И.В. Коковкин, В.С. Селезнев, В.Э. Дежнев, Г.А. Лопатин
Сейсмологический филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федеральный
исследовательский центр «Единая геофизическая служба Российской академии наук»
Ключевые слова: Сейсмический метод, мониторинг, частоты собственных колебаний конструкций, структурная целостность, Саяно-Шушенская ГЭС
В записях, полученных на сейсмологических станциях, содержится информация не только о землетрясениях, взрывах, но и от различных других источников сейсмических волн. Источниками таких волн могут быть различные здания и сооружения, которые колеблются со своими собственными частотами. Именно сейсмологи могут разобраться в регистрируемом волновом поле, выделить волны от этих источников и охарактеризовать их. Можно использовать сейсмические методы удаленного контроля изменений амплитудно-частотных параметров характеризующих физическое состояние различных объектов. Современные гидротехнические сооружения были построены уже значительное время назад и протекающие в них процессы старения приводят к разрушению материалов и образованию трещин, поэтому этим объектам необходим непрерывный мониторинг их состояния. Данная работа направлена на изучение возможности определения появления трещин в теле плотины Саяно-Шушенской ГЭС с помощью анализа сейсмологических записей, определения частот ее собственных колебаний, в зависимости от наполнения и сработки водохранилища. С этой целью была установлена сейсмостанция, располагающаяся в нескольких км от объекта исследования. С ее помощью, а также опираясь на сейсмологические данные, полученные на сейсмостанции «Черемушки» расположенной на расстоянии 4.5 км от ГЭС, за 20 лет были проведены работы по изучению возможности определения частот собственных колебаний плотины с высокой точностью при их изменении во времени. Показана возможность контроля физических параметров сооружений и работы различных агрегатов ГЭС в течении длительного времени. Рассмотрены примеры определения частот высокодобротных и низкодобротных сигналов.
В.П. Попов1, В.А. Антонов1, М.С. Тарков1, А.В. Мяконьких2, К.В. Руденко3 1Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, Новосибирск, Россия popov@isp.nsc.ru 2Физико-технологический институт им. К. А. Валиева РАН, Москва, Россия miakonkikh@ftian.ru 3Физико-технологический институт им. К. А. Валиева РАН, Москва, Россия rudenko@ftian.ru
Ключевые слова: ультратонкие слои кремний-на-изоляторе, скрытый диоксид гафния, сегнетоэлектричество, многозатворные МОП-транзисторы
Страницы: 55-65
Приведены результаты по миниатюризации структур кремний-на-изоляторе (КНИ) и элементов КНИ интегральных схем (ИС). Для повышения производительности ИС требовалось увеличить барьеры и тянущие электрические поля за счёт диэлектриков high-k и наноразмеров, что приводило к заметному снижению подвижности носителей заряда при уменьшении длины и толщины канала. Это, наряду с ростом утечки из-за туннельных токов исток/сток, ограничило физическую длину канала 10 нм даже при замене кремния двумерными материалами, такими как графен и дихалькогениды металлов. Трёхмерная интеграция в форме двухзатворных транзисторов с полным обеднением в структурах КНИ с high-k скрытым диэлектриком (h-k ВОХ) в виде так называемых ребристых транзисторов (FinFET) с двумя-четырьмя (опоясывающими - GAA) затворами и каналами из нанопроводов (NW FET), нанолистов (NS FET), нановилок (FS FET), 2D -материалов и их 3D -упаковки позволила увеличить число транзисторов на чипе, но не их производительность. В качестве альтернативы рассмотрен вариант роста функциональности элементов заменой диэлектриков в конденсаторах и транзисторах сегнетоэлектриками, а резисторов - мемристорами, что ведёт к переходу от двоичной к нейроморфной логике, а также к реализации принципов радиофотоники, квантовых устройств и сенсоров с параллельной обработкой. Динамически регулируемый порог и поляризация подзатворных сегнетоэлектриков комплементарных МОП-транзисторов в гетеросистемах-на-кристалле сохранят сверхнизкое энергопотребление.
Сильный отклик наносистем на воздействие слабой СВЧ-мощности через зазор между образцом и концом коаксиального кабеля от генератора микроволн обнаружен измерениями при 4,2 К кондактанса короткоканального кремниевого транзистора p -типа, а также образцов с коротким квантовым точечным контактом в двумерном электронном газе гетероструктур GaAs/AlGaAs. Отклик кондактанса был гигантским в туннельном режиме устройств, а вне этого режима знак СВЧ-фотокондактанса зависел от мезоскопического состояния образца и изучаемого интервала по затворному напряжению. Механизм обнаруженных эффектов выяснен моделированием мезоскопического транспорта в рамках одночастичной квантовой механики и формулы Ландауэра, а также анализом принципиальных схем электрического управления полупроводниковым устройством. Найденной основной причиной отклика наносистем на СВЧ-воздействие являются вынужденные синфазные осцилляции заряда в контактах к полупроводнику из-за ёмкостных связей в ближнем металлическом окружении образца.
Д.В. Щеглов, Л.И. Федина, А.В. Латышев
Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, Новосибирск, Россия sheglov@isp.nsc.ru
Ключевые слова: атомно-силовая микроскопия, поверхность кремния, локальное анодное окисление
Страницы: 85-92
Исследовано локальное анодное окисление (ЛАО) поверхности Si(111) в контактном режиме работы атомно-силового микроскопа (АСМ) в зависимости от относительной влажности окружающей среды Θ (35-75) % при двух потенциалах U (-8 и -10 В), приложенных к зонду АСМ. Показано, что ЛАО для U = -8 В реализуется при Θ ≥ 40 % в отсутствие роста оксидных линий в ширину, а при U = -10 В их высота и ширина линейно растут во всём интервале значений Θ. Предложена обобщённая модель зависимости процесса ЛАО от U и Θ на основе детального анализа ЛАО и изгиба балки кантилевера при подводе и отводе зонда от поверхности при вариации Θ без напряжения на зонде с учётом данных научной литературы для полуконтактного режима работы АСМ.
А.В. Тараненко1,2, Л.С. Басалаева1, В.В. Фёдоров3, В.С. Тумашев1, А.Г. Милёхин1 1Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, Новосибирск, Россия a.taranenko1@g.nsu.ru 2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия 3Санкт-Петербургский Академический университет им. Ж. И. Алфёрова, Санкт-Петербург, Россия burunduk.uk@gmail.com
Ключевые слова: комбинационное рассеяние света, атомно-силовая микроскопия, нанопроволока, наночастица, фононы
Страницы: 93-100
Представлены результаты исследования структурных и оптических свойств массивов и одиночных нанопроволок (НП) GaP ориентации (111) с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС) и атомно-силовой микроскопии (АСМ). Массивы НП GaP были выращены на подложке Si(111) методом самокаталитического роста по механизму пар - жидкость - кристалл. Одиночные НП GaP были механически перенесены на золотую поверхность. В спектрах КРС НП GaP наблюдались моды поперечных (TO), продольных (LO) и поверхностных (SO) оптических фононов. Обнаружено поверхностно-усиленное КРС фононными модами GaP вблизи галлиевой капли, обусловленное возникающим локализованным поверхностным плазмонным резонансом в капле. Получены карты КРС НП GaP для различной геометрии рассеяния. Коэффициент усиления сигнала КРС для НП GaP диаметром 104 и 60 нм достигает значений ∼11 и 6 соответственно.
Приводятся результаты исследования неравномерности сканирования в оптическом интерференционном микроскопе, выполненные с помощью микрометрического стола и пьезокерамического актюатора. Регистрация интерференции в процессе сканирования осуществлялась быстродействующей цифровой видеокамерой, что позволило подробно зарегистрировать интерференционный сигнал. На полученных результатах сканирования показана неоднородность расстояний между соседними интерференционными полосами вдоль оси отсчётов - номера кадра. Представлена процедура, позволяющая значительно уменьшить величину неоднородности. Применение такой процедуры позволяет сформировать метрическую шкалу вдоль оси сканирования, которая может быть использована при выполнении высокоточных интерференционных измерений микрорельефа поверхности.
К.А. Степанова1, Д.О. Кузиванов2, А.В. Федоров2, И.Ю. Кинжагулов2 1Учреждение науки «Инженерно-конструкторский центр сопровождения эксплуатации космической техники», Санкт-Петербург, Россия ledy.xs93@yandex.ru 2Национальный исследовательский университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия kuzivanovdmitry@gmail.com
Ключевые слова: акустическая эмиссия, аддитивные технологии, прямое лазерное выращивание, контроль в процессе производства, неразрушающий контроль
Страницы: 109-115
Представлены результаты формирования акустико-эмиссионных образов процессов, происходящих при прямом лазерном выращивании. В рамках экспериментального исследования на различных режимах проведено выращивание образцов из порошкового сплава ЭП 648 с одновременной регистрацией сигналов акустической эмиссии. По результатам анализа параметров зарегистрированных сигналов сформированы их характерные паттерны распределения при лазерном выращивании бездефектных и дефектного образцов.
К.В. Павский1,2, А.Л. Ревун1,2, С.А. Рудин1, Е.Н. Перышкова1,2, М.Г. Курносов1,2 1Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, Новосибирск, Россия pkv@isp.nsc.ru 2Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, Новосибирск, Россия pm@artemrevun.ru
Ключевые слова: высокопроизводительные системы, параллельные программы, барьерная синхронизация, OpenMP
Страницы: 116-125
Предложены решения, позволяющие повысить эффективность исполнения параллельных программ на высокопроизводительных вычислительных системах, при моделировании гетероэпитаксиального роста на многопроцессорных системах с общей памятью. Разработанные алгоритмы ориентированы на выполнение программной реализации моделирования гетероэпитаксиального роста на многопроцессорных NUMA-узлах с общей памятью. Основное требование к эффективному выполнению параллельных программ на ресурсах многопроцессорного узла заключается в учёте архитектурно-ориентированного подхода к реализации алгоритмов передачи данных через разделяемую память NUMA-узлов. Предложенные алгоритмы оптимизации синхронизации в системах с общей памятью повышают эффективность доступа к общей памяти многопроцессорного узла и позволяют сократить время выполнения барьерной синхронизации. Разработанные методы и алгоритмы реализованы в виде программного обеспечения для многопроцессорных NUMA-узлов с общей памятью.
Приведены данные по распространению и состоянию ценопопуляций редкого и ценного лекарственного вида Nepeta nuda L. на юге Томской области, где он находится на северной границе ареала. Изучены сезонный ритм развития, морфологические, демографические и репродуктивные характеристики вида. Местообитания N. nuda ограничены преимущественно среднекрутыми и пологими склонами южных экспозиций, занятыми остепненными лугами. N. nuda - длительно вегетирующее весенне-летне-осеннезеленое растение. В исследованных ценопопуляциях вид характеризуется типичным габитусом, морфологические и репродуктивные показатели которого изменяются в зависимости от эколого-ценотических условий произрастания и уровня антропогенного воздействия. Плотность особей на обследованных участках низкая. Ценопопуляции характеризуются неполным онтогенетическим составом. Основным способом возобновления и поддержания численности ценопопуляций является семенное размножение. N. nuda способна формировать большое количество эремов, значительная часть из которых может повреждаться насекомыми-вредителями. Всхожесть семян имеет показатели ниже средних. Данный вид рекомендован для включения в следующее издание “Красной книги Томской области”.
Г.К. Зверева1,2 1Новосибирский государственный педагогический университет, Новосибирск, Россия labspp@yandex.ru 2Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий РАН, р.п. Краснообск, Россия
Ключевые слова: Poaceae, фестукоидные злаки, листья, чешуи колосков, анатомия, хлоренхима, ячеистые клетки
Страницы: 192-203
Исследовано влияние природных и антропогенных факторов на анатомическое строение хлоренхимы листовых пластинок, а также колосковых и цветковых чешуй у генеративных побегов видов Koeleria pyramidata , Poa angustifolia , Agropyron cristatum и Bromus inermis сем. Poaceae. На примере Koeleria pyramidata и Agropyron cristatum проведено сравнение условий произрастания, различающихся по количеству осадков и пастбищной нагрузке. У Poa angustifolia и Bromus inermis рассмотрено воздействие вытаптывания . Мезофилл листьев Koeleria pyramidata и Poa angustifolia сложен из клеток простой формы, хлоренхима листовых пластинок Agropyron cristatum и Bromus inermis , а также колосковых и цветковых чешуй у всех видов - из клеток сложной формы, в то же время в разных местообитаниях сохраняются основные черты ее организации. Для листьев Koeleria pyramidata показана возможность изменения строения мезофилла в условиях сухой горной степи по сравнению с остепненным лугом - от вентродорсального до изолатерально-палисадного, близкого к изопалисадному. У остальных видов строение мезофилла листовых пластинок в разных местообитаниях сохраняется. Экологические адаптации хлоренхимы фестукоидных злаков к неблагоприятным условиям произрастания в основном связаны с уменьшением высоты и толщины ассимиляционных клеток простой формы и секций ячеистых клеток, с их уплотнением, при этом проявляется тенденция к упрощению пространственных конфигураций клеток сложной формы.
