Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics)
Permanent URI for this collectionhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/197
Browse
12 results
Search Results
Item Enhancement of Performance of a-Si:H Solar Cells by Introducing a p-nc-SiOx:H Nanostructure Buffer Layer(Sumy State University, 2020) Belfar, A.; Garcia-Loureiro, A.J.У роботі вивчено сонячні елементи n-i-p на основі гідрогенізованого аморфного кремнію (a-Si:H) за допомогою одновимірного коду AMPS-1D (Аналіз мікроелектронних та фотонних структур). Проаналізовано ефект введення p-шару на основі гідрогенізованого нанокристалічного оксиду кремнію (p-ncSiOx:H) у якості буферного шару на інтерфейсі i/p замість i-шару на основі гідрогенізованого аморфного карбіду кремнію (i-a-SiC:H). Встановлено, що включення буферного шару p-nc-SiOx:H на інтерфейсі i/p зменшує смугу невідповідності між шаром поглинача i-a-Si:H та шаром вікна p+-nc-SiOx:H і мінімізує густину дефектів поблизу інтерфейсу. Отримано також, що спектральний відгук сонячного елементу покращився в діапазоні довжин хвиль від 0,48 до 0,7 мкм при використанні подвійних буферних p-шарів pnc-SiOx:H window/p-nc-SiOx:H. Отже, отримано покращену продуктивність вихідних сонячних елементів із буферним шаром p-nc-SiOx:H. У цьому випадку струм короткого замикання (Jsc) збільшується з 10,18 мА/см2 з буферним шаром i-a-SiC:H до 13,44 мА/см2 з буферним шаром p-nc-SiOx:H, напруга холостого ходу (VOC) покращується від 930 мВ до 941 мВ, а коефіцієнт заповнення (FF) збільшується з 74,2 % до 76,5 %. Як наслідок, коефіцієнт корисної дії зростає з 7,03 % до 9,67 %.Item Gunn Diodes Based on Graded-gap GaInPAs(Sumy State University, 2020) Storozhenko, I.Проблема освоєння терагерцового діапазону за допомогою активних твердотільних приладів залишається актуальною. Для генерації міліметрових та субміліметрових електромагнітних хвиль використовують високошвидкісні транзистори, діоди Ганна, IMPATT діоди, резонансно-тунельні діоди та інші прилади. Однак на частотах понад 100-200 ГГц ці пристрої мають ряд фізичних проблем, які обмежують граничну частоту. В даний час варизонні напівпровідники привертають інтерес розробників як перспективний матеріал для таких пристроїв, у тому числі тих, що працюють на ефекті міждолинного переносу електронів. У даній роботі представлені результати числових експериментів по генерації автоколивань струму в діодах Ганна на основі варизонного напівпровідника GaInPAs із довжиною транзитної області 1,0 мкм та концентрацією іонізованих домішок в ній 9·1016 см– 3. Були досліджені GaPAs – GaAs, GaInP – GaAs, GaPAs – InP, GaInP – InP, GaPAs – Ga0.5In0.5As і GaInP – Ga0.5In0.5As діоди. Моделювання проведено за допомогою температурної моделі міждолинного переносу електронів у варизонних напівпровідниках. У таких діодах може бути реалізований доменний режим нестабільності струму і відбуватися незатухаючі коливання струму, на відміну від діодів Ганна на основі однорідних GaAs, InP і Ga0.5In0.5As, в яких незатухаючі коливання струму не відбуваються. В статті показано, що застосування варизонного GaInPA збільшує потужність коливань діодів Ганна у порівнянні з однорідними напівпровідниками GaAs, InP та Ga0.5In0.5As, а спектр автоколивань, що виникають в приладі, містять чітко розпізнану принаймні третю гармоніку в терагерцовому діапазоні. Максимальна потужність основного режиму складає 19,4 мВт на частоті 98 ГГц в Ga0.58In0.42P – Ga0.5In0.5As діоді. Вищі гармоніки, що присутні в спектрі коливань, мають потужність другої гармоніки – 1,0 мВт і третьої гармоніки – 0,2 мВт.Item Actual Problems of Computer Parametric Identification of the NMR and NQR spectra: a Review(Sumy State University, 2019) Samila, A.P.; Lastivka, G.I.; Tanasyuk, Yu.V.Визначення комп’ютерної моделі спінового відлуння з метою моделювання його амплітуди та отримання інформації про величини і орієнтації локального магнітного поля, напрям градієнта кристалічного електричного поля в зразку є важливим завданням. У роботі розглядається ряд актуальних питань, що уможливлюють розв’язання задачі комп’ютерної параметричної ідентифікації ЯМР та ЯКР спектрів. З аналізу літературних даних встановлено кілька доступних програм, які можуть бути використані для імітації форм ліній ЯКР, зв’язаних з квадрупольними взаємодіями ядер в порошкових твердих тілах. Встановлено, що впродовж останніх чотирьох десятиліть було розроблено безліч комп’ютерних програм моделювання експериментів ЯМР/ЯКР, які можна віднести до наступних категорій: аналітичні інструменти ЯМР (як правило, реалізовані в Mathematica), спеціалізовані прикладні програми (наприклад, імітатор спектрів NOESY), інтерфейси прикладного програмування API, загальні програми моделювання ЯМР. Описано доступні засоби комп’ютерного моделювання спінового відлуння з метою отримання інформації про його амплітуду, величини і орієнтації локального магнітного поля, напрям градієнта кристалічного електричного поля в зразку. Значна увага приділена імітації точних спектрів ЯМР/ЯКР із використанням процедури швидкої діагоналізації а також ефективної схеми усереднення порошків Олдермана, Солома, Гранта. З проведеного огляду визначено, що однією з найбільш точних є програма моделювання квадрупольних ядер порошкових зразків у статичних умовах – Quadrupolar Exact SofTware (QUEST). В основі спектрального моделювання QUEST лежить додавання в повному квадрупольному гамільтоніані. Дана теорія справедлива та виконується для всіх переходів і при довільному положенні магнітного поля. При моделюванні спектрів ЯКР необхідно використовувати невелику Ларморову частоту (~ 0.0001 МГц), але не рівну 0. Це пов'язано з тим, що чисті піки ЯКР є нескінченно різкими і, відповідно, їх важко додати, якщо вони з’являються між бінами на гістограмі. Оскільки розрахунки в QUEST виконуються в одиницях абсолютної частоти, при використані дуже вузького спектрального вікна може бути відсутня необхідна точність у значеннях частоти кожного біну в гістограмі.Item Temperature Characteristics of Silicon Nanowire Transistor Depending on Oxide Thickness(Sumy State University, 2019) Hani, Taha AlAriqi; Waheb, A. Jabbar; Yasir, Hashim; Hadi, Bin ManapСеред різних методів зондування та моніторингу датчики на основі на польових транзисторів (FET), привернули значну увагу як з боку промисловості, так і з академічних кіл. Завдяки своїм унікальним характеристикам, таким як невеликі розміри, легка вага, низька вартість, гнучкість, швидка реакція, стабільність і можливість подальшого зменшення масштабу, кремнієвий нанопровідний транзистор (SiNW-FET) може служити ідеальним наносенсором. Це найбільш імовірний наступник нанорозмірних пристроїв на базі FET. Однак, оскільки розміри (довжина та діаметр) каналу SiNWT зменшуються, електричні та температурні характеристики SiNWT повинні змінитися, тим самим погіршуючи роботу транзистора. Хоча застосування SiNWT як біологічних та/або хімічних сенсорів широко вивчено в літературі, менше уваги було приділено використанню таких транзисторів як датчиків температури. Отже, ця робота присвячена дослідженню температурної чутливості SiNWT в залежності від товщини оксидного каналу, а також представляє можливість використання його як нанотемпературного датчика. Інструмент моделювання MuGFET був використаний для дослідження температурних характеристик нанодроту. Моделювалися вольт-амперні характеристики з різними значеннями температури і з різною товщиною затворів нанодротів (товщина оксиду TOX = 1, 2, 3, 4 і 5 нм). Для вимірювання температурної чутливості SiNWT було запропоновано підключення до діодного режиму металоксидного напівпровідника (MOS). Було досліджено кілька робочих напруг (від 0.25 до 5 В) з різною робочою температурою (250-450 K). Отримані результати показують, що найвища температурна чутливість досягалася за рахунок збільшення товщини оксиду до 5 нм. Вплив розглянутої температури на характеристики SiNWT свідчить про можливість його використання як наносенсора температури.Item Modelling of Vibration Sensor Based on Bimorph Structure(Sumy State University, 2019) Malinkovich, M.D.; Kubasov, I.V.; Kislyuk, A.M.; Turutin, A.V.; Bykov, A.S.; Kiselev, D.A.; Temirov, A.A.; Zhukov, R.N.; Sobolev, N.A.; Teixeira, B.M.S.; Parkhomenko, Yu.N.У дослідженні розроблена математична модель, що описує амплітудно-частотний відгук сенсора або пристрою збору скидної енергії, виготовленого з сегнетоелектричної бідоменної монокристалічної пластини, по відношенню до величини вібраційного збудження. Математична модель дозволяє прогнозувати залежність напруги на електродах від частоти і амплітуди вібраційного збудження, а також резонансної частоти сенсора, що представляє собою прямокутну пластину, в загальному випадку з сейсмічної масою на вільному кінці, який встановлюється на вібраційному столику, параметри коливань якого задаються. Складено відповідне диференційне рівняння, що описує шукані залежності, і отримано його аналітичне рішення. Для перевірки запропонованої моделі був створений монокристалічний біморф за допомогою відпалу підкладки з ніобату літію (LiNbO3) на повітрі для оберненої дифузії літію і формування бідоменної структури, що представляє собою два зустрічно поляризованих домени в одній пластині (так звана структура "голова-до-голови"). Такий кристал аналогічний біморфу, проте на відміну від нього не містить будь-яких міжфазних меж, за винятком міждоменної. Таким чином, виготовлений біморф являє собою не поширену збірну конструкцію, що складається найчастіше з металевої підкладки, до якої прикріплені п'єзоелектричні пластини, як правило, з п'єзокераміки, а однорідне безперервне середовище. Перевага такого біморфу полягає у тому, що, будучи виготовленим з сегнетоелектричного монокристала ніобату (або танталата) літію, сенсор або пристрій збору скидної енергії має великий коефіцієнт перетворення деформації згинання в електричну деформацію, а отже, високу чутливість, а також широкий температурний діапазон застосування та практично повну відсутність гістерезису і старіння. Проведено порівняння результатів моделювання з експериментальними даними, з якого випливає, що запропонована модель добре відповідає результатам експерименту. Показано, що сенсори коливань на бідоменних монокристалічних пластинах мають виключно високу чутливість. Запропонована модель дозволяє оцінювати і прогнозувати параметри сенсорів вібрації, акселерометрів і пристроїв збору скидної енергії на основі бідоменних сегнетоелектричних кристалів.Item DC, AC, and Transient Simulation Study of MEMS Cantilever(Sumy State University, 2019) Khot, S.S.; Patil, A.A.; Mokashi, V.N.; Waifalkar, P.P.; More, K.V.; Kamat, R.K.; Dongale, T.D.Робота присвячена дослідженню моделювання постійного, змінного та перехідного струмів кантілівера MEMS. У роботі моделюється прямокутна система відкритого типу. У даному випадку ми змінювали довжину кантілівера MEMS (платиновий електрод) і вивчали його вплив у наступних випадках: i) вплив напруги на ємність і положення променю (аналіз постійного струму), ii) положення променю у часовій області, ємність і напруга (аналіз змінного струму) та iii) положення променю у часовій області, ємність і напруга (аналіз перехідних процесів). Результати показали, що довжина активного електрода кантілівера MEMS значно впливає на продуктивність MEMS. Крім того, напруга на кантілівері MEMS лінійно зростає з часом і виявилося, що вона не залежить від довжини електрода і діелектричних матеріалів, які використовувалися в розглянутій системі.Item Simulation Study of Field-effect Transistor Based Cylindrical Silicon Nanowire Biosensor: Effect of Length and Radius of the Nanowire(Sumy State University, 2019) Pawar, A.V.; Kanapally, S.S..; Chougule, A.P.; Waifalkar, P.P.; More, K.V.; Kamat, R.K.; Dongale, T.D.In the present report, we have simulated the FET based silicon nanowire biosensor and studied the effect of nanowire length and radius on the different functional characteristics of the silicon nanowire biosensor. We have used BioSensorLab open source simulation tool for the present investigation. Particularly, we have studied the effect of nanowire length and radius on conductance modulation with respect to target molecule density, conductance modulation with respect to buffer ion concentration, nanowire surface potential with respect to pH, signal to noise ratio (SNR) with respect to receptor density, settling time with respect to analyte concentration and density of captured molecule with respect to detection time. We have taken into account the electrostatic interaction between receptor molecules and target biomolecules, which is based on the Diffusion-Capture model. The results suggested that the higher conductance modulation can be achieved at the higher target molecule density with a larger radius of the silicon nanowire. On the other hand, maximum conductance modulation is observed at the lower radius of the silicon nanowire with lower buffer ion concentration. The simulation results suggested that the surface potential of the nanowire tends to decrease as the pH increases for both cases (nanowire length and radius). No significant effect on the signal to noise ratio due to the change in the nanowire length and radius was observed. It is observed that the nanowire length does not affect the settling time; however, change in the nanowire radius shows the significant effect on the settling time. In the nutshell, the nanowire length and radius significantly affect the performance parameters of the FET based silicon nanowire biosensor.Item Shape Dependent Optical Properties of GaAs Quantum Dot: A Simulation Study(Sumy State University, 2019) Kadam, K.D.; Patil, S.L.; Patil, H.S.; Waifalkar, Р.Р.; More, K.V.; Kamat, R.K.; Dongale, T.D.The present paper deals with the simulation study of the GaAs quantum dot with different shapes such as cuboid, cylinder, dome, cone, and pyramid. We have simulated various structures and investigated the shape dependent optical properties using open source simulation tool available on the NanoHub platform. This simulation tool can simulate the simple as well as multilayer zero-dimensional structures by solving Schrödinger equations. The results suggested that the energy states vary according to the shape and higher energy states are observed for cone-shaped whereas, cuboid shape shows lower energy states for zero-dimensional structure. Furthermore, optical simulation study suggested that the cuboid and cylinder shapes show maximum absorption whereas, minimum absorption is observed for the dome-shape. The higher absorption is due to the higher surface area of cuboid and cylinder shape, whereas, the insufficient polarization angle of the incident light lowers the absorption for the dome shape structure. Furthermore, the absorption property is not significantly altered during different temperature environments. The integrated absorption results suggested that the cuboid and cylinder shapes have higher absorption whereas, minimum integrated absorption is observed for the cone and pyramid shape zero-dimensional structures. The present results pave the way towards optimization of various parameters of quantum dot for optoelectronic applications.Item Повышение эффективности работы линейного пьезоэлектрического мотора сканирующего зондового микроскопа(Сумский государственный университет, 2018) Гальченко, В.Я.; Филимонов, С.А.; Батраченко, А.В.; Филимонова, Н.В.Робота присвячена актуальним питанням удосконалення лінійних п’єзокерамічних моторів скануючих зондових мікроскопів. Описуються особливості конструювання п’єзоелектричних моторів, а саме узгодження форми і геометричних параметрів штовхача з п’єзокерамічної пластиною (статором). Визначено умови раціонального відношення довжини вершини штовхача до довжини його основи. Встановлено раціональна висота h конусного штовхача лінійного п’єзокерамічного мотора. Результати досліджень дозволили збільшити амплітуду коливань статора лінійного п’єзокерамічного мотора в 4,5 рази. Адекватність модельних розрахунків підтверджена експериментальними дослідженнями. Отримані результати можуть використовуватися при проектуванні п’єзокерамічних моторів.Item Numerical Simulation of SnS-Based Solar Cells(Sumy State University, 2018) Ivashchenko, M.M.; Buryk, I.P.; Kuzmin, D.V.; Опанасюк, Анатолій Сергійович; Опанасюк, Анатолий Сергеевич; Opanasiuk, Anatolii SerhiiovychIn this paper it was carried out the numerical simulation of the main working parameters (light current- voltage curves, quantum yield spectral distributions) of SnS-based (SnS/SnS2/ITO, SnS/ZnS/ITO) solar cells (SCs) using the SCAPS-3102 simulation package. Using the basis input simulation parameters such as wide band gap Eg,, layers thicknesses d, electron affinities х, etc. there were estimated the next SCs characteristics: open-circuit voltages UOC, short-circuit current densities JSC, fill-factors FF and their efficiencies ᶯ . These data allows us to estimate the optimal constructive parameters of simulated SCs.