Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Никитов Сергей Аполлонович Россия
Номер договора
11.G34.31.0030
Период реализации проекта
2010-2014

По данным на 30.01.2020

33
Количество специалистов
68
научных публикаций
55
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Ученые лаборатории изучают структуры (метаматериалы), с помощью которых возможно  управление свойствами электромагнитных волн, прежде всего светом. Подобные структуры открывают новые возможности в оптике. Изучаемые структуры (метаматериалы) в перспективе позволят создать оригинальные оптические преобразователи — оптические компьютеры, работающие на сверхвысоких частотах.

Название проекта: Метаматериалы на основе фотонных, фононных, плазмонных и магнонных кристаллов и их применение в СВЧ-радиоэлектронике и фотонике

Приоритет СНТР: а


Цели и задачи

Направления исследований: Частотные зависимости коэффициентов отражения и прохождения СВЧ-излучения, поверхностные и объемные акустические волны в одномерных и двумерных фононных и фонон-магнонных кристаллах, разработка технологий создания 1D и 2D фононных кристаллов и СВЧ-акустоэлектронных устройств на их основе, взаимодействие электромагнитного излучения терагерцового диапазона с электронно-дырочной плазмой в полупроводниковых и металлических наноструктурах сложной формы, магнонные кристаллы, ферромагнитные слоистые структуры на металлических и полупроводниковых подложках

Цель проекта: Теоретическое и экспериментальное исследование волновых процессов, происходящих в метаматериалах, исследование способов создания метаматериалов и разработка устройств на их основе для их применения в радиоэлектронике и фотонике


Практическое значение исследования

  • Теоретически и экспериментально обоснована возможность создания ближнеполевого измерителя параметров нанослоев с использованием низкоразмерной резонансной системы, обладающей максимальной чувствительностью к характеристикам нанослоев и обеспечивающей возможность измерения толщины, электропроводности и диэлектрической проницаемости нанослоев.
  • Теоретически и экспериментально обоснованы методы создания новых типов функциональных устройств СВЧ-, КВЧ-диапазонов на основе фотонных кристаллов.
  • Теоретически и экспериментально обоснованы новые технологии измерения толщины и электропроводности нанослоев в квантоворазмерных структурах по спектрам отражения и прохождения взаимодействующего с ними излучения сверхвысокочастотного и оптического диапазонов.
  • Разработана технология формирования нанокомпозитов с включениями в виде углеродных нанотрубок с управляемыми характеристиками в СВЧ-диапазоне. Теоретически и экспериментально обоснованы радиоволновые технологии контроля параметров нанокомпозитов с включениями в виде углеродных нанотрубок.
  • С использованием метода ближнеполевой СВЧ-микроскопии в режиме автодинного детектирования информационного сигнала обнаружены ранее неизвестные физические эффекты, возникающие в приборах микро- и наноэлекроники.
  • С использованием метода ближнеполевой СВЧ-микроскопии было бесконтактно с высоким разрешением измерено распределение свободных носителей заряда и напряженности электрического поля в полупроводниковых структурах диодов Ганна. В результате была впервые установлена возможность существования в таких диодах стационарного многодоменного режима, что позволяет по-новому объяснить физику их работы.
  • Разработаны новые физические подходы к созданию устройств для обработки электромагнитных сигналов в терагерцовом (ТГц) диапазоне частот, основанные на свойствах плазменных колебаний в полупроводниковых и графеновых периодических наноструктурах (планарных плазмонных кристаллах).
  • Показано, что использование планарных плазмонных кристаллов позволяет многократно усилить детектирующую способность ТГц-плазмонных детекторов, продвинуться в более высокие частоты и исключить использование дополнительных антенных элементов. Вследствие малой длины волны плазменных колебаний и резонансного усиления ближнего поля в дефектных плазмонных кристаллах можно осуществлять плазмонную ближнеполевую ТГц-микроскопию нанообъектов с субмикронным разрешением.
  • Предсказано гигантское усиление и эффективная лазерная генерация ТГц-излучения в планарном плазмоном кристалле.
  • Разработан квазиполевой метод расчета ВШП ПАВ с произвольной формой электродов, который будет использован при реализации проекта для расчета электрических характеристик и топологии ВШП сложной структуры для возбуждения сигнала ПАВ и приема рассеянных на неоднородностях ПАВ.
  • Разработан метод расчета рассеяния ПАВ одномерной системой поверхностных неоднородностей с использованием метода конечных элементов, реализованного в системе Comsol Multyphisics.
  • Исследованы характеристики прохождения, отражения и рассеяния в объем ПАВ-волн в одномерных системах поверхностных неоднородностей.
  • Рассчитаны с учетом рассеяния в объем и изготовлены отражательные линии задержки для радиочастотных идентификационных меток на ПАВ в диапазонах частот «900 МГц», «2.45 ГГц» и впервые в мире «6 ГГц» с минимальным элементом металлизированной структуры 150 нм. Экспериментальные характеристики хорошо соответствуют расчетным.
  • Впервые обнаружены гибридные «быстрые» магнитоупругие волны в пленочных структурах ЖИГ.
  • В области фононных кристаллов были достигнуты новые функциональные возможности использования 1D и 2D фононных кристаллов, позволившие достичь значительного повышения добротности СВЧ-акустических резонаторов (до 11 000 на ПАВ и до 100 000 на ОАВ).
  • Созданы термостабилизированные перестраиваемые в полосе 5% СВЧ-магнитоакустические резонаторы, СВЧ-радиочастотные идентификационные метки на основе отражательной линии задержки на ПАВ в диапазоне 2400–2483 МГц.
  • Получены теоретические данные, показывающие возможность создания устройств на ПАВ в диапазоне до 10 ГГц, аподизованных преобразователей ОАВ в диапазоне частот до 40 ГГц, а также новых функциональных устройств на ПАВ и ОАВ с использованием «метаповерхности». \
  • Проведены комплексные исследования особенностей распространения спин-волновых возбуждений в нерегулярных, связанных, периодических и многослойных ферромагнитных структурах.
  • Получены и аттестованы образцы тонкопленочных микро- и наноструктур, выполнены теоретические и экспериментальные исследования их свойств, характеризующие особенности распространения спиновых волн, разработаны макеты пространственно-распределенных систем для параллельной обработки информации во временной и частотных областях для микроволнового диапазона.
  • Разработано новое поколение приборов и устройств передачи и обработки данных, функционирующих в микроволновом диапазоне.
  • Проведены впервые исследования, отражающие особенности распространения (пространственной и временной локализации, коллимации, перекачки) спиновых волн в таких системах и разработаны методы управления связью с целью создания управляемых устройств обработки СВЧ-сигналов в информационно-телекоммуникационных системах нового поколения.

Внедрение результатов исследования:

- Проведены опытно-конструкторские работы по теме «Математическое моделирование процессов распространения электромагнитных волн в слоистых резистивно-диэлектрических пленочных структурах и разработка технологии их формирования», разработаны малогабаритные согласованные нагрузки на диапазоны частот 8,15–12,05 ГГц, 12,05–17,44 ГГц, 17,44–25,95 ГГц, 25,95 ГГц–37,50 ГГц, 37,50–53,57 ГГц, 53,57–78,33 ГГц.

- Проведены опытно-конструкторские работы Минпромторга РФ по теме «Разработка модуля широкополосной линии задержки с электрически управляемой задержкой в диапазоне частот (8–18) ГГц», разработаны широкополосные перестраиваемые линии задержки в диапазоне частот 8-18 ГГц.

Образование и переподготовка кадров:

- Издано учебное пособие «СВЧ-фотонные кристаллы – новая разновидность периодических структур в радиоэлектронике» (Авторы: Д. А. Усанов, С. А. Никитов, А. В. Скрипаль, Д. В. Пономарев).

- Защиты: 7 кандидатских диссертаций.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

- Создана научно-исследовательская группа по направлению «Магнонные кристаллы», а также уникальный комплекс бриллюэновской спектроскопии (Brillouin Light Scattering, BLS), основанный на эффекте мандельштам-бриллюэновского рассеяния света на спиновых волнах. С помощью комплекса BLS будет проводиться экспериментальное исследование пространственной динамики спиновых волн в исследуемых структурах в микроволновом и терагерцовом диапазоне.

- Оборудована чистая комната класса ISO 6 и система вакуумного магнетронного напыления VSM-100 ADVAVAC Surface Technologies с комплектом мишеней различных металлов, включая платиновую мишень, фирмы K. J. Lesker (США) и система плазменной обработки (очистки) ATTO II Diener Electronic GmbH. Оборудование будет использоваться для изготовления планарных массивов ферромагнитных структур, с микронными и субмикронными топологическими нормами.

Другие результаты:

- Три сотрудника получили Премию Правительства Москвы в области науки и техники (по радиоэлектронике) для молодых ученых.

- В 2014 году проведена первая научная конференция по бриллюэновской спектроскопии, ставшая впоследствии регулярным международным мероприятием.

Сотрудничество:

  Университет Тохоку (Япония), GVR Trade SA (Швейцария), Эксетерский университет (Великобритания), Словацкий технический университет в Братиславе (Словакия), Университет Мюнстера (Германия), Лионский университет (Франция), Университет Лилль I (Франция), Высшая национальная школа передовых технологий (Швейцария), Рочестерский университет (США): совместные исследования

Скрыть Показать полностью
Усанов Д. А., Никитов С. А., Скрипаль А. В., Пономарев Д. В.
Одномерные СВЧ-фотонные кристаллы. Новые области применения. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2018. – 184 с.
Gulyaev Yu.V., Nikitov S.A., Usanov D.A., Skripal A.V., Posadskii V.N., Tiazhlov V.S., Baykin A.V.
Low_Dimensional Waveguide Microwave Photonic Crystals. Doklady Physics, Vol. 59 (10): 437–440 (2014).
Popov V.V., Polischuk O.V., Nikitov S.A., Ryzhii V., Otsuji T., Shur M.S.
Amplification and lasing of terahertz radiation by plasmons in graphene with a planar distributed Bragg resonator. Journal of Optics, Vol. 15: 114009-1–114009-8 (2013).
Сучков С.Г., Никитов С.А., Николаевцев В.А., Янкин С.С., Сучков Д.С., Комков С.В, Пиловец А.А., Шатрова Ю.А.
Квазиполевой метод расчета характеристик радиочастотных идентификационных меток на поверхностных акустических волнах. Радиотехника и электроника 60 (12): 1259-1263 (2015).
Plessky V., Lamothe M., Davis Z., Suchkov S.
SAW tags for the 6-GHz range. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control 61(12): 2149-2152 (2014).
Sadovnikov A.V., Odintsov S.A., Beginin E.N., Sheshukova S.E., Sharaevskii Yu.P. and Nikitov S.A.
Toward nonlinear magnonics: Intensity-dependent spin-wave switching in insulating side-coupled magnetic stripes. Physical Review B 96: 144428 (2017).
Фотоальбомы
Понедельник , 02.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Лаборатория стохастических мультистабильных систем

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет имени Н. И. Лобачевского»

Электротехника, электронная техника, информационные технологии

Нижний Новгород

Спаньоло Бернардо

Италия

2018-2020

Сверхбыстрая динамика ферроиков

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский технологический университет»

Электротехника, электронная техника, информационные технологии

Москва

Кимель Алексей Вольдемарович

Нидерланды

2014-2018

Лаборатория проектирования специализированных интегральных микросхем

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» (НИЯУ МИФИ)

Электротехника, электронная техника, информационные технологии

Москва

Самсонов Владимир Михайлович

Россия

2013-2017