Радиотехника и электроника

Представлен миниатюрный двухпортовый резонатор с Ω-образной колланарной катушкой, предназначенный для возбуждения оптически детектируемого магнитного резонанса на частоте 2.87 ГГц в образце алмаза с центрами азотных вакансий (NV-центры). Выбор структуры резонатора обусловлен тем, что при его изготовлении не требуется нанесение планарных структур на алмаз. Был выполнен расчет размеров, с помощью электродинамического моделирования методом конечных элементов получены S-параметры резонатора без учета и с учетом влияния алмаза. После изготовления резонатора с помощью векторного анализатора цепей были получены экспериментальные значения S-параметров. Для резонатора с размещенным на нем алмазом на частоте 2.87 ГГц получен минимум коэффициента отражения |S₁₁| ≈ −24.85 дБ, нагруженная добротность Q_H ≈ 44.2 и полоса по уровню −3 дБ около 66 МГц.

Представлена волноводная структура высокочастотной части гетеродинного приемника диапазона 0.8…1 мм с разделением боковых полос на основе двух одиночных смесителей на туннельном переходе сверхпроводник–изолятор–сверхпроводник (СИС). Исследованы СВЧ свойства следующих элементов: квадратурный делитель с поворотом фазы, направленный ответвитель, T-образный делитель мощности, переходная секция, рассчитаны их амплитудные и фазовые частотные характеристики. Для квадратурного делителя с поворотом фазы достигнут амплитудный баланс, не превышающий 1.5 дБ, при этом фазовый баланс с учетом отражений не выходит за рамки 2 град, а уровень отражений и изоляции не выше –25 дБ. Кроме того, проведено моделирование полной волноводной структуры с учетом отражения от СИС-смесителей. Качество разделения боковых полос всей волноводной структуры с учетом отражений от СИС-смесителей не хуже 20 дБ во всем диапазоне.

Показана возможность повышения в несколько раз чувствительности морского электродного датчика при приеме длительных узкополосных низкочастотных радиосигналов за счет компенсации составляющей шума, вызванной пульсациями скорости движения жидкости относительно электродов датчика.

Теоретически исследовано взаимодействие резонансных мод в обменно-связанной двухслойной структуре скошенный антиферромагнетик/ферромагнетик. Методом гамильтонова формализма получены выражения, описывающие зависимость резонансных частот колебаний намагниченности от внешнего постоянного магнитного поля. Исследовано влияние связи между ферро- и антиферромагнитным слоями на ширину щели гибридизации и на величину внешнего магнитного поля, при котором наблюдается гибридизация между резонансной модой в ферромагнетике и нижней резонансной модой в антиферромагнетике. Показано, что увеличение константы обменной связи между ферро- и антиферромагнитным слоями приводит к увеличению ширины щели и величины поля.

Предложен масштабируемый метод синтеза цинковых ферритов Zn_xFe_3–xO₄ (со степенью легирования x = 0; 0.125; 0.25; 0.5; 1) методом контролируемого окисления смеси железа и цинка в процессе механохимического синтеза. Проведены комплексные исследования процессов, протекающих при механохимическом синтезе, методами рентгеноструктурного анализа, мессбауэровской спектроскопии и измерения магнитных свойств. Показано, что в синтезированных ферритах ионы цинка занимают как тетраэдрические, так и октаэдрические позиции, что приводит к снижению намагниченности насыщения до 44 Ам²/кг при увеличении степени легирования до x = 1. Увеличение степени легирования приводит к монотонному снижению коэрцитивной до 40.3 Э, что можно использовать для получения материалов с заданными свойствами.

Представлено комплексное исследование зависимости структурных и сегнетоэлектрических свойств функциональных слоев сегнетоэлектрической энергонезависимой памяти – пленок Hf_0.5Zr_0.5O₂ (HZO) – от их толщины в диапазоне 5–10 нм. При помощи рентгеноструктурного анализа выявлено преобладание полярной орторомбической фазы Pca _{2 1} во всех образцах, с максимальным содержанием доменов с текстурой (002) в пленках толщиной 8 нм, соответствующей вертикальной ориентации полярной оси. На основе электрических измерений продемонстрирована обратная зависимость между толщиной пленки и напряжением пробоя, варьирующимся от 6.5 МВ/см (5 нм) до 4.5 МВ/см (10 нм). Наблюдено выраженное улучшение ресурса переключения при уменьшении толщины: пленки толщиной 5–6 нм, сохраняли стабильные сегнетоэлектрические характеристики до 10⁹–10¹⁰ циклов переключения при напряженности поля 3.0 МВ/см. Из анализа динамики I–V характеристик при электротренировке биполярными импульсами показано, что процесс стабилизации параметров сопровождается слиянием пиков переключения на вольтамперных характеристиках и увеличением остаточной поляризации до 30 мкКл/см². Установлено, что деградация в тонких пленках начинается существенно позже (после >10⁶ циклов), чем в толстых (10⁴–10⁵ циклов), что, предположительно, связано с ингибирующим влиянием аморфной фазы на кинетику диффузии и дрейфа заряженных дефектов. Полученные результаты полезны для разработки надежных сегнетоэлектрических устройств памяти, демонстрируя оптимальное сочетание высокой остаточной поляризации и циклической стабильности в сверхтонких пленках HZO.

Исследован вопрос возбуждения псевдоклиновых волн в пьезоэлектрических клинах с помощью встречно-штыревых преобразователей на их поверхности. Рассчитаны зависимости частоты распространеночных волн в клине, изготовленного из ниобата лития, от ориентации кристалла при различных граничных условиях. Это позволило оценить влияние металлизации грани клина на характеристики распространения в нем клиновых и поверхностных акустических волн. Созданы конечно-элементные двумерные и трехмерные модели для исследования условий существования клиновых волн утечки и возможности их возбуждения. Оценены диапазоны ориентаций кристалла, в которых наблюдаются псевдоклиновые волны. Рассмотрены два широко распространенных среза ниобата лития: Z и Y. Показан эффект невзаимного распространения волн в ниобете лития на двух смежных прямоугольных клинах с гранями, образованными эквивалентными кристаллографическими плоскостями.

Представлен приемопередатчик считывателя систем цифровой маркировки и идентификации УВЧ-диапазона, предназначенный для изготовления по отечественной КМОП технологии 180 нм. Рассмотрена архитектура приемопередатчика и его основные сложно-функциональные блоки. Показаны результаты расчета параметров приемопередатчика, полученные в ходе моделирования с использованием САПР. Подтверждена возможность использования приемопередатчика в системах стандарта ISO 18000-6.