Научные результаты:
- 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.
