К вопросу о взаимодействии атома водорода с кристаллической поверхностью
К вопросу о взаимодействии атома водорода с кристаллической поверхностью
П. К. Силаев, А. В. Толоконников
Исследовано поведение нижнего электронного уровня атома водорода в пространстве, ограниченном плоской поверхностью, на которой для электронных волновых функций задано задано граничное условие Робена, параметр в котором является периодической функцией и моделирует свойства адсорбента. Показано, что в зависимости от характеристик граничного условия возможны два режима адсорбции атома на поверхности образца. В первом случае эффективный потенциал такого атома как функция расстояния между ядром и границей обладает явно выраженным минимумом на конечных расстояниях, что соответствует эффекту <<парения>> атома над плоскостью. Второй случай возникает при условии большой энергией сродства атомного электрона к образцу и низкой начальной концентрацией водорода внутри образца. В такой ситуации минимум эффективного потенциала расположен на незначительном расстоянии от поверхности образца, а в процессе адсорбции атом может выделять значительное количество энергии. Результаты получены с помощью непосредственного численного счета с использованием метода конечных элементов.
Показать АннотациюСкольжение с трением и задача о брахистохроне
Скольжение с трением и задача о брахистохроне
А. В. Курилин
Получены новые формулы для семейства экстремальных кривых, обеспечивающих минимум времени спуска между заданными точками в поле силы тяжести с учётом силы сухого трения скольжения. Параметрические уравнения для этих кривых зависят от коэффициента трения и обобщают уравнение циклоиды (брахистохроны гладкой поверхности) на случай скольжения с трением. Результаты численных расчётов в программе «Mathcad» доказывают, что найденные кривые действительно дают минимальное время спуска при заданных параметрах задачи и могут претендовать на звание брахистохрон с трением.
Показать АннотациюВосстановление направления прихода ШАЛ по отраженному от снега черенковскому свету
Восстановление направления прихода ШАЛ по отраженному от снега черенковскому свету
К. Ж. Азра$^1$, Е. А. Бонвеч$^2$
Определение направление прихода широких атмосферных ливней (ШАЛ) является важной частью методики анализа данных в эксперименте СФЕРА. Знание направления необходимо для построения оптимального критерия разделения ядер, позволяющего определить массовый состав первичных космических лучей. В настоящей работе приведена поэтапная разработка алгоритма восстановления направления ливней для телескопа СФЕРА-2 и СФЕРА-3, основанного на параболической аппроксимации фронта черенковского света ШАЛ. Алгоритм разрабатывается и тестируется на базе искусственных событий ШАЛ, а также применен к экспериментальным событиям, полученным телескопом СФЕРА-2.
Показать АннотациюТермомагнитная обработка синтетических антиферромагнитных структур
Термомагнитная обработка синтетических антиферромагнитных структур
Д. В. Васильев, В. В. Амеличев, Д. В. Костюк
Спин-туннельные магниторезистивные наноструктуры, содержащие синтетический антиферромагнетик, в значительной степени улучшают отношение сигнал-шум и энергопотребление изделий магнитоэлектроники, реализуемых на их основе. Магнитный отжиг спин-туннельных магниторезистивных наноструктур способствует кристаллизации аморфной пленки CoFeB на границах с барьерным слоем MgO, обеспечивая когерентное туннелирование электронов и значительное повышение магниторезистивного эффекта. В том числе, в процессе термомагнитной обработки возможно формирование необходимого направления оси однонаправленной анизотропии для создания скрещенной магнитной конфигурации свободного и фиксированного слоев, что позволяет получить линеаризацию магниторезистивной кривой в области слабых магнитных полей. Установлено, что термомагнитная обработка может эффективно использоваться для управления статическими и динамическими магнитными свойствами спин-туннельных магниторезистивных наноструктур с синтетическим антиферромагнетиком, поэтому актуальной задачей является исследование их магнитных свойств после магнитного отжига. Сформированные наноструктуры Ta / Co95Fe5 / Ru / Co95Fe5 / Ta и Ta / Co40Fe40B20 / Ru / Co95Fe5 / Ta были измерены на специализированном стенде, и определены их петли перемагничивания после термомагнитной обработки. В результате магнитного отжига спин-туннельных магниторезистивных структур с толщиной немагнитного слоя синтетического антиферромагнетика, соответствующей первому антиферромагнитному максимуму, происходит разрушение антиферромагнитной связи слоев при температуре менее 300 °С.
Показать АннотациюИсследование зависимости электрических свойств кремниевых нанонитей от проводимости кремниевой пластины
Исследование зависимости электрических свойств кремниевых нанонитей от проводимости кремниевой пластины
Д. М. Русаков$^1$, Д. В. Гусев$^1$, К. А. Гончар$^{1,2}$, А. С. Воронцов$^1$, А. С. Ильин$^1$
В последние годы кремниевые нанонити (КНН) привлекают значительное внимание исследователей благодаря своим уникальным электрическим и оптическим свойствам, которые делают их перспективными для применения в различных областях, включая наноэлектронику и сенсоры. Настоящая работа представляет собой углубленное и систематическое исследование КНН, синтезированных из кристаллических пластин с сопротивлениями 10–20 Ом·см и 1–5 мОм·см, с целью детального анализа их электрических свойств. Основное внимание уделяется вольт-амперным характеристикам (ВАХ), частотной зависимости проводимости и исследованию импеданса. Эти методы позволяют выявить ключевые аспекты, определяющие поведение наноструктур, и установить взаимосвязь между характеристиками кристаллической пластины и электрофизическими свойствами материала. Полученные результаты показывают значительные изменения в поведении проводимости при снижении сопротивления кристаллической пластины, что может свидетельствовать об улучшении электрофизических характеристик КНН. Вольт-амперные характеристики образца с сопротивлением 1–5 мОм·см для обеих конфигураций (планарной и сэндвич), а также сэндвич конфигурация образца с сопротивлением 10–20 Ом·см демонстрируют отчетливое диодоподобное поведение, что можно объяснить формированием потенциальных барьеров на границе между слоями. Механизм прыжковой проводимости оказывается доминирующим для всех образцов.
Показать АннотациюИсследование кристаллизации тонких пленок сплава GST под действием лазерного излучения ультракороткой длительности
Исследование кристаллизации тонких пленок сплава GST под действием лазерного излучения ультракороткой длительности
А. А. Бурцев$^1$, А. В. Киселев$^1$, А. А. Невзоров$^1$, В. А. Михалевский$^1$, В. В. Ионин$^1$, Н. Н. Елисеев$^1$, А. А. Лотин$^1$
В работе представлены результаты исследования динамики электрического сопротивления и коэффициентов оптического пропускания и отражения тонких пленок сплава Ge2Sb2Te5 (GST) при кристаллизации под действием серии фемтосекундных лазерных импульсов. Показано, что для управления фазовым состоянием пленки воздействием ультракоротких лазерных импульсов является многоимпульсный режим, что связано с высокой стохастичностью кристаллизации GST. Экспериментально продемонстрировано, что для пленок толщиной более 100 нм наиболее точное управление долей кристаллической фазой обеспечивается при плотностях энергии от 10 до 20 мДж/см2. Время переключения электрических характеристик составляет не более 100 нс, что связано с образованием токопроводящих путей в материале пленки. Динамика оптических свойств позволяет выделить два временных участка. Резкий скачок может быть объяснен как ростом концентрации носителей заряда, так и процессом рекалесценции и перестеклования. Медленная релаксация объясняется формированием кристаллической фазы (нуклеация и рост кристаллитов). Важным результатом является экспериментальное обнаружение следов новой кристаллической фазы (простая кубическая фаза). Образование данной фазы связано как перестройкой атомной структуры, так и с опустошением и особенностями формирования химических связей за счет взаимодействия электронов с излучением ультракороткой длительности.
Показать АннотациюЧто такое энтропия?
Что такое энтропия?
П. Н. Николаев
В работе исследуется история введения энтропии в термодинамику и статистическую механику. Рассмотрена роль энтропии в построении замкнутого аппарата термодинамики, создании метода термодинамических потенциалов, формировании теории термодинамического равновесия. Исследована роль статистической механики в объяснении законов термодинамики на основе классической механики. Представлено решение этой проблемы Больцманом. Показана связь введения вероятности в физику с введением энтропии.
Показать АннотациюОб однонаправленном распространении волн Похгаммера-Кри в цилиндрическом ауксетике
Об однонаправленном распространении волн Похгаммера-Кри в цилиндрическом ауксетике
Д. В. Ампилогов
В рамках данной работы средствами аппарата операторов проектирования были получены уравнения распространения однонаправленных волн Похгаммера-Кри для цилиндрического, аксиально-симметричного метаматериала-ауксетика, получены общие решения для правых и левых волн и их частные решения при экспоненциальных начальных условиях.
Показать АннотациюДвижение обруча с массивной точкой по абсолютно шероховатой плоскости.
Движение обруча с массивной точкой по абсолютно шероховатой плоскости.
А. А. Аглаев$^1$, А. К. Ковальджи$^2$
В данной статье решена в более общей постановке известная задача о «прыгающем обруче», которая некорректно решена Дж. Литтлвудом в книге «Математическая смесь» [1]. Найдены в аналитической форме условия, связывающие массу обруча, его радиус, массу грузика и его начальную скорость, при которых сила реакции опоры положительна, и, следовательно, прыжок невозможен. Найдено условие, при выполнении которого отрыв обруча от плоскости происходит в начальный момент времени, когда грузик находится в верхней точке обруча. Показано, что модель качения с абсолютно жесткими и шероховатыми обручем и плоскостью при определенном соотношении параметров некорректна и приводит к противоречию, названному «квазипрыжком». Также, было замечено, что фаза движения «skimming», описанная в работе «The dynamics of a massless hoop» [6], не выводится, а ошибочно постулируется.
Показать АннотациюСравнение различных схем спектрального регулирования с применением вытеснителей
Сравнение различных схем спектрального регулирования с применением вытеснителей
Р. А. Внуков, А. А. Воронцова
В настоящей работе рассматривается один из возможных подходов к компенсации избыточной реактивности в начале кампании – спектральное регулирование. Его реализация основывается на применении стержней-вытеснителей, меняющих водо-топливное отношение в течение топливной кампании. Для оценки влияния на нейтронно-физические характеристики, возникающих в сборке при внесении в ее конструкцию вытеснителей, предлагаются различные модели, отличающиеся размещением стержней в ТВС. Сравнение происходит с исходной версией ТВС, имеющей схожую геометрию с ТВС ВВЭР-1200. Основываясь на одной схеме регулирования водо-топливного отношения, оценивается вклад в продление топливной кампании для моделей с вытеснителями. Сравнение осуществляется с исходными ТВС, где топливная кампания равна 49 МВт∙сутки/кг для модели 1 и 78 МВт∙сутки/кг для модели 2. Результаты показали принципиальную возможность продления топливной кампании за счет поэтапного извлечения стержней-вытеснителей, ужесточающих спектр. В модели, имеющей вытеснители в межтвэльном пространстве продление кампании составило 8 МВт∙сутки/кг, что эквивалентно 16%; в модели, где вытеснители размещаются в направляющих каналах, продление составило 6 МВт∙сутки/кг, что эквивалентно 5%. Полное замещение борной кислоты в рассматриваемых версиях оказалось невозможным, при этом требуемая концентрация H3BO3 в теплоносителе для компенсации избыточной реактивности в начале кампании выросла ввиду снижения эффективности бора при более жестком спектре нейтронов в моделях.
Показать Аннотацию