Для развития кремниевой фотоники необходима разработка эффективного источника светового сигнала. В качестве такого источника могут использоваться лавинные кремниевые светодиоды. В статье рассмотрены лавинные светодиоды на основе наноструктурированного кремния. Измерение емкости светодиодных структур показало, что при уменьшении площади светодиодов до 100 мкм² суммарная емкость светодиода и металлической разводки уменьшается до сотен фемтофарад, что обеспечивает лавинным светодиодам функционирование в СВЧ-диапазоне. Показано, что увеличение быстродействия лавинных светодиодов ограничено резистивно-емкостными задержками, зависящими от барьерной емкости диодных структур. Рассмотрены способы увеличения быстродействия лавинных светодиодов как в сверхвысоком частотном диапазоне, так и в гипервысоком диапазоне частот. В частности, при уменьшении рабочей площади светодиодов до 1 мкм² прогнозируется их функционирование во всем гигагерцовом диапазоне частот.

Проведено сравнение диэлектрических характеристик (относительной диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь, ширины запрещенной зоны, тока утечки и пробивного напряжения) пленок оксидов гафния и гафния-циркония. Показано, что импульсным реактивным магнетронным распылением Hf-мишени в среде рабочих газов Ar/O₂ могут быть получены пленки HfO_x с относительной диэлектрической проницаемостью e = 12,5–16,0 и e = 12,0–14,0 на частотах F = 1 кГц и F = 1 МГц соответственно, с тангенсом угла диэлектрических потерь tgj = 0,012–0,022 (F = 1 кГц) и tgj = 0,053–0,062 (F = 1 МГц), плотностью тока утечки J_L = (1,0–3,0) × 10^–3 A/м² при напряженности электрического поля E = 5 × 10⁷ В/м, с шириной запрещенной зоны E_g = 5,85–5,87 эВ и напряженностью поля пробоя E_пр = (2,1–2,4) × 10⁸ В/м. Легирование оксида гафния цирконием (40 ат.%) позволило уменьшить тангенс угла диэлектрических потерь до 0,008–0,012 (F = 1 кГц) и до 0,04–0,05 (F = 1 МГц), плотность тока утечки – до (3–5) × 10^–5 А/м², увеличить пробивное напряжение до (2,5–3,0) × 10⁸ В/м. При этом наблюдалось незначительное повышение относительной диэлектрической проницаемости пленок до 14–16 на частотах 1 кГц и 1 МГц за счет уменьшения частотной дисперсии от 1,15 до значений менее 1,10 и увеличения E_g до 5,86–5,89 эВ.

Исследован процесс формирования пленок сплавов кремний-германий путем электрохимического заполнения пористой кремниевой матрицы германием с последующим быстрым термическим отжигом при температуре 950 °C в потоке аргона. Слои пористого кремния низкой пористости получены металл-стимулированным химическим травлением слаболегированных кремниевых пластин. Показано, что сформированная в данном температурном режиме пленка сплава всегда расположена на остаточном пористом подслое. При этом различие в толщине исходного слоя пористого кремния определяет не только толщину данного подслоя, но и толщину самой пленки сплава, а также ее состав. Такое поведение объясняется различиями в распределении градиента температуры: в случае более толстых пористых слоев отвод тепла от приповерхностной области слоя осложняется в связи с низкой теплопроводностью пористого кремния, и она подвергается нагреву в большей мере, приводя к росту более толстого слоя сплава с повышенным содержанием кремния. Предполагается, что наличие пористого подслоя способно обеспечить теплои электроизоляцию сформированной пленки сплава, что исключит необходимость ее переноса на диэлектрическую подложку для последующего использования в составе термоэлектрических преобразователей и иных устройств.

Графен, представитель нового поколения 2D-материалов, остается в центре внимания научных исследований как отражение его уникальных электрических и механических характеристик. В статье излагаются результаты исследования процедур электронного рассеяния оптических и акустических фононов в графене, модифицированном атомами водорода, – структуре C₂H₂, известной как графан. В полученных зависимостях скоростей рассеяния учтены совместные процессы испускания и поглощения фононов электронами, а взаимодействие фононов с материалом подложки не рассматривалось. Интенсивности рассеяния играют важную роль для детального изучения динамики транспорта носителей заряда в полупроводниковых структурах, содержащих гетерогенные слои. Их использование позволяет реализовать известный многочастичный метод Монте-Карло, широко применяемый при моделировании сложных полупроводниковых приборов. Полученные результаты позволят исследовать новые гетероструктурные приборы на основе графена и его модификаций с улучшенными выходными характеристиками в высокочастотных диапазонах работы.

Рассмотрено влияние на фазовые шумы кварцевых генераторов случайных вибрационных воздействий. Для уменьшения этих шумов предлагается использовать тросовый виброизолятор ВИ 0,8/0. Проведены экспериментальные исследования, в ходе которых оценивалась эффективность виброизоляторов по осям X, Y и Z. Полученные результаты демонстрируют снижение фазовых шумов при различных вибрационных режимах. Представлены результаты анализа воздействия спектральной плотности вибраций и резонансных частот, подтверждающие улучшение стабильности частоты кварцевых генераторов при использовании тросовых виброизоляторов. В результате измерений установлено, что применение тросовых виброизоляторов позволяет снизить фазовые шумы на 15–30 % в зависимости от частотного диапазона и   направления   действия   случайной   вибрации.   Виброизоляторы   наиболее   эффективны в диапазоне частот более 150 Гц для осей X и Z, и более 300 Гц – для Y. Полученные данные подтверждают, что виброизоляторы могут значительно улучшить стабильность работы кварцевых генераторов в условиях вибрации, начиная с определенной частоты воздействия.

Приведены результаты анализа изменения нелинейного импеданса плазмы диэлектрического барьерного разряда. Нелинейные свойства плазмы больше проявляются при воздействии на нее напряжением меньшей амплитуды. Регистрируемые электрические параметры тока в выходной цепи генератора отражают изменения плазмы, вызванные изменением возбуждающего плазму напряжения, геометрии разрядной системы, расхода потока газа. Экспериментально получены проходные вольт-амперные характеристики плазмы. Установлены зависимости их изменения от амплитуды возбуждающего напряжения в выходной цепи генератора, потока инертного газа и расстояния между электродами разрядной системы.

С применением технологии двухчастотного зондирования выполнен экспериментальный анализ нелинейных свойств маломощных радиочастотных смесителей на частотах полосы n7, выделенной в Беларуси для систем мобильной связи 4G, и полосы n78, которую планируется использовать в республике для систем мобильной связи 5G. На основе результатов измерений двухчастотных характеристик смесителей, их односигнальных амплитудных характеристик, а также двухсигнальных амплитудных характеристик и динамического диапазона по интермодуляции 3-, 5-, 7и 9-го порядков в гармонической зоне полезного сигнала синтезированы полиномиальные модели высоких порядков, описывающие передаточные характеристики исследуемых смесителей и предназначенные для анализа влияния радиочастотных электромагнитных помех на радиотракты методом дискретного нелинейного моделирования при большом динамическом диапазоне входных воздействий. Полученные модели обеспечивают высокую адекватность и вычислительную эффективность количественного анализа нелинейных процессов и радиопомех, возникающих в приемном оборудовании радиосетей 4G/5G/6G в сложной электромагнитной обстановке.

Рассмотрено применение двухдиодной физико-математической модели при анализе телеметрических данных функционирования солнечных панелей с использованием цифровых двойников для контроля эффективности работы солнечных электростанций. Такой подход позволил заменить временные данные функционирования каждой солнечной панели в течение месяца данными из семи выходных электрофизических параметров. Благодаря этому упростилась обработка данных: одна солнечная панель – один набор параметров в месяц. Анализ телеметрических данных с применением цифровых двойников позволяет использовать их для расчета нормализованных значений выходной электрической мощности в точке максимальной выработки электроэнергии для всех солнечных панелей и по результатам находить аномалии в их работе. На примере солнечной электростанции из 272 панелей показана возможность эффективного определения аномально работающих солнечных панелей.

В статье представлены концепция и результаты моделирования мультисенсорной системы, разработанной для предотвращения теплового разгона в литий-ионных аккумуляторах. Особенно это актуально для батарей LCO, NMC и NCO. Система интегрирует три типа датчиков: емкостной датчик давления, газовый датчик на основе металлооксидного полупроводника и платиновый датчик температуры. Причем все датчики располагаются на одном чипе, что обеспечивает повышенную надежность и безопасность, минимизируя риски возгорания, взрыва или повреждения аккумуляторов. Предложены три режима работы аккумулятора: нормальный, опасный и критический. В нормальном режиме температура и концентрация газа остаются на безопасных уровнях, в опасном они начинают повышаться, что указывает на возможное начало разрушительных реакций. В критическом режиме аккумулятор достигает опасных уровней – это может привести к повреждению, возгоранию или взрыву. Мультисенсорную систему моделировали с использованием пакета COMSOL Multiphysics 6.1 с применением метода конечных элементов. Этот подход способствует повышению безопасности литий-ионных аккумуляторов, решая проблемы контроля за их состоянием. Масштабируемость системы делает ее подходящей для применения как в портативной электронике, так и для электрических транспортных средств.

Представлены результаты исследования лазерной обработки кристаллов природных и искусственных алмазов в технологиях микроэлектроники методом термической лазерной сепарации. Проведен анализ физико-химических явлений, наблюдаемых в результате теплового воздействия лазерного излучения на анизотропные материалы в различных кристаллографических направлениях. На основании критерия Гриффитса проанализирована механика хрупкого разрушения как результат формирования критических микромеханических напряжений, вызванных тепловым воздействием лазерного излучения. Решена нестационарная задача теплопроводности, рассчитаны температурные распределения в объеме материала, на основании которых получена информация об изменении упругих свойств кристаллов, приводящем к его управляемому разрушению в заданных направлениях. Результаты моделирования подтверждены экспериментально в процессе термической лазерной сепарации алмазного сырья путем формирования на заданной глубине в объеме кристалла локализованных областей критических термоупругих микронапряжений, являющихся исходной точкой линии управляемого разделения кристалла. Выявлены оптимальные режимы управляемого разделения кристаллов природных и искусственных алмазов при использовании лазера с диодной накачкой с длиной волны излучения 1064 нм.

Разработан метод построения группы порождающих допустимых подмножеств в задаче о ранце при условии, что величина глубины недоминирования заданного паретовского слоя больше нуля. Метод основывается на многокритериальной математической модели решения задачи о ранце при двух критериях качества и разбиении множества начальных данных задачи о ранце на отдельные паретовские слои. Предложены различные способы построения порождающих допустимых подмножеств в зависимости от соотношения между координатами элементов заданных паретовских слоев и объемом ранца. Определена структура паретовских слоев, представляющих собой группу недоминирования заданного отдельного паретовского слоя. Показано, что существует паретовский слой, начиная с которого не требуется при построении допустимых подмножеств рассматривать элементы этого слоя и всех последующих. Это следует из упорядоченности элементов множества начальных данных задачи о ранце по приоритету их вхождения в формируемые допустимые подмножества.

Рассмотрены вопросы тестирования вычислительных систем и их составных компонентов. Выделен и исследован класс управляемых вероятностных тестов с малым числом тестовых наборов. Представлен метод построения управляемых вероятностных тестов с заданным расстоянием Хэмминга, основой которого является одномерное масштабирование шаблонов, представляющих собой тесты малой разрядности. Предложено применение исчерпывающих и псевдоисчерпывающих тестов в качестве шаблонов для получения управляемых вероятностных тестов. Исследованы свойства формируемых тестов и подходы по их использованию в качестве альтернативы вероятностным тестам. Эффективность метода построения управляемых вероятностных тестов экспериментально проанализирована и подтверждена для случая тестирования запоминающих устройств на наличие в них сложных кодочувствительных неисправностей.

Разработана аппаратная реализация на базе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) типа Field Programmable Gate Array однослойной нейронной сети прямого распространения для распознавания рукописных цифр. Исследовано влияние разрядности коэффициентов сети на точность распознавания и на аппаратные затраты ПЛИС. Обучение нейронной сети выполнялось с помощью базы рукописных цифр MNIST. Прототип нейронной сети был реализован в виде IP-ядра на отладочной плате ZYBO Z7. Разработанный прототип использовался для выполнения экспериментов с различной разрядностью представления коэффициентов нейронной сети. Построены графики точности распознавания и количества аппаратных ресурсов ПЛИС в зависимости от разрядности представления коэффициентов нейронной сети. Выполнен анализ полученных в результате обучения нейронной сети коэффициентов с использованием разложения на битовые плоскости. Показано, что для представления коэффициентов нейронной сети достаточно 5 разрядов, поскольку они содержат основную, усвоенную сетью, информацию, обеспечивая экономное расходование ресурсов ПЛИС и высокую точность распознавания (92,4 %).

Обоснована целесообразность внедрения системы электронной цифровой подписи на основе виртуальной инфраструктуры в систему общего среднего образования как средства цифровой трансформации этой системы и повышения эффективности образовательных процессов. Приведены результаты анализа процессов в системе общего среднего образования, в ходе реализации которых выполняется подписание документов. Описаны технологии, с помощью которых возможна отказоустойчивая и безопасная работа такой системы. Разработана схема интеграции системы электронной цифровой подписи на основе виртуальной инфраструктуры в информационную систему учреждения общего среднего образования. Обозначены проблемные вопросы, которые необходимо разрешать в ходе внедрения и использования схемы в системе общего среднего образования.