gov/abs/cond-mat/0008476,

to appear in Phys. Rev. B.

Contact: O. Gulseren <oguz@nist.gov>

^ КВАНТОВЫЕ СИСТЕМЫ

Об использовании сверхпроводников для “запутывания” спинов электронов

Для квантовых вычислений необходимо уметь конструировать “запутанные” электронные состояния. Авторы препринта предлагают делать это с помощью s-волнового сверхпроводника, связанного с двумя квантовыми точками, каждая из которых туннельно связана с проводами. Показано, что в режиме кулоновской блокады два коррелированных электрона за счет андреевского эффекта могут когерентно протуннелировать через различные квантовые точки в различные провода. При этом синглетное состояние сохраняется, и образуются два удаленных друг от друга подвижных электрона с “запутанными” спинами. Туннелированию обоих электронов через одну квантовую точку препятствует кулоновская блокада.

P.Recher et al.,

http://xxx.lanl.gov/abs/cond-mat/0009452

Contact: Daniel Loss <daniel.loss@unibas.ch>

Квантовые вычисления в ячейке Керра

В методике квантовых неразрушающих измерений хорошо известно, что при прохождении двух мод фотонного поля через керровскую среду фаза каждой моды сдвигается на величину, зависящую от числа фотонов в обеих модах. Это может быть использовано для организации квантовых вычислений с кубитами, которые характеризуются эллиптической поляризацией поля одного фотона. Обсуждается соответствующий гамильтониан и эффекты декогеренции.

S.Glancy et al.,

http://xxx.lanl.gov/abs/quant-ph/0009110

Contact: Scott Glancy <sglancy@nd.edu>



Экспресс-бюллетень “ПерсТ” выходит при поддержке

^ Министерства промышленности, науки и технологий РФ,

Научных Советов Российских научно-технических программ:

“Актуальные направления в физике конденсированных сред”,

“Перспективные технологии и устройства микро- и наноэлектроники”, “Физика твердотельных наноструктур”

Ответственный редактор: С.Корецкая тел: (095) 930 33 89, e-mail: perst@isssph.kiae.ru

В подготовке выпуска принимали участие:

М.Белоголовский, В.Вьюрков, Л.Журавлева, А.Елецкий, Ю.Метлин, Л.Опенов, С.Чикичев, А.Чернышева

Компьютерный ввод, макет: О.Хлыстунова

Тираж: Ю.Мухин

Адрес редакции: 117296 Москва, Ленинский проспект, 64А




Скачать 299,05 Kb.
оставить комментарий
Дата20.08.2012
Размер299,05 Kb.
ТипИнформационный бюллетень, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

наверх