Выпуск 1, 2025

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.