Особенности воздействия СВЧ- и оптического излучения на полупроводниковые приборы СВЧ-диапазона

Абрамов, Антон Валерьевич

Особенности воздействия СВЧ- и оптического излучения на полупроводниковые приборы СВЧ-диапазона тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

Абрамов, Антон Валерьевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Саратов МЕСТО ЗАЩИТЫ

2005 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.03 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Особенности воздействия СВЧ- и оптического излучения на полупроводниковые приборы СВЧ-диапазона»

Автореферат диссертации на тему "Особенности воздействия СВЧ- и оптического излучения на полупроводниковые приборы СВЧ-диапазона"

На правах рукописи

Абрамов Антон Валерьевич

ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ СВЧ- И ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ СВЧ-ДИАПАЗОНА

01.04.03— Радиофизика

05.27.01 — Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

САРАТОВ —2005

Работа выполнена на кафедре физики твердого тела Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевско! о.

Научные руководители:

заслуженный деятель науки РФ, доктор физико-математических наук, профессор Усанов Д. А.

доктор физико-математических наук, профессор Скрипапь A.B.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Роках А.Г. доктор физико-математических наук, профессор Зюрюкин Ю.А.

Ведущая организация: ЗАО «НПЦ «Алмаз-Фазотрон»

Защита диссертации состоится 24 июня 2005 года в 15 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 212.243.01 по специальностям 01 04.03 — Радиофизика и 05.27.01 — Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах в Саратовском государственном университете им. Н.Г. Чернышевского по адресу. 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке СГУ. Автореферат разослан 20 мая 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.243.01

В. М. Аникин

¿/SS

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. К перспективным направлениям современной твердотельной электроники и радиофизики можно отнести исследование физических процессов в полупроводниковых элементах, используемых для генерации, усиления и преобразования СВЧ-колебаний, таких как туннельные диоды, диоды Ганна, лавинно-пролетные диоды, биполярные и полевые СВЧ транзисторы, а также особенностей взаимодействия электромагнитных полей в электродинамических системах с полупроводниковыми элементами.

При теоретическом описании и экспериментальных исследованиях взаимодействия электромагнитного излучения СВЧ-диапазона с полупроводниковыми приборами оказывается необходимым рассматривать не только физические процессы, протекающие в полупроводниковых структурах при воздействии на них СВЧ-излучения, но и решать сложные задачи по нахождению распределения поля в электродинамической системе с полупроводниковыми элементами. Стараясь более строго решить электродинамическую задачу, авторы представляют полупроводниковые активные элементы, используя сильно упрощенные модели. При описании свойств полупроводниковых приборов на СВЧ часто считают возможным использовать их стационарные или малосигнальные характеристики (вольтамперную характеристику, импеданс). Такой подход в ряде случаев позволяет успешно конструировать различного типа СВЧ-устройства на полупроводниковых приборах. В то же время ясно, что с увеличением уровня воздействующей СВЧ-мощности возможно существенное изменение свойств полупроводниковых приборов.

Одним из наиболее эффективных способов улучшения характеристик полупроводниковых устройств является использование твердотельных генераторов СВЧ-диапазона в качестве активных элементов в системе с внешней синхронизацией. Ввиду резко нелинейного характера взаимодействия в автоколебательной системе, находящейся в условиях внешней синхронизации, а также широких возможностей управления данной системой путем изменения различных внешних параметров, выходные мощностные и фазовые характеристики данной системы обладают рядом существенных особенностей, открывающих путь к созданию новых классов устройств на основе синхронизированных генераторов.

Особую актуальность приобретаю! исследования режимов работы оптически управляемых полупроводниковых устройств СВЧ-диапазона на основе биполярных и полевых транзисторов, лавинно-пролетных диодов, работающих в IMPATT и TRAPATT режимах, диодов Ганна. Использование оптически управляемых полупроводниковых синхронизированных СВЧ-генераторов позволяет реализовать устройства с расширенными функциональными возможностями: оптические переключатели, фазовращатели, смесители, ограничители, быстродействующие фотоприемники, и разработать на их основе системы, необходимые, например, для построения активных фазированных решеток.

Совершенствование СВЧ схем сравнения (мостовых схем), широко используемых для измерений параметров материалов и структур, также возможно путем введения в них дополнительных фазочувствительных элементов, в качестве которых могут быть использованы синхронизированные генераторы. Использование явления синхронизации позволяет изменять разность фаз между выходным сигналом автогенератора и синхросигналом., р^гулируя^тстоту синхросигнала, и таким образом добиваться почти ncmnori мюкРВД4^Щ^что"позволяет

' 11* J*J

резко повысить фазовую чувствительность схемы сравнения и создать высокочувствительную измерительную систему контроля параметров металлополупро-водниковых и металлодиэлектрических структур с использованием синхронизированных СВЧ-генераторов.

Цель диссертационной работы: экспериментальное исследование и математическое моделирование особенностей воздействия СВЧ- и оптического излучения на активные полупроводниковые приборы СВЧ-диапазона, работающие в нелинейных режимах.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

• построение модели генератора на туннельном диоде, учитывающей изменение вида вольтамперной характеристики диода при воздействии внешнего СВЧ-сигнала вследствие разогрева свободных носителей заряда и появления продетектированного сигнала;

• описание динамики перехода генератора на туннельном диоде от режима автоколебаний через режим асинхронных колебаний к режиму подавления автоколебаний вследствие исчезновения области отрицательного дифференциального сопротивления на вольтамперной характеристике при относительно низких уровнях мощности внешнего СВЧ-сигнала;

• экспериментачыгое и теоретическое исследование работы одноконтурных и многоконтурных полупроводниковых синхронизированных СВЧ-генераторов в схеме сравнения, в которой реализуется режим вычитания когерентных сигналов- синхросигнала и выходного сигнала синхронизированного генератора — на общей нагрузке, при изменении параметров внешней схемы: напряжения питания активного элемента, мощности синхросигнала, электродинамических характеристик СВЧ-тракта;

• экспериментальное и теоретическое исследование влияния оптического излучения на синхронизированные генераторы на диоде Ганна, работающие в режиме вычитания сигнала;

• разработка и создание на основе проведенных исследований новых высокочувствительных методов измерения параметров материалов и структур.

Достоверность полученных теоретических результатов обеспечивается строгостью используемых математических моделей, корректностью упрощающих допущений, сходимостью вычислительных процессов к искомым решениям, выполнимостью предельных переходов к известным решениям, соответствием результатов расчета эксперименту. Достоверность экспериментальных результатов обеспечена применением стандартной измерительной аппаратуры, обработкой экспериментальных данных с использованием ЭВМ.

Новизна исследований, проведенных в ходе диссертационной работы, состоит в следующем:

• в результате компьютерного моделирования установлено, что учет изменения вида ВАХ туннельного диода при воздействии внешней СВЧ-мощности позволяет адекватно описать динамику наблюдавшегося экспериментально уменьшения генерируемой мощности и последующего срыва автоколебаний в генераторе на туннельном диоде с ростом уровня мощности внешнего СВЧ-сигнала.

• построена аналитическая модель полупроводникового синхронизированного СВЧ-гснератора, работающего в схеме вычитания когерентных сигналов:

* т "I » •

синхросигнала и выходного сигнала синхронизированного генератора на общей нагрузке;

• теоретически и экспериментально показано, что использование СВЧ-схемы сравнения, в которой реализуется режим вычитания когерентных сигналов, позволяет реализовать новые высокоэффективные методы управления выходным сигналом с помощью напряжения питания активного элемента или оптического сигнала;

• разработан и создан автоматизированный измерительный комплекс для определения параметров слоистых наноструктур.

Практическая значимость полученных результатов:

• определение условий, при которых происходит изменение вида вольтампер-ных характеристик туннельных диодов в результате воздействия на них излучения с высоким уровнем СВЧ-мощности, и динамики подавления автоколебаний может быть использовано при конструировании генераторов и усилителей, уточнения областей их применения;

• предложенная СВЧ-схема вычитания когерентных сигналов в полупроводниковых синхронизированных СВЧ-генераторах позволяет реализовать эффективные методы управления амплитудой и фазой СВЧ-сигнала с помощью напряжения питания или оптического сигнала, высокочувствительные методы измерения параметров материалов и структур;

• разработанная методика измерений толщины тонких проводящих слобв в диапазоне толщин от 5 нм до 2 мкм позволяет создать высокочувствительную измерительную систему контроля параметров ме1 аллополупроводниковых и металлодиэлектрических структур с использованием синхронизированных СВЧ-генераторов.

• результаты работы использованы при выполнении фантов 2003 (шифр А03-3.15-491) и 2004 (шифр А04-3.15-31) годов для поддержки научно-исследовательской работы аспирантов высших учебных заведений Минобразования России

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Для адекватного описания динамики наблюдавшегося экспериментально уменьшения генерируемой мощности и последующего срыва автоколебаний в генераторе на туннельном диоде с ростом уровня мощности внешнего СВЧ-сигнала необходимо использование модели генератора на туннельном диоде, учитывающей изменение вида вольтамперной характеристики диода при воздействии внешнего СВЧ-сигнала вследствие разогрева свободных носителей заряда и появления продетектированного сигнала.

2. Разработанная аналитическая модель полупроводникового диодного синхронизированного генератора, работающего в режиме вычитания когерентных сигналов: синхросигнала и выходного сигнала синхронизированного генератора, — позволяет адекватно описать МЧХ и ФЧХ сигнала в нагрузке в различных режимах работы по постоянному току активного элемента, при воздействии на полупроводниковую структуру активного элемента оптического излучения, при различных уровнях мощности воздействующего синхросигнала, параметрах внешней СВЧ-схемы.

3. Изменением мощности синхросигнала, напряжения питания активного элемента, воздействием оптического излучения на активный элемент полупроводниковых СВЧ-генераторов на диодах Ганна и ПТШ, работающих в режи-

ме вычитания когерентных сигналов: синхросигнала и выходного сигнала синхронизированного генератора, — достигается глубокая амплитудная и фазовая модуляция выходного сигнала при неизменности его частоты.

4. Знак скорости изменения фазы на фазочастотной характеристике выходного сигнала в режиме вычитания когерентных сигналов: синхросигнала и выходного сигнала синхронизированного генератора, - определяется уровнем мощности синхросигнала, величиной напряжения питания активного элемента, интенсивностью воздействующего оптического излучения.

5. Для повышения чувствительности методов измерений параметров материалов и структур с использованием синхронизированных генераторов может быть успешно использована схема вычитания когерентных сигналов.

Апробация работы.

Результаты работы представлены на:

1. IEEE-Russia Conference "1999 High Power Microwave Electronics: Measurements, Identification, Applications", Новосибирск, Россия, 21-23 сентября 1999 г.;

2. Всероссийской научно-технической дистанционной конференции «Электроника». Зеленоград, 19-30 ноября 2001 г.;

3. 14-ой и 15-ой Международной конференции по СВЧ, радарам и беспроводным коммуникациям "MIKON-2002" и "MIKON-2004", Польша;

4. 8-ой Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», Дивноморское, Россия, 14-19 сентября 2002 г.;

5. 33-ей и 34-ой Европейской конференции по СВЧ "European Microwave Conference";

6. научно-технической конференции «Перспективные направления развития электронного приборостроения», Саратов, 18-19 февраля 2003 г.;

7. 13-й и 14-ой Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2003 и '2004), Севастополь, Украина.

8. Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы радиоэлектроники», Самара, 30 июня 2003 г,;

9. 2-ой Международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов», Самара, 7-13 сент. 2003 г.;

10.4-ой Международной научно-технической конференции «Микроэлектронные преобразователи и приборы на их основе», Баку и Сумгаит, Азербайджан, 16-18 декабря 2003 г.;

11. на семинаре кафедры физики твердого тела Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского.

По материалам исследований получены 3 патента РФ и 2 свидетельства на

полезную модель.

Разработанные в ходе выполнения работы приборы экспонировались на:

• 51-ой Всемирной выставке инноваций, научных исследований и новых технологий «Брюссельская эврика 2002» (золотая медаль с отличием).

• 3-м, 4-м и 5-м Московском международном салоне инноваций и инвестиций 2003 и 2005 г. (золотая и две серебряные медали)

• Международной выставке изобретений «IENA-2004» (г.Нюрнберг, Германия) (серебряная медаль).

• 33-м Международном салоне изобретений, новой техники и товаров «Жене-ва-2005» (г .Женева, Швейцария) (золотая медаль).

Работа выполнена на кафедре физики твердого тела Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 50 работ, в том числе 2 учебных пособия, 12 статей в реферируемых журналах, 3 патента на изобретение и 2 свидетельства на полезную модель.

Личный вклад автора выразился в участии в проведении всего объема экспериментальных работ, в создании теоретических моделей, описывающих результаты экспериментов, проведении компьютерного моделирования и анализе полученных результатов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 148 страницах, содержит 54 рисунка и список литературы из 194 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность выбранной темы диссертации, сформулирована цель работы, приведены основные положения, выносимые на защиту, описана структура и объем работы

В первой главе проведен анализ современного состояния исследований механизмов воздействия электромагнитных полей на полупроводниковые приборы СВЧ-диапазона, работающие в нелинейных режимах.

Во второй главе представлены результаты исследований нелинейных режимов работы полупроводниковых приборов СВЧ-диапазона, находящихся под воздействием внешнего сигнала' описана нелинейная динамика генератора на туннельном диоде при воздействии внешнего СВЧ-сигнала, разработана аналитическая модель синхронизированного СВЧ-генератора на диодном полупроводниковом элементе с отрицательным дифференциальным сопротивлением в схеме сравнения, в которой реализуется режим вычитания сигналов, исследована работа синхронизированных генераторов на диоде Ганна и ПТШ в этой схеме.

Теоретический анализ работы генератора на туннельном диоде основывался на представлении генератора эквивалентной схемой, описываемой системой из двенадцаш дифференциальных уравнений, составленных с использованием законов Кирхгофа. При математическом моделировании протекания тока через туннельный диод использовалось выражение для вольтамперной характеристики, полученное с учетом разогрева свободных носителей заряда и появления продетектированного сигнала.

Расчеты, выполненные с использованием вышеприведенной модели, показали, что при подаче на туннельный диод СВЧ-сигнала с частотой, существенно превышающей частоту собственных колебаний, наблюдается качественное изменение вида его вольтамперной характеристики, учет которого позволяет адекватно описать динамику уменьшения генерируемой мощности и последующего срыва автоколебаний в генераторе на туннельном диоде с ростом уровня мощности внешнего СВЧ-сигнала. При увеличении мощности внешнего СВЧ-сигнала наблюдается монотонное перераспределение мощности автоколебаний между основной и второй гармониками при некотором уменьшении суммарной выходной мощности. При дальнейшем увеличении мощности внешнего СВЧ-сигнала на вольтамперной характеристике туннельного диода наблюдается постепенное исчезновение участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением,

I о

Р, отн ед

10 10 10 1 10Р„ мВт Рис 1 Зависимость мощности основной гармоники выходного сигнала генератора на туннельном диоде от мощности внешнего СВЧ-сигнала

приводящее к резкому уменьшению амплитуд как первой, так и второй гармоник выходного сигнала. При уровне мощности внешнего СВЧ-сигнала -1.0-1.5 мВт автоколебательный режим генератора на туннельном диоде исчезает (рис. 1).

В главе описана разработанная модель одноконтурного диодного синхронизированного генератора, работающего в схеме (рис. 2), в которой реализуется режим вычитания когерентных сигналов: синхросигнала и выходного сигнала синхронизированного генератора. Амплитуда 1и, и фаза у/

результирующего тока

нагрузке

Источник синхросигнала

(У = агс1%

где /.

•аых*"{р+<р)

¿Г' /

Рис 2 Схема вычитания когерентных сигналов в общей нагрузке

/£ = 11а йт((у( +1//) определяется выражениями

) = Ьж1. + ^ых + ^ЬьКыхоАР + ф-а),

151со.{а)+ и /д — амплитуды токов, наводимых выходным сигналом синхронизированного генератора на нагрузке О, и синхросигналом на этой же нагрузке, при его непосредственной подаче на нагрузку, <р(х) — разность фаз, зависящая от частотной расстройки внутри полосы синхронизации, акр — начальные разности фаз, определяемые электрической длиной линий передач сигналов в нагрузку.

Результаты расчетов МЧХ и ФЧХ сигнала в нагрузке, проведенных с использованием разработанной модели, свидетельствуют, что сигнал в общей нагрузке в исследуемой схеме обладает чрезвычайно высокой чувствительностью к изменению собственной частоты автогенератора и мощности синхросигнала, к изменению параметров СВЧ-схемы.

На рис. 3 и 4 представлены результаты расчета МЧХ и ФЧХ сигнала в нагрузке исследуемой схемы при использовании в качестве синхронизированного генератора генераторов на диоде Ганна и на ПТШ, проведенные с использованием многоконтурных эквивалентных схем, описываемых дифференциальными уравнениями, полученными с использованием законов Кирхгофа.

При проведении экспериментальных исследований в одном из плеч мостовой схемы (см. рис. 2) размещался источник синхросигнала, в качестве которого использовался СВЧ-генератор типа Г4-83, а в другом — генератор на диоде Ганна типа ЗА703 или генератор на ПТШ типа АП2004 На выходе мостовой схемы синхросигнал и выходной сигнал синхронизированного генератора суммировались на общей нагрузке Выбором напряжения питания активною эле-

мента, уровня мощности, частоты синхросигнала и подстройкой элементов мостовой схемы удалось реализовать режим вычитания синхросигнала и выходного сигнала синхронизированного генератора на общей нагрузке. При изменении частоты синхросигнала в полосе синхронизации наблюдалось изменение мощности основной гармоники сигнала на выходе мостовой схемы в нагрузке, величина которого достигала 40 дБ (рис. 5).

Р/Р,. дБ

Vй

• \ *

ч 1

> 1

10 ДГ, МГц

|ДГ, МГц

-л/2

Я, = 25 мВт

- Р% ~ 30 мВт

- />, = 35 мВт

20 0 -20 -40 -60

/'//>„, дБ

N - / / /

> /

1 1

-200-150-100-50 0 50 100 150 Д/, МГц л/2

[14/1, МГц

-5п/1

-л/6

Д = 20 мВт

- Л"30мВ|

---- Л = 50 мВт

Рис 3 МЧХ (а) и ФЧХ(б) основной гармоники выходного сигнала синхронизированного генератора на диоде Ганна для различных значений мощности синхросигнала Ри/Р„. дБ

10 15 Д/, МГц

Л"8мВг

Рис 4 Расчетные МЧХ (а) и ФЧХ (б) основной гармоники выходного сигнала синхронизированного генератора на ПТШ для различных значений мощности синхросигнала

Р„/Р„ дБ

---Л

-Л

- 5 мВ I

- 2 5 мВт

40 Л/, УГГи 1 мВ|

а -- -5 6

Рис 5 Экспериментальные МЧХ первой гармоники сигнала на выходе мостовой схемы для различных значений мощности синхросигнала а — синхронизированный генератор на диоде Ганна, б — синхронизированный генератор на ПТШ

Результаты математического моделирования и экспериментальных исследований показали, что амплитуда и фаза сигнала в нагрузке синхронизированных полупроводниковых генераторов, работающих в режиме вычитания когерентных сигналов, обладают чрезвычайно высокой чувствительностью к изменению мощности синхросигнала, собственной частоты автогенератора и изменению параметров внешней СВЧ-схемы.

В третьей главе описаны разработанные новые высокоэффективные методы управления амплитудой и фазой выходного сигнала СВЧ-генераторов путем изменения напряжения питания и воздействия оптического излучения с использованием схемы вычитания когерентных сигналов.

Результаты расчета зависимости мощности и фазы сигнала в нагрузке в схеме вычитания когерентных сигналов: синхросигнала и выходного сигнала синхронизированного генератора на диоде Ганна и ПТШ — от напряжения питания активного элемента приведены на рис. 6 и 7. Представленные в работе результаты расчетов свидетельствуют о том, что в режиме вычитания когерентных сигналов при фиксированной мощности синхросигнала изменение напряжения питания активного элемента приводит к изменению положения минимума на МЧХ. При этом, выбором частоты и мощности синхросигнала можно добиться изменения выходной мощности генератора более чем на 40 дБ и фазы на л рад изменением напряжения питания активного элемента при фиксированной частоте выходного сигнала.

Результаты измерения зависимости мощности выходного сигнала от напряжения питания активного элемента представлены на рис 8.

Результаты проведенного с использованием аналитической модели одноконтурного генератора (рис. 9) и эквивалентной схемы многоконтурного генератора (рис 10) расчета зависимости выходных характеристик синхронизированного генератора на диоде Ганна, работающего в режиме вычитания сигналов, от интенсивности оптического излучения с энергией кванта большей ширины запрещенной зоны, воздействующего на полупроводниковую структуру диода, представлены на рис. 9 и 10. Результаты расчета хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Проведенные расчеты и экспериментальные исследования показали возможность использования предложенной схемы вычитания когерентных сигналов для реализации новых высокоэффективных, в том числе оптических, методов управления амплитудой и фазой выходного сигнала СВЧ-генераторов.

В четвертой главе приведены результаты применения синхронизированных генераторов, работающих в режиме вычитания когерентных сигналов, для измерения параметров материалов и структур, описан автоматизированный измерительный комплекс определения параметров двухслойных структур радиоволновыми и оптическими методами, показана возможность практического использования явления синхронизации и режима гашения колебаний внешним сигналом.

В заключении приведены основные результаты диссертационной работы.

PJP„, дБ

PIP„ дБ

О -10

-20 -30 -40 -50 -60

"А;///

-л/2

---V = -0 484 .......... х = -0 539

_ _ - -0497 ....... г--0 525

- V ~ -0 513

Рис 6 Расчетные зависимости мощности (а) и фазы (б) сигнала на нагрузке в схеме сравнения от напряжения питания диода Ганна

/7Л„ дБ а

ю о

-ю -20 -30 -40 -50 -60

\\'./7 ш/

-5л/6

-2тг/3 — -я/2

---/= 8 975 ГГц

- /=9.000 ГГц

.... f= 9.025 ГГц

Рис 7 Расчетные зависимости мощности (а) и фазы (б) первой гармоники выходного сигнала от напряжения питания ПТШ

PJPm дБ §

6.4 6.8 7.2 7 6(7, В 8 8 5 9 9.5 10 £/, В - - Д/- -5 МГц .... д/= -8 МГц _ _ д/=- 5 МГц . .. д/=- з 5 МГц

-Д/- -6,3 МГц -Д/= 4 1 МГц

Рис 8 Экспериментальные зависимости мощности сигнала на выходе мостовой схемы в нагрузке от напряжения питания диода Ганна (а) или ПТШ (б)

-70

О 200 400 600 «00 /, В г/см я/2

-5гоб

-2я/3

-и/2

---V» 0 576

- * - О Э5Ь

\ = -0 51

Рис 9. Зависимость нормированной мощности (а) и фазы (б) выходного сигнала от интенсивности оптического излучения / для различных значений параметра расстройки х

-20

И,,1Р,„ ¿В

40 60 40 / Вт'сч' - йГ=- 12 МГц •- Д/--8 5М1Ч я/2

.¿1/1

-5я/!

-л/2

---Л/--17 М|и - - М~ 12 МГц

- Д/ = -12 ■> М1 ц ы - 8 МГц

Рис 10 Расчетные зависимости выходной мощности (а) и фазы (б) выходного сигнала от интенсивности оптического излучения для различных значений расстройки Л/

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ Установлено, что для адекватного описания динамики наблюдавшегося экспериментально уменьшения генерируемой мощности и последующего срыва автоколебаний в генераторе на туннельном диоде с ростом уровня мощности внешнего СВЧ-сигнала необходимо использование модели генератора на туннельном диоде, учитывающей изменение вида вольтамперной характеристики диода при воздействии внешнего СВЧ-сигнала вследствие разогрева свободных носителей заряда и появления продетектированного сигнала. Разработана аналитическая модель полупроводникового диодного синхронизированного генератора, работающего в режиме вычитания когерентных сигналов: синхросигнала и выходного сигнала синхронизированного генератора, — которая позволяет адекватно описать МЧХ и ФЧХ сигнала в ншруз-ке в различных режимах работы активного элемента по постоянному току, при различных уровнях мощности воздействующего синхросигнала, пара-

метрах внешней СВЧ-схемы и при воздействии на полупроводниковую структуру активного элемента оптического излучения.

3. Показано, что изменением мощности синхросигнала, напряжения питания активного элемента, воздействием оптического излучения на активный элемент полупроводниковых СВЧ-генераторов на диодах Ганна и ПТШ, работающих в режиме вычитания когерентных сигналов, достигается глубокая амплитудная и фазовая модуляция выходного сигнала при неизменности его частоты.

4. Показано, что знак скорости изменения фазы на фазо-частотной характеристике выходного сигнала в режиме вычитания когерентных сигналов определяется уровнем мощности синхросигнала, величиной напряжения питания активного элемента, интенсивностью воздействующего оптического излучения.

5. Для повышения чувствительности методов измерений параметров материалов и структур: толщины, электропроводности и диэлектрической проницаемости слоев — с помощью синхронизированных генераторов предложено использовать схему вычитания когерентных сигналов, а для повышения точности измерений нанотолщинных слоев при использовании эталонных образцов — интерференционные СВЧ- и оптические методы, основанные на взаимодействии электромагнитного излучения со слоистыми структурами, и использующие современные компьютерные методы обработки интерференционных сигналов и изображений.

6. Разработаны новые способы измерения параметров материалов и структур, параметров колебательных движений, защищенные патентами РФ, и созданы устройства для их реализации, защищенные свидетельствами на полезную модель.

Основные результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1 Скрипаль Ан В , Абрамов А В , Усанов Д А , Скрипаль Ал.В Автоматизированные системы научных исследований- Учеб пособие для студентов физ фак - Саратов Изд-во Сарат ун-та, 2004

2 Усанов Д А, Скрипаль Ал В , Скрипаль Ан В , Абрамов А В Видеотехнологии автоматизированного контроля Учеб пособие для студентов физ фак - Саратов Изд-во Capar ун-та, 2001 -96 с

3 Скрипаль А В , Усанов Д А, Абрамов А В Нелинейная динамика генератора на туннельном диоде при воздействии внешнего СВЧ-сигнала Н Изв вузов Прикладная нелинейная динамика. 2000. Т 8, № 4 С 66-73

4 Усанов Д А , Скрипаль А В , Абрамов А В Оптическое управление полупроводниковыми синхронизированными СВЧ-генераторами, работающими в схеме вычитания сигналов//Известия вузов Электроника 2002 №5 С 31-39

5. Usanov D А, Skripal Al. V, Skripal An, Abramov A V, Kletsov A A Nonlinear dynamics of semiconductor microwave and optical oscillators// Izv VUZ "AND" 2002 Vol 10, №3 P 159-171

6 Усанов Д A , Скрипаль А В, Клецов A A , Абрамов А В , Ильин С H Отрицательное дифференциальное сопротивление N-типа на вольтамперных характеристиках ла-винно-пролетных диодов в сильном СВЧ-поле // Известия вузов Электроника 2003 №4 С. 5-12.

7. У санов Д А, Скрипаль А В, Абрамов А В , Клецов А. А Нелинейность частотных характеристик полевого транзистора с барьером Шотки в режиме большого сигнала // Известия вузов Электроника. 2003. №5. С 50-56

8 Usanov D А , Skripal А V, Abramov A.V Optical control of semiconductor synchronized microwave oscillators in the power suppression mode // Journal of Telecommunications and Information Technology 2003. N1 P 30-35.

9 Усанов Д A , Скрипаль А В , Абрамов A.B , Поздняков В А СВЧ-метод измерения подвижности свободных носителей заряда в полупроводниковых структурах // Известия вузов. Электроника 2004. №2. С. 76-84

10 Usanov D А, Skripal А V., Abramov A.V., Pozdnyakov V.A. The control of the output signal of semiconductor synchronized microwave oscillators by the bias voltage // Electronics and Telecomunications Quarterly. 2004 Vol 50, N 4. P. 579-589.

11 Чаплыгин Ю.А, Усанов Д A , Скрипаль Ал В., Скрипаль Ан В, Семёнов А А, Абрамов А В Радиоволновые и оптические измерения толщины и электропроводности металлических пленок на полупроводниковых и диэлектрических подложках // Известия вузов Электроника 2005 №1 С 68-77

12 Патент РФ № 2233430 Способ видеоизмерения толщины плёнки / ДА Усанов, Ан.В Скрипаль, Ал В Скрипаль, А В Абрамов, А А Сергеев, A H Абрамов, Т.В.Коржукова. - Опубл 27 07 2004, Бюл №21.

13 Свидетельство на полезную модель № 28391 RU, МКИ 7 G 01 В 11/06 Устройство для видеоизмерения толщины пленки / Усанов Д А, Скрипаль Ан В, Скрипаль Ал В, Абрамов А В, Серггев А А., Абрамов А Н., Коржукова ТВ // ЛЬ 2002134485/20 Заявл 10 12 2002, Опубл 20 03 2003, Бюл №8.

14 Abramov A.V., Usanov D А, Skripal А V , Posdnjakov V A The microwave method for measuring of free charge carriers mobility using synchronized oscillator // Proc of 34rd European Microwave Conference Amsterdam, Netherlands 12—14th October 2004 Vol. 2. P. 929-932.

15 Abramov A V, Usanov D A, Skripal A V, Pozdnyakov V. A Modulation of the output power of semiconductor microwave oscillators by changing the voltage m bias circuit// Proc of XV International Conference on Microwaves, Radar and Wireless Communications MIKON-2004, Poland, Warszawa, May 17-19, 2004. Vol. 3 P 874-877

16 Abramov A V, Usanov D A , Skripal A.V., Pozdnyakov V A A microwave method for measurement of free charge earners mobility in semiconductor structures// Proc of XV International Conference on Microwaves, Radar and Wireless Communications MIKON-2004, Poland, Warszawa, May 17-19, 2004. Vol 2 P 667-770

17. Усанов Д А., Скрипаль A.B, Абрамов AB, Поздняков В А. Полупроводниковые СВЧ-генераторы, управляемые напряжением питания // Материалы 14-ой Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» КрыМиКо-2004 Украина, Севастополь, 13-17 сентября 2004 г. С 117-118

18 Усанов Д.А., Скрипаль А В., Абрамов А.В, Боголюбов А.С СВЧ-метод измерения металлических пленок на полупроводниковых подложках // Материалы 14-ой Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» КрыМиКо-2004 Украина, Севастополь, 13-17 сентября 2004 г. С 686687

19 Усанов Д А , Скрипаль А.В, Абрамов А В , Поздняков В.А Синхронизированные СВЧ-генераторы на диодах Ганна, управляемые напряжением питания // Труды девятой международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники» Дивноморское, Россия, 12-17 сентября 2004 г. Таганрог Изд-во ТРТУ Часть 2 С. 97-100

20. Усанов Д А , Скрипаль А В , Абрамов А В , Боголюбов А С. Микроволновые измерения толщин металлических пленок на полупроводниковых подложках // Труды девятой международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники» Дивноморское, Россия, 12-17 сентября 2004 г Таганрог Изд-во ТРТУ Часть 2 С 100-103

Абрамов Антон Валерьевич

ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ СВЧ- И ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ СВЧ-ДИАПАЗОНА

Подписано в печать 18 05 05 Формат 60x84 1/16 Объем 1.0 п л Тираж 100 экз Заказ 86

Типография Издательства Саратовского университета 410012, Саратов, Астраханская. 83

05" 1226 4

РНБ Русский фонд

2006-4 9467

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Абрамов, Антон Валерьевич

Введение.

1. Современное состояние исследований механизмов воздействия электромагнитных полей на полупроводниковые приборы СВЧ-диапазона.

2. Нелинейные режимы работы полупроводниковых приборов СВЧ-диапазона, находящихся под воздействием внешнего сигнала.

2.1. Нелинейная динамика генератора на туннельном диоде при воздействии внешнего СВЧ-сигнала.

2.1.1. Модель, используемая при расчете.

2.1.2. Результаты расчета выходных характеристик генератора, проведенного с учетом изменения ВАХ активного элемента под воздействием внешнего СВЧ-сигнала.

2.2. Синхронизированный СВЧ-генератор на диодном полупроводниковом элементе с отрицательным дифференциальным сопротивлением в схеме вычитания сигналов.

2.2.1. Модель, используемая при расчете.

2.2.2. Результаты расчета мощностно-частотных и фазочастотных характеристик сигнала в нагрузке синхронизированного генератора в схеме вычитания сигналов.

2.3. Синхронизированный генератор на диоде Ганна в схеме вычитания сигналов.

2.3.1. Модель, используемая при расчете.

2.3.2. Результаты расчета мощностно-частотных и фазочастотных характеристик сигнала в нагрузке синхронизированного генератора на диоде Ганна в схеме вычитания сигналов.

2.3.3. Результаты экспериментальных исследований синхронизированного генератора на диоде Ганна в схеме вычитания сигналов.

2.4. Синхронизированный СВЧ-генератор на полевом транзисторе с барьером Шоттки в схеме вычитания сигналов.

2.4.1. Модель, используемая при расчете.

2.4.2. Результаты расчета мощностно-частотных и фазочастотных характеристик сигнала в нагрузке синхронизированного генератора на СяЛ.у-ПТШ в схеме вычитания сигналов.

2.4.3. Результаты экспериментальных исследований синхронизированного генератора на СаАя-ПТШ в схеме вычитания сигналов.

3. Управление выходным сигналом синхронизированных СВЧгенераторов.

3.1. Управление выходным СВЧ-сигналом синхронизированного генератора изменением напряжения питания активного элемента.

3.1.1. Управление выходным сигналом синхронизированного генератора на диоде Ганна изменением напряжения питания.

3.1.2. Управление выходным сигналом синхронизированного генератора на полевом транзисторе с барьером Шоттки изменением напряжения питания.

3.2. Управление выходным сигналом синхронизированного генератора на диоде Ганна с помощью оптического излучения.

4. Использование явления синхронизации при разработке новых типов измерительных устройств.

4.1. Использование синхронизированных генераторов для измерения параметров полупроводниковых эпитаксиальных слоев.

4.2. Использование синхронизированных генераторов для измерения параметров диэлектриков.

4.3. Автоматизированный измерительный комплекс для определения параметров двухслойных структур радиоволновыми и оптическими методами.

4.4. Использование явления синхронизации для диагностики и коррекции зрения при нистагме.

Введение диссертация по физике, на тему "Особенности воздействия СВЧ- и оптического излучения на полупроводниковые приборы СВЧ-диапазона"

К перспективным направлениям современной твердотельной электроники и радиофизики можно отнести исследование физических процессов в полупроводниковых элементах, используемых для генерации, усиления и преобразования СВЧ-колебаний, таких как туннельные диоды, диоды Ганна, лавинно-пролетные диоды, биполярные и полевые СВЧ транзисторы, а также особенностей взаимодействия электромагнитных полей в электродинамических системах с полупроводниковыми элементами [1-9]. Важным фактором, стимулирующим проведение этих исследований, является открытие новых физических эффектов в полупроводниковых приборах, позволяющих разрабатывать устройства СВЧ различного назначения: полупроводниковые приборы для преобразования и управления энергией электромагнитных волн, генерации и усиления сверхвысокочастотных колебаний [1, 10-18].

Применение в диапазоне СВЧ новых полупроводниковых элементов и радиотехнических схем создает реальные условия для дальнейшего прогресса и совершенствования сверхвысокочастотной радиоаппаратуры. Изменяются коренные принципы конструирования СВЧ-систем, претерпевают значительные изменения классические способы управления СВЧ-мощностью, а также методы измерения параметров материалов и структур.

Особую актуальность приобретают исследования режимов работы устройств в случае, когда они находятся под действием оптического излучения [1928], внешнего СВЧ-сигнала [29-33], либо являются активными элементами сложных радиофизических систем.

Большое внимание уделяется исследованиям, посвященным разработке и созданию оптически управляемых полупроводниковых устройств СВЧ-диапазона на основе биполярных и полевых транзисторов [19-24], лавинно-пролетных диодов, работающих в IMPATT и TRAPATT режимах [25,26], диодов Ганна [2, 5,19, 27]. Использование оптически управляемых активных полупроводниковых СВЧ-элементов позволило реализовать устройства с расширенными функциональными возможностями: оптические переключатели, фазовращатели, смесители, ограничители, быстродействующие фотоприемники, СВЧ-усилители с регулируемым коэффициентом усиления, генераторы с оптической подстройкой частоты, фазы и мощности выходного сигнала.

Значительное число публикаций посвящено исследованию работы полупроводниковых синхронизированных СВЧ-генераторов при воздействии оптического излучения [2,19, 21,22, 34-37]. На их основе разработаны схемы повышения стабильности частоты, системы с регулируемыми амплитудой и фазой выходного колебания [38-42].

При теоретическом описании и экспериментальных исследованиях взаимодействия электромагнитного излучения СВЧ- и оптического диапазона с полупроводниковыми приборами оказывается необходимым рассматривать не только физические процессы, протекающие в полупроводниковых структурах при воздействии на них внешнего сигнала, но и решать сложные задачи по нахождению распределения поля в электродинамической системе с полупроводниковыми элементами. Стараясь более строго решить электродинамическую задачу, авторы часто представляют полупроводниковые активные элементы, используя сильно упрощенные модели. Взаимодействие электромагнитного излучения СВЧ- и оптического диапазона с полупроводниковыми элементами в конкретных электродинамических системах и зависимости параметров полупроводниковых структур от уровня мощности воздействующего сигнала к настоящему времени изучены недостаточно [43-52]. Анализ особенностей изменения стационарных и высокочастотных характеристик лавинно-пролетных диодов и арсе-нид-галлиевых полевых транзисторов при высоком уровне мощности внешнего СВЧ-сигнала был проведен авторами работ [53-59], однако глубина этих исследований на сегодняшний день является уже недостаточной.

При описании свойств полупроводниковых приборов на СВЧ часто считают возможным использовать их стационарные или малосигнальные характеристики (вольтамперную характеристику, импеданс) [1,60-62]. Такой подход в ряде случаев позволяет успешно конструировать различного типа СВЧ-устройства на полупроводниковых приборах. В то же время ясно, что с увеличением уровня воздействующей СВЧ-мощности возможно существенное изменение свойств полупроводниковых приборов [2,29-32, 63, 64].

Одним из основных типов полупроводниковых приборов, использующихся в радиоэлектронной аппаратуре СВЧ, является арсенид-галлиевый полевой транзистор с барьером Шоттки {Са Аз ПТШ), на основе которого создаются устройства повышенного уровня мощности, работающие на частотах до 30 ГГц [6567]. В лучших образцах мощных полевых транзисторов на СгдЛ-у типичные значения максимальной удельной выходной мощности превышают 1 Вт/мм (Вт на миллиметр длины затвора) [5]. Специфика нелинейного режима работы СсхАб ПТШ в настоящее время изучена недостаточно. Авторами работ [56, 58, 59, 68, 69] отмечена возможность возникновения в некоторых режимах работы СаАя ПТШ субгармонических составляющих в спектре выходного сигнала СВЧ-усилителей на их основе.

Одним из наиболее эффективных способов улучшения характеристик полупроводниковых устройств является использование твердотельных генераторов СВЧ-диапазона в качестве активных элементов в системе с внешней синхронизацией [70, 71]. Синхронизация полупроводниковых СВЧ-генераторов позволяет создать устройства, обладающие большей частотной стабильностью и позволяющие полнее использовать энергетические возможности активного элемента. Генератор с внешней синхронизацией оказывается способным не только генерировать сигнал фиксированной частоты, но и выполнять различные функции: преобразование частоты, усиление, детектирование сигналов с частотной и фазовой модуляцией. Ввиду резко нелинейного характера взаимодействия в автоколебательной системе, находящейся в условиях внешней синхронизации, а также широких возможностей управления данной системой путем изменения различных внешних параметров (амплитуды и частоты синхросигнала, напряжения питания активного элемента, воздействием внешнего магнитного поля, СВЧ-или оптического излучения), выходные мощностные и фазовые характеристики данной системы обладают рядом существенных особенностей, открывающих путь к созданию новых классов устройств на основе синхронизированных генераторов.

Совершенствование широко используемых в технике СВЧ схем сравнения (мостовых схем) [17] также возможно путем введения в них дополнительных фа-зочувствительных элементов, в качестве которых могут быть использованы синхронизированные генераторы [72], так как явление синхронизации, во-первых, обеспечивает в стационарном режиме при внешней синхронизации постоянство разности фаз (р между выходным сигналом автогенератора и синхросигналом, что делает эти сигналы когерентными, а, во-вторых, разность фаз (р может изменяться от -/г/2 до ж/2 при небольших, менее 1%, изменениях частоты синхросигнала или собственной частоты автогенератора. Это позволяет, выбором необходимых фазовых и амплитудных соотношений между синхросигналом и выходным сигналом синхронизированного генератора добиться оптимальной величины мощности выходного сигнала на общей нагрузке, или же, напротив, добиться почти полного гашения сигнала и резко повысить фазовую чувствительность схем сравнения.

Одной из наиболее распространенных задач в технике является задача контроля толщины и электропроводности металлических слоев, нанесенных на изолирующие и проводящие подложки. Среди возможных вариантов её решения наибольший интерес для практики представляет разработка методов неразру-шающего контроля этих параметров и устройств для их реализации. Перспективу широкого применения имеют устройства неразрушающего контроля толщины и электропроводности, отличающиеся меньшими габаритами, весом, потребляемой мощностью, высокой точностью измерений, простотой в эксплуатации. Совокупности этих требований могут удовлетворить измерители, созданные на основе эффекта автодинного детектирования в полупроводниковых генераторах микроволнового и оптического диапазонов длин волн [2, 6].

Достоинством бесконтактных методов исследования характеристик полупроводниковых структур, к которым, помимо прочих, относятся СВЧ-методы, является возможность проводить измерения, не разрушая материал и не изменяя его свойства [73-76]. СВЧ-методы основаны на поглощении электромагнитной энергии свободными носителями заряда, на инерционности носителей в СВЧ-поле, на повороте плоскости поляризации волны при искривлении траектории движения свободных носителей заряда, на резонансном поглощении электромагнитной энергии и других специфических эффектах в полупроводниках на СВЧ. Эти методы являются оптимальными при измерениях материалов и структур, используемых в приборах полупроводниковой СВЧ-электроники, поскольку исследования с помощью зондовых методов могут давать недостаточно информации для конструирования СВЧ-устройств с заданными характеристиками.

Таким образом, проведение экспериментальных и теоретических исследований характеристик работающих в нелинейных режимах полупроводниковых активных элементов СВЧ-устройств при воздействии внешнего СВЧ- или оптического сигнала является актуальным, и представляет научный и практический интерес.

С учетом вышесказанного была сформулирована цель диссертационной работы: экспериментальное исследование и математическое моделирование особенностей воздействия СВЧ- и оптического излучения на активные полупроводниковые приборы СВЧ-диапазона, работающие в нелинейных режимах.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

• экспериментальное и теоретическое исследование работы одноконтурных и многоконтурных полупроводниковых синхронизированных СВЧ-генераторов в схеме сравнения, в которой реализуется режим вычитания когерентных сигналов: синхросигнала и выходного сигнала синхронизированного генератора — на общей нагрузке, при изменении параметров внешней схемы: напряжения питания активного элемента, мощности синхросигнала, электродинамических характеристик СВЧ-тракта;

Новизна исследований, проведенных в ходе диссертационной работы, состоит в следующем:

• в результате компьютерного моделирования установлено, что учет изменения вида ВАХ туннельного диода при воздействии внешней СВЧ-мощности позволяет адекватно описать наблюдавшиеся экспериментально уменьшение генерируемой мощности и последующий срыв автоколебаний в генераторе на туннельном диоде с ростом уровня мощности внешнего СВЧ-сигнала.

• построена аналитическая модель полупроводникового синхронизированного СВЧ-генератора, работающего в схеме вычитания когерентных сигналов: синхросигнала и выходного сигнала синхронизированного генератора на общей нагрузке;

Практическая значимость полученных результатов: определение условий, при которых происходит изменение вида вольтампер-ных характеристик туннельных диодов в результате воздействия на них излучения с высоким уровнем СВЧ-мощности, может быть использовано при конструировании генераторов и усилителей, уточнения областей их применения; предложенная СВЧ-схема вычитания когерентных сигналов в полупроводниковых синхронизированных СВЧ-генераторах позволяет реализовать эффективные методы управления амплитудой и фазой СВЧ-сигнала с помощью напряжения питания или оптического сигнала, высокочувствительные методы измерения параметров материалов и структур; разработанная методика измерений толщины тонких проводящих слоев в диапазоне толщин от 5 нм до 2 мкм позволяет создать высокочувствительную измерительную систему контроля параметров металлополупроводниковых и металлодиэлектрических структур с использованием синхронизированных СВЧ-генераторов. результаты работы использованы при выполнении грантов 2003 (шифр А03-3.15-491) и 2004 (шифр А04-3.15-31) годов для поддержки научно-исследовательской работы аспирантов высших учебных заведений Минобразования России

Основные положения, выносимые на защиту.

Разработанная аналитическая модель полупроводникового диодного синхронизированного генератора, работающего в режиме вычитания когерентных сигналов: синхросигнала и выходного сигнала синхронизированного генератора, — позволяет адекватно описать МЧХ и ФЧХ сигнала в нагрузке в различных режимах работы по постоянному току активного элемента, при воздействии на полупроводниковую структуру активного элемента оптического излучения, при различных уровнях мощности воздействующего синхросигнала, параметрах внешней СВЧ-схемы.

Изменением мощности синхросигнала, напряжения питания активного элемента, воздействием оптического излучения на активный элемент полупроводниковых СВЧ-генераторов на диодах Ганна и ПТШ, работающих в режиме вычитания когерентных сигналов: синхросигнала и выходного сигнала синхронизированного генератора, — достигается глубокая амплитудная и фазовая модуляция выходного сигнала при неизменности его частоты. Знак скорости изменения фазы на фазочастотной характеристике выходного сигнала в режиме вычитания когерентных сигналов: синхросигнала и выходного сигнала синхронизированного генератора, - определяется уровнем мощности синхросигнала, величиной напряжения питания активного элемента, интенсивностью воздействующего оптического излучения. Для повышения чувствительности методов измерений параметров материалов и структур с использованием синхронизированных генераторов может быть успешно использована схема вычитания когерентных сигналов.

Апробация работы.

Результаты работы представлены на: IEEE-Russia Conference "1999 High Power Microwave Electronics: Measurements, Identification, Applications", Новосибирск, Россия, 21-23 сентября 1999 г.;

Всероссийской научно-технической дистанционной конференции «Электроника». Зеленоград, 19-30 ноября 2001 г.;

14-ой Международной конференции по СВЧ, радарам и беспроводным коммуникациям "MIKON-2002", Гданьск, Польша, 20-22 мая 2002 г.;

5. 33-ей Европейской конференции по СВЧ, Мюнхен, Германия, 7-9 октября 2003 г.;

7. 13-й Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2003), Севастополь, Украина, 8-12 сентября 2003 г.

8. Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы радиоэлектроники», Самара, 30 июня 2003 г.;

9. 2-ой Международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов», Самара, 7-13 сентября 2003 г.;

11.4-ом Московском Международном Салоне инноваций и инвестиций, Москва, Всероссийский Выставочный Центр, 25-28 февраля 2004 г.;

12.15-ой Международной конференции по СВЧ, радарам и беспроводным коммуникациям "М1КОМ-2002", Варшава, Польша, 17-19 мая 2004 г.

13.14-ой Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» КрыМиКо-2004. Украина, Севастополь, 13-17 сентября 2004 г.;

14.34-ей Европейской конференции по СВЧ, Амстердам, Нидерланды, 12-14 октября 2004 г.;

15. на семинаре кафедры физики твердого тела Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского.

По материалам исследований получены 3 патента РФ и 2 свидетельства на полезную модель:

1. Патент РФ. № 2233430. Способ видеоизмерения толщины плёнки / Д.А. Усанов, Ан.В. Скрипаль, Ал.В. Скрипаль, А.В.Абрамов, А.А.Сергеев, А.Н.Абрамов, Т.В.Коржукова. - Опубл. 27.07.2004, Бюл. №21.

2. Патент на изобретение РФ №2193337. Способ исследования движения глазного яблока / Усанов Д.А., Скрипаль Ал.В., Абрамов A.B., Усанова Т.Б., Скрипаль Ан.В. Опубл. 27.11.2002. Бюл. №33.

3. Патент на изобретение РФ №2221475. Способ исследования движения глаз по бинокулярному изображению и устройство для его реализации / Усанов Д.А., Скрипаль Ал.В., Скрипаль Ан.В, Абрамов A.B., Усанова Т.Б., Фекли-стов В.Б. Опубл. 20.01.2004."

4. Свидетельство на полезную модель № 28391 RU, МКИ 7 G 01 В 11/06. Устройство для видеоизмерения толщины пленки / Усанов Д.А., Скрипаль Ан.В., Скрипаль Ал.В., Абрамов A.B., Серггев A.A., Абрамов А.Н., Коржу-кова Т.В. // №2002134485/20. Заявл. 10.12.2002; Опубл. 20.03.2003; Бюл. № 8.

5. Свидетельство на полезную модель №25157 RU, МКИ 7 А 61 В 8/10. Устройство для исследования движения глазного яблока/ Усанов Д.А., Скрипаль A.B., Скрипаль A.B., Абрамов A.B., Усанова Т.Б., Феклистов В.Б. // № 2002115957/20. Заявл. 19.06.2002; Опубл. 20.09.2002; Бюл. № 26.

Разработанные в ходе выполнения работы приборы экспонировались на:

1. 51-ой Всемирной выставке инноваций, научных исследований и новых технологий «Брюссельская эврика 2002» (золотая медаль с отличием).

2. 3-м, 4-м и 5-м Московском международном салоне инноваций и инвестиций 2003 и 2005 г. (золотая и две серебряные медали)

3. Международной выставке изобретений «IENA-2004» (г.Нюрнберг, Германия) (серебряная медаль).

4. 33-м Международном салоне изобретений, новой техники и товаров «Жене-ва-2005» (г.Женева, Швейцария) (золотая медаль).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 50 работ

41,63,64,68,69,77-122].

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 147 страницах, содержит 54 рисунка и список литературы из 194 наименований.

Заключение диссертации по теме "Радиофизика"

Основные результаты и выводы диссертационной работы заключаются в следующем.

1. Установлено, что для адекватного описания динамики наблюдавшегося экспериментально уменьшения генерируемой мощности и последующего срыва автоколебаний в генераторе на туннельном диоде с ростом уровня мощности внешнего СВЧ-сигнала необходимо использование модели генератора на туннельном диоде, учитывающей изменение вида вольтамперной характеристики диода при воздействии внешнего СВЧ-сигнала вследствие разогрева свободных носителей заряда и появления продетектированного сигнала.

2. Разработана аналитическая модель полупроводникового диодного синхронизированного генератора, работающего в режиме вычитания когерентных сигналов: синхросигнала и выходного сигнала синхронизированного генератора, — которая позволяет адекватно описать МЧХ и ФЧХ сигнала в нагрузке в различных режимах работы активного элемента по постоянному току, при различных уровнях мощности воздействующего синхросигнала, параметрах внешней СВЧ-схемы и при воздействии на полупроводниковую структуру активного элемента оптического излучения.

4. Показано, что знак скорости изменения фазы на фазочастотной характеристике выходного сигнала в режиме вычитания когерентных сигналов определяется уровнем мощности синхросигнала, величиной напряжения питания активного элемента, интенсивностью воздействующего оптического излучения.

Для повышения чувствительности методов измерений параметров материалов и структур: толщины, электропроводности и диэлектрической проницаемости слоев — с помощью синхронизированных генераторов предложено использовать схему вычитания когерентных сигналов, а для повышения точности измерений нанотолщинных слоев при использовании эталонных образцов — интерференционные СВЧ- и оптические методы, основанные на взаимодействии электромагнитного излучения со слоистыми структурами, и использующие современные компьютерные методы обработки интерференционных сигналов и изображений.

Разработаны новые способы измерения параметров материалов и структур, параметров колебательных движений, защищенные патентами РФ, и созданы устройства для их реализации, защищенные свидетельствами на полезную модель.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Абрамов, Антон Валерьевич, Саратов

1. Полупроводниковые приборы в схемах СВЧ. Под ред. Хауэса М., Моргана Д./ Пер. с англ. под ред. д-ра физ.-мат. наук Эткина B.C. М. Мир. 1979. 444 с.

2. Усанов Д.А., Скрипаль A.B. Физика работы полупроводниковых приборов в схемах СВЧ. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1999. 376 с.

3. Тагер A.C., Вальд-Перлов В.М. Лавинно-пролетные диоды и их применение в технике СВЧ. М.: Сов. Радио. 1968.480 с.

4. Левинштейн М.Е., Пожела Ю.К., Шур М.С. Эффект Ганна / Под ред. С.М. Рывкина. М.: Сов. Радио, 1975. 288 с.

5. Шур М. Современные приборы на основе арсенида галлия. М. Мир. 1991. 632 с.

6. Усанов Д.А., Скрипаль Ал.В., Скрипаль Ан.В. Физика полупроводниковых радиочастотных и оптических автодинов. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2003.312 с

7. Luy J.-F., Russer P. Silicon-Based Milimeter-Wave Devices. Springer Series in Electronics and Photonics. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 1994. 350 p.

8. Долманов И.Н., Толстихин В.И., Еленский В.Г. Полупроводниковые приборы с резонансным туннелированием электронов // Зарубежная радиоэлектроника. 1990. №7. с.66-89.

9. Серьезное А.Н., Степанова Л.Н., ФилинюкН.А. и др. Негатроника. Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1995. 315 с.I

10. Кэролл Дж. СВЧ-генераторы на горячих электронах/ Пер. с англ. под ред. Б.Л. Гельмонта. М.: Мир. 1972. 384 с.

11. Каганов В.И. СВЧ полупроводниковые передатчики. М.: Радио и связь. 1981.400 с.

12. СВЧ-полупроводниковые приборы и их применение. Под ред. Уоткинса Г./ Пер. с англ. под ред. Эткина B.C. М. Мир 1972. 662 с.

13. Давыдова Н.С., Данюшевский Ю.З. Диодные генераторы и усилители СВЧ. М. Радио и связь. 1986. 184 с.

14. Вайсблат А.В. Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах. М. Радио и связь. 1987. 120 с.

15. Веселов Г.И., Егоров Е.Н., Алехин Ю.Н. и др Микроэлектронные устройства СВЧ / Под ред. Г.И. Веселова. М.: Высш.шк. 1988. 280 с.

16. Лебедев И.В., Шнитников А.С., Купцов Е.И. Твердотельные СВЧ-ограничители проблемы и решения (обзор)// Изв. вуз. Радиоэлектроника. 1985. Т.28. №10. с.34-41.

17. Хелзайн Дж. Пассивные и активные цепи СВЧ. М.: Радио и связь. 1981. 200 с.

18. Макаренко А.С. Фазовые модуляторы СВЧ на полупроводниковых диодах //Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1984. Т. 27, № 1. С. 3-9.

19. Seeds A.J., Salles A. A. Optical Control of Microwave Semiconductor Devices// IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 1990. Vol. MTT-38, N 5. P. 577-585.

20. Forrest J.R., Salles A.A. Optics control microwaves // Microwave System News. 1981. Vol. 11, №6. P. 112-122.

21. Salles A.A. Optical control of GaAs MESFET's // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 1983. Vol. MTT-31, № 10. P. 812-820.

22. Rossek S.J., Free C.E. Optically controlled microwave switching and phase shifting using GaAs FET's // IEEE Microwave and Guided Wave Lett. 1995. Vol. 5, №3. P. 81-83.

23. Усанов Д.А., Скрипаль A.B., Тяжлов B.C., Васильева А.В. Оптическое управление характеристиками усилителя на GaAs ПТШ в режиме большого сигнала // Радиотехника и электроника. 1996. Т. 41, № 11. С. 1390-1397.

24. Усанов Д.А., Тяжлов B.C., Скрипаль А.В. Оптическое управление характеристиками усилителя на арсенид-галлиевом полевом транзисторе с барьером Шоттки// Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 1992. Т. 35, №8. С.62-65.

25. Seeds A.J., Singleton J.F., Brunt S.P.,.Forrest J.R The optical control of IMP ATT oscillators // J. Lightwave Technology. 1987. Vol. LT-5, № 3. P. 403-411.

26. Kiehl R.A. Behaviour and dynamics of optically controlled TRAP ATT oscillators// IEEE Trans. Electron Dev. 1978. Vol. ED-25, № 6. P. 703-710.

27. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Горбатов С.С. Влияние ИК излучения на генерацию диодов Ганна // Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1982. - Т. 25, № 10. -С. 92, 93.

28. Paolella A., Herczfeld P.R. Optical control of GaAs MMIC transmitt receive module // IEEE MTT Microwave Symp. Dig. New York, 1988. Vol. 2. P. 959-962.

29. Усанов Д.А., Коротин Б.Н., Орлов B.E., Скрипаль А.В. Снятие вырождения в р- и n-областях туннельного диода внешним СВЧ-сигналом // Письма в ЖТФ. 1990. Т.16. Вып.8. С.50-51.

30. Усанов Д.А., Орлов В.Е., Коротин Б.Н., Скрипаль А.В. Влияние внешнего СВЧ сигнала на работу СВЧ генератора на тунельном диоде// Известия вузов. Радиофизика. 1991. Т. 34, № 1. С. 81-85.

31. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Коротин Б.Н., Орлов В.Е. Влияние греющего СВЧ-поля на вид вольт-амперной характеристики туннельного диода // Письма в ЖТФ. 1993. Т. 19, вып.7. С.81-85.

32. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Угрюмова Н.В., Вениг С.Б., Орлов В.Е. Возникновение режима отрицательного дифференциального сопротивления и переключения в туннельном диоде под действием внешнего СВЧ сигнала // ФТП. 2000. Т.24, вып.5. С.567-571.

33. Усанов ДА., Скрипаль А.В., Угрюмова Н.В. Возникновение отрицательного сопротивления в структурах на основе р—w-перехода в СВЧ-поле // ФТП. 1998. Т.32, вып. 11. С.1399-1402.

34. Berceli Т. Dinamic properties of optical-microwave mixing processes utilizing FET devices // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 1995. Vol. MTT-44, № 9. P. 2330-2333.

35. Baak C. Elze G., Waif G. GaAs MESFET: a high-hpeed optical detector // Electron. Lett. 1977. Vol. 13, № 7. p. 193.

36. Yen H.W., Barnoski M.K. Optical injection locking and switching of transistor oscillators //Appl. Phys. Lett. 1978. Vol. 32, №3. P. 182-184.

37. Salles A. A., Forrest J.R. Initial observations of optical injection locking of GaAs metal semiconductor field effect transistor oscillators // Appl. Phys. Lett. 1981. Vol. 38, № 5. P. 392-394.

38. Esman R.D., Goldberg L., Weller J.F. Optical phase control of an optically injection-locked FET microwave oscillator // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 1989. Vol. MTT-37, № 10. P. 1512-1518.

39. Усанов Д.А., Скрипаль A.B. Амплитудная и частотная модуляция СВЧ-излучения генераторов на диодах Ганна оптическим сигналом // Электронная техника. Сер.1. Электроника СВЧ. 1982. - Вып. 6. - С. 57, 58.

40. Усанов Д.А., Скрипаль А.В. Частотная модуляция диодов Ганна, работающих в режиме генерации, при воздействии на них лазерного излучения // Электронная техника. Сер.1. Электроника СВЧ. 1984. - Вып. 7. - С. 2729.

41. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Абрамов А.В. Оптическое управление полупроводниковыми синхронизированными СВЧ-генераторами, работающими в схеме вычитания сигналов // Известия вузов. Электроника. 2002. №5. С.4 31-39.

42. UsanovD.A., SkripalA.V., AbramovA.V. Optical control of semiconductor synchronized microwave oscillators in the power suppression mode // Journal of Telecommunications and Information Technology. 2003. N1. P. 30-35.

43. Зеегер К. Физика полупроводников/ М. Мир. 1977. 616.

44. Шалимова К.В. Физика полупроводников. М.: Энергия, 1976. 416 с.

45. Бонч-Бруевич B.JL, Калашников С.Г. Физика полупроводников/ М. Наука.1977. 672 с.

46. Викулин И.М., Стафеев В.И. Физика полупроводниковых приборов/ М. Радио и связь. 1990. 264 с.

47. Иванов С.Н., Пенин Н.А., Скворцова Н.Е., Соколов Ю.Ф. Физические основы работы полупроводниковых СВЧ-диодов/ М. Мир. 1965. 192 с.

48. Полупроводниковые приборы СВЧ. Под ред. Бренда. Пер.с англ./ М. Мир. 1972. 148 с.

49. Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2 кн./ М. Мир. 1984. Кн.1 -456 с. Кн.2 -456 с.

50. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Т.1/ М., Высшая школа, 1970. -439 с.

51. Милованов О.С., Собенин Н.П. Техника СВЧ/ М. Атомиздат, 1980. 463 с.

52. Шпирт В.А. Ограничительный диод. Электроника. Энциклопедический словарь//М. Сов. Энциклопедия. 1991. с.334-335.

53. Усанов Д.А., Посадский В.Н., Буренин В.Н. и др. Детекторный эффект в усилителях на диодах с переносом электронов// Радиотехника и электроника. 1977. Т. XIII. вып. 5. С. 1085 1086.

54. Усанов Д.А., Скрипаль A.B. Детектирование МЭП-диодами, работающими в активном режиме // Электронная техника. Сер. 1, Электроника СВЧ. 1980. Вып. 10. С. 62-63.

55. Усанов Д.А., Безменов A.A., Орлов В.Е. Детекторный эффект в усилителях на лавинно-пролетных диодах// Изв. Вузов. Радиоэлектроника. 1980. Т.23. №10. с.63-64.

56. Усанов Д.А., Безменов A.A., Детектирование СВЧ полевыми транзисторами, работающими в активном режиме// Электронная техника. Сер.1, Электроника СВЧ. 1986. Вып. 2. с. 19-21.

57. Усанов Д.А., Тяжлов B.C., Безменов A.A. Использование детекторного эффекта для настройки СВЧ-усилителей на транзисторах// Электронная техника. Сер.1, Электроника СВЧ. 1989. Вып. 6. с. 8. Деп. в ЦНИИ "Электроника", № Р-5184.

58. Скрипаль A.B., Усанов Д. А., Васильева А. В., Тяжлов В. С. Моделирование СВЧ усилителей на GaAs ПТШ, работающих в нелинейном режиме// Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 1998. Т.1, вып. 2-3. с. 30-32.

59. Курокава К. Принудительная синхронизация твердотельных СВЧ-генереторов// ТИИЭР. 1973. Т. 61. № 10. С. 12-40.

60. Андреев B.C. О синхронизации СВЧ-генератора, работающего на нелинейном элементе с отрицательным сопротивлением// Радиотехника и электроника. 1975. Т. 20. № 4. С. 856-860.

61. Андреев B.C. К теории синхронизации автогенераторов на приборах с отрицательным сопротивлением// Радиотехника. 1985. №12. С. 26-28.

62. Скрипаль A.B., Усанов Д.А., Абрамов A.B. Нелинейная динамика генератора на туннельном диоде при воздействии внешнего СВЧ-сигнала // Изв.вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2000. Т.8, № 4. С. 66-73.

63. Данилин В.Н., Кушниренко А.И., Петров Г.В. Аналоговые полупроводниковые интегральные схемы СВЧ. М.: Радио и связь, 1985. - 192 с.

64. Арсенид галлия в микроэлектронике/ Под ред. Н. Айнспрука, У. Уиссмена. М.: Мир. 1988. 555 с.

65. Стеркин В.Б., Тяжлов B.C. GaAs СВЧ-усилители бегущей волны: Обзоры по электронной технике. Сер. 1. Электроника СВЧ. М.: ЦНИИ "Электроника". 1988. Вып. 4 (1331). 43 с.

66. Usanov D. A., Skripal Al. V., Skripal An., Abramov A.V., Kletsov A.A. Nonlinear dynamics of semiconductor microwave and optical oscillators// Izv. VUZ "AND". 2002. Vol. 10, № 3. P. 159-171.

67. Усанов Д.А., Скрипаль A.B, Абрамов A.B., Клецов A.A. Нелинейность частотных характеристик полевого транзистора с барьером Шоттки в режиме большого сигнала // Известия вузов. Электроника. 2003. №5. С. 50-56.

68. Фомин Н.Н. Синхронизированные полупроводниковые генераторы в аппаратуре СВЧ. М.: Радио и связь, 1979. 40 с.

69. Chattopadhyay Т.Р. An injection-locked hybrid microwave discriminator// Proc. IEEE 1986. Vol.74, №5. P.746-748.

70. Усанов Д.А. СВЧ-методы измерения параметров полупроводников. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1985. 55 с.

71. Гершензон Е.М., Литвак-Горская Л.Б., Плохова Л. А., Зарубина Т.С. Методы определения параметров полупроводниковых плёнок на СВЧ. — В кн.: Полупроводниковые приборы и их применение/ Под. ред. Е.А. Федотова, М.: 1970. Вып. 23. С. 3-48.

72. Арапов Ю.Г., Давыдов А.Б. Волноводные методы измерения электрофизических параметров полупроводников на СВЧ// Дефектоскопия. 1978. №11. С. 63-87.

73. Афсар M. Н., Берч Дж. Р., Кларк Р. Н. Измерение характеристик материалов// ТИИЭР. 1986. Т. 74, № 1. С. 206-220.

74. Усанов Д.А., Скрипаль Ал.В., Скрипаль Ан.В., Абрамов A.B. Видеотехнологии автоматизированного контроля: Учеб. пособие для студентов физ. фак. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2001. - 96 с.

75. Усанов Д.А., Скрипаль А.В, Клецов A.A., Абрамов A.B., Ильин С.Н. Отрицательное дифференциальное сопротивление N-типа на вольтамперных характеристиках лавинно-пролетных диодов в сильном СВЧ-поле // Известия вузов. Электроника. 2003. №4. С. 5-12.

76. Usanov D.A., Skripal A.V., Abramov A.V. Optical control of semiconductor synchronized microwave oscillators in the signals subtraction scheme // Proc. of 33rd European Microwave Conference. Munich, Germany. 7-9th October 2003. Vol.3. P. 1405-1408.

77. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Абрамов А.В., Поздняков В.А. СВЧ-метод измерения подвижности свободных носителей заряда в полупроводниковых структурах // Известия вузов. Электроника. 2004. №2. С. 76-84

78. Скрипаль Ан.В., Абрамов A.B., Усанов Д.А., Скрипль Ал.В. Автоматизированные системы научных исследований: Учеб. пособие для студентов физ. фак. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2004. - 144 с.

79. Скрипаль A.B., Усанова Т.Б., Абрамов A.B., Усанов Д.А. Компьютерная видеодиагностика непроизвольных движений глаза // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2000. №10. С. 58-61.

80. Skripal A.V., Usanova Т.В., Abramov A.V., Usanov D.A. Videoanalysis of involuntary eye movements// Proc. of SPIE. Vol. 4707 (2002): ):"Saratov Fall Meeting 2001: Optical Technologies in Physics and Medicine И". P. 60-65.

81. Патент на изобретение РФ №2193337. Способ исследования движения глазного яблока / Усанов Д.А., Скрипаль Ал.В., Абрамов A.B., Усанова Т.Б., Скрипаль Ан.В. Опубл. 27.11.2002. Бюл. №33.

82. Усанова Т.Б., Скрипаль A.B., Усанов Д.А., Абрамов A.B. Видеотехнология количественного контроля движения глазного яблока при нистагме // Вестник офтальмологии. 2002. № 4. С. 38-42.

83. Патент на изобретение РФ №2221475. Способ исследования движения глаз по бинокулярному изображению и устройство для его реализации / Усанов Д.А., Скрипаль Ал.В., Скрипаль Ан.В, Абрамов A.B., Усанова Т.Б., Фекли-стов В.Б. Опубл. 20.01.2004. Бюл. №2.

84. Усанов Д.А., Кащенко Т.П., Скрипаль A.B., Рабичев Н.Э., Усанова Т.Б., Абрамов A.B., Ячменева Е.И., Губкина Г.Л. Влияние периодических световых воздействий на параметры нистагма глаз // Вестник офтальмологии. 2004. №5. С. 42 43.

85. Т.В. Usanova, A.V. Skripal, D.A. Usanov, A.V. Abramov. COMPUTER VIDEO DIAGNOSTICS OF EYES NISTAGMUS // Proc. SPIE Vol. 5696. 2005. P.125-128. (Complex Dynamics and Fluctuations in Biomedical Photonics II; Valéry V. Tuchin; Ed.)

86. Вейнгер А.И., Парицкий Л.Г., Акопян Э.А., Дадамирзаев Г. ТермоЭДС горячих носителей тока на р-п-переходе // ФТП. 1975. Т.9. Вып. 2. С.216-224

87. Аблязимова H.A., Вейнгер А.И., Питанов B.C. Электрические свойства кремниевых р—«-переходов в сильных СВЧ-полях // ФТП. 1988. Т.22, вып.11.С.2001-2007.

88. Усанов Д.А., Скрипаль A.B. Физика полупроводников (явления переноса в структурах с туннельно-тонкими полупроводниковыми слоями) Изд-во Сарат. ГУ, г.Саратов, 1996 г.- 236 с.

89. Лебедев И.В., Ашкенази Д.Я., Беляев В.А., Бродуленко Г.И. Сравнение электрических нагрузок диодных СВЧ-переключателей// Электронная техника. Сер.1. Электроника СВЧ. 1978. Вып. 3. С. 39 45.

90. Коцержинский Б.А., Першин H.A., Тараненков В.П. Метод исследования ГЛПД на открытых резонаторах// Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1981. Т. 24. № 10. С. 79-80.

91. Усанов Д.А., Безменов A.A., Вагарин А.Ю. и др. Детекторный эффект в СВЧ-усилителях на транзисторах// Электронная техника. Сер.1. Электроника СВЧ. 1981. Вып. 9. С. 60-61.

92. Luglio J., Ishii Т.К. High efficiency FET microwave detector design// Microwave Journal. 1990. Vol. 32. № 12. P. 93 100.

93. Усанов Д.А., Безменов A.A., Вагарин А.Ю., Логинов В.М. Использование генераторов на биполярных транзисторах для измерения параметров материалов// Дефектоскопия. 1982. - № 4. - С. 79 - 80.

94. Усанов Д.А., Скрипаль A.B. Эффект автодинного детектирования в генераторах на диодах Ганна и его использование для контроля толщины и диэлектрической проницаемости материалов// Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1987. - Т. 30, № 10. - С. 76 - 77.

95. Рабинович М. И., Трубецков Д.И. Введение в теорию колебаний и волн. М.: Наука, 1984.432 с.

96. Hasler M.J. Electrical circuits with chaotic behaviour// Proc. of the IEEE. 1987. Vol. 75. №8. P. 1009- 1021.

97. Коростелев Г.Н., Сотов JI.C. Сложная динамика генераторов на диодах Ганна с низкочастотным контуром// Радиотехника и электроника. 1989. -Т. XXXI. вып. 9. - С. 1925 - 1929.

98. Усанов Д.А., Горбатов С.С., Семенов А.А. Влияние напряжения смещения на стохастизацию колебаний в диодах Ганна в многоконтурной колебательной системе// Радиотехника и электроника. 1991. - Т. 36, вып. 12. - С. 2406 - 2409.

99. Муравьев В.В., Шалатонин В.И. Субгармонические бифуркации периода колебаний в диодах Ганна с внешним гармоническим воздействием// Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1993. - Т. 36, № 6. - С. 61 - 67.

100. Усанов Д.А., Скрипаль А.В. Эффект автодинного детектирования в генераторах на диодах Ганна и его использование для контроля параметров материалов// Тез. докл. 42 Всесоюзной научной сессии, посвященной "Дню радио". М.: Радио и связь. 1987. Ч. 2. С. 31.

101. Богачев В.М., Никифоров В.В. Транзисторные усилители мощности. М.: Энергия, 1978.-344 с.

102. Ingruber В., Pritzl W., Smely D., Wachutka M., Magerl G. High-Efficiency Harmonic-Control Amplifier// IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1998. Vol. 46, N 6. P. 857-862.

103. Схемотехника устройств на мощных полевых транзисторах: Справочник / В.В.Бачурин, ВЛ.Ваксенбург, А.А.Максимчук, А.М.Ремнев, В.Ю.Смердов / Под ред. В.П.Дьяконова. М.: Радио и связь, 1994. - 280 с.

104. Проектирование и технология производства мощных СВЧ-транзисторов / В.И.Никишин, Б.К.Петров, В.Ф.Сыноров и др. М.: Радио и связь, 1989. -144 с.

105. Мюллер О., Фиджел В. Проблемы устойчивости транзисторных усилителей мощности // ТИИЭР. 1967. - Т. 55, № 8. - С. 252-260.

106. Полевые транзисторы на арсениде галлия. Принципы работы и технология изготовления / Под ред. Д.В. Ди Лоренцо, Д.Д. Канделуола: Пер. с англ. под ред. Г.В. Петрова. М.: Радио и связь, 1988. - 496 с.

107. Щварц Н.З. Усилители СВЧ на полевых транзисторах. М.: Радио и связь. -1987.-200 с.

108. Усанов Д.А., Безменов А.А., Логинов В.М. и др. Детекторный эффект в СВЧ-усилителях на полевых транзисторах// Электронная техника. Сер.1, Электроника СВЧ. 1984. Вып. 1. с. 32 34.

109. Forcier M.L., Richardson R.E. Microwave-rectification RFI response in field-effect transistors// IEEE Trans, on Electromagnetic Compatibility. 1979. Vol. EMC-21, № 4. P. 312-315.

110. Радиотехнические устройства СВЧ на синхронизированных генераторах/ Н.Н. Фомин, B.C. Андреев, Э.С. Воробейчиков и др.; Под редакцией Н.Н. Фомина. М., Радио и связь, 1991. 192 с.

111. Perlman B.S, Upadhyayula C.L, Siekanowicz W.W. Microwave Properties and Applications of Negative Conductance Transferred Electron Devices// Proc. IEEE. 1971. Vol.59, № 8. P. 1229-1237.

112. Усанов Д.А., Скрипаль A.B., Ульянов Д.В. Влияние магнитного поля на работу полупроводниковых синхронизированных СВЧ-генераторов в режиме гашения мощности// Изв. Вузов. Электроника. 2000. №6. С. 49-54.

113. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Ульянов Д.В. Вычитание сигналов в полупроводниковых синхронизированных СВЧ-генераторах// Радиотехника и электроника. 2004. Т. 49, № 3. С. 373-379.

114. Herzfeld P. R., Daryoush A.S., Rosen A. et al. Indirect subharmonic optical injection locking of a millimeter-wave IMP ATT oscillator// IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 1986. Vol. MTT-34, № 12. P. 1371-1376.

115. Андреев B.C., Макаров H.B. Оптическое управление полупроводниковыми приборами СВЧ// Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1995.Т. 38, № 10. С.17-33.

116. Zhang X., Daryoush A.S. Full 360° phase shifting of injection-locked oscillators// IEEE Microwave and Guided Wave Lett. 1993. Vol. 3, N 1, P. 14-16.

117. Haydl W.H.,Solomon R. The effect of illumination of Gunn oscillations in epitaxial GaAs // IEEE Trans. Electron Dev. 1968. Vol. ED-15, N11. P. 941-942.

118. Левинштейн M.E. Влияние освещения на параметры диодов Ганна // ФТП. 1973. Т. 7, вып. 7. С. 1932-1937.

119. Adams R.F., Schulte H.J. Optically triggerable domains in Gunn diodes // Appl. Phys. Lett. 1969. Vol. 15, N8. P. 265-387.

120. Igo Т., Ohwado K., Nogichi J. Regenerative light pulse detection using the Gunn effect // Japan J. Appl. Phys. 1970. Vol. 9, N10. P. 1283-1285.

121. Коварский В.А., Синявский Э.П. О возможности управления ганновской неустойчивостью с помощью лазера // Письма в ЖТФ. 1975. Т.1, №24. С. 1123-1125.

122. Подчищаева О.В. Перестройка частоты генератора на планарном диоде Ганна из фосфида индия с помощью оптической накачки // Радиотехника и электроника. 1985. Т. 40, вып. 1. С. 161-162.

123. Скрипаль А.В. Исследование влияния внешних воздействий на работу диодов Ганна в активном режиме // Некоторые вопросы современной физики. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1984. Ч. 2. С. 17-24.

124. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Горбатов С.С. Влияние ИК-излучения на генерацию диодов Ганна // Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1982. Т. 25, №10. С. 92-93.

125. Хотунцев Ю.Л., Тамарчак Д.Я. Синхронизированные генераторы и автодины на полупроводниковых приборах. Москва. Радио и связь. 1982. С.240.

126. Минакова И. И. Неавтономные режимы автоколебательных систем. М.: Изд-во МГУ, 1987. 168 с.

127. Murayama К., Ohmi Т. Static Negative Resistance in Highly Doped Gunn Diodes and Application to Switching and Amplification// Japan. J.Appl.Phys 1973. Vol. 12, N12. P. 1931-1940.

128. Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Авдеев А. А., Бабаян А. В. Эффект автодин-ного детектирования в генераторах на диоде Ганна с низкочастотным колебательным контуром в цепи питания// Радиотехника и электроника. 1996. Т. 46, №12. С.1497-1500.

129. Усанов Д. А., Тупикин В. Д., Скрипаль А. В., Коротин Б. Н. Использование эффекта автодинного детектирования в полупроводниковых СВЧ-генераторах для создания устройств радиоволнового контроля// Дефектоскопия. 1995. №5. С. 16-20.

130. Materka A., Kacprzak Т. Computer calculation of large-signal GaAs FET amplifier characteristics// IEEE Trans, on Microwave Theory and Techniques. 1985. - Vol. MTT-33, № 2. - P. 129-135.

131. Балыко A.K., Мартынов Я.Б., Тагер A.C. Проектирование автогенераторов на полевых транзи-сторах. Ч. 1. Модель автогенератора и методика его проектирования // Электронная техника. Сер.1. Электроника СВЧ. 1988. -Вып. 1.-С. 29-33.

132. Гринберг Г.С., Могилевская Л.Я., Хотунцев Ю.Л. Моделирование на ЭВМ нелинейных устройств на полевых транзисторах с барьером Шоттки // Радиотехника и элеюроника 1995 - Т. 40, вып. 3. - С. 498 - 502.

133. Аветисов Э.С. Нистагм. М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001. 96 с.

134. Склют И.А., Цемахов С.Г. Нистагм. Минск: "Вышэйшая школа", 1990. 240 с.

135. Larmande A., Larmande P. Les mouvements ocularires anormaux et les nystagmus spontanes C.E.R.E.S., Karger, 1985. 198 p.

136. Филин B.A. Автоматия саккад M: Изд-во МГУ, 2002. 240 с.

137. Muller О., Figel W.G. Stability Problems in Transistor Power Amplifiers// Proc. IEEE. 1967. Vol. 55, N 8. P. 1458-1466.

138. Усанов Д. А., Вениг С. Б., Горбатов С. С., Семенов А. А. Влияние нелинейности характеристик импеданса диодов Ганна на работу СВЧ-генераторовна их основе // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 1994. Т.2, №5. С.35-45.

139. Царапкин Д. П. Генераторы СВЧ на диодах Ганна. М.: Радио и связь, 1982. 112 с.

140. Haddad G.I., Trew R.J. Microwave Solid-State Active Devices// IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 2002. Vol. MTT-50, N 3. P. 760-779.

141. Freeman K.R., Hobson G.S. The Fx fT relation of CW Gunn-effect devices//

142. EE Trans. Electron Dev. 1972. Vol. ED-19, № 1. P. 62-70.

143. Makino T. Effects of the operational modes on the temperature dependence of the Gunn diode admittance// Solid State Electron. 1979. Vol. 22, № 9. P. 761769.

144. Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Бабаян А. В. Взаимосвязь сопротивления диодов Ганна в слабых электрических полях с характеристиками генераторов на их основе // Письма в ЖТФ. 1998. Т. 24, вып. 10. С. 1-7.

145. Tsai W.C., Rosenbaum F.I. Bias circuit oscillations in Gunn devices// IEEE Trans. Electron Dev. 1969. Vol. ED-16, № 2. P. 196-202.

146. Suarez A., Mediavilla A., Luy J.F. Period doubling route to chaos in SiGe IMPATT diodes// IEEE Microwave Guided Wave Lett. 1998. Vol. 8, N4. P. 170172.

147. Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Бабаян А. В. Влияние саморазогрева диодов Ганна на спектр выходного сигнала генераторов на их основе// Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 1998. Т. 6, №6. С. 20-28.

148. Беляев Р.В., Жерновенков А.С., Залогин Н.Н., Мельников А.И. Экспериментальное исследование возбуждения шумовых колебаний в генераторах на лавинно-пролетных диодах// Радиотехника и электроника. 1996. Т. 41, №12. С. 1484-1489.

149. Усанов Д.А., Скрипаль А.В. Особенности интерференции на границе тонкая металлическая пленка—диэлектрическое основание// Журнал технической физики. 1994. Т.64, №5. С. 72-77.

150. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973. 720 с.

151. Метфессель С. Тонкие пленки, их изготовление и измерение. M.-JL: Гос-энергоиздат, 1963. 272 с.

152. Свидетельство на полезную модель №28400. Устройство для видеоизмерения толщины пленки / Усанов Д.А., Скрипаль Ан.В., Скрипаль Ал.В., Абрамов A.B., Сергеев A.A., Абрамов А.Н., Коржукова Т.В. Опубл. 20.03.2003 г Бюл.№8.

153. Патент РФ 1742612 МКИ G 01 В 11/06. Способ определения толщины пленки/ Д.А. Усанов, В.Д. Тупикин, A.B. Скрипаль. Опубл. 23.06.92. Бюл.23.