автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Плёнки диоксида ванадия в устройствах индикаторной техники и микроэлектроники

На правах рукописи

Олейник Анатолий Семёнович

ПЛЁНКИ ДИОКСИДА ВАНАДИЯ В УСТРОЙСТВАХ ИНДИКАТОРНОЙ ТЕХНИКИ И МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

Специальность 05.27.01-Твердотельная электроника,

радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Саратов 2004

Работа выполнена в Саратовском государственном техническом университете

Официальные оппоненты:

Доктор физико - математических наук, профессор Захарченя Борис Петрович

Доктор физико-математических наук, профессор Зюрюкин Юрий Анатольевич

Доктор технических наук, профессор Климов Борис Николаевич

Ведущая организация - Саратовское отделение ИРЭ РАН

Защита состоится «20» мая 2004 г. в часов 00 мин., аудЗ^У на заседании диссертационного

совета Д 212.242.01_Саратовского государственного

технического университета, по адресу: 410054 г. Саратов, ул. Политехническая, 77.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Саратовского государственного технического университета.

Автореферат разослан 30 марта 2004г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Общая характеристика работы

Актуальность работы: Развитие методов оптической обработки информации и голографии, а также систем отображения информации тесно связано с разработкой новых реверсивных регистрирующих сред. Несмотря на многообразие различных реверсивных сред, пока отсутствует среда, полностью удовлетворяющая всему комплексу требований по: диапазону регистрируемых длин волн; чувствительности записи; разрешающей способности; эффективности считывания; быстродействию; количеству циклов запись-стирание без изменения рабочих характеристик; времени хранения, стойкости к воздействию внешних факторов и ионизирующих излучений; технологичности и т. д. Требования к оптическим характеристикам сред зависят от способа записи, считывания и стирания. В табл. 1 приведены среды для реверсивной голографической записи, выпускаемых промышленностью.

Таблица 1

Класс материалов Спектральная чувствительность, мкм Энергия записи, Дж/см1 Разрешающая способность линий на 1мм Время Число циклов записи-стирания Продолжительность хранения

записи, с стирания, с

Фототермопластические 0,48-0,63 10"+10-5 4100 ю-2 ю-4 <10' от нескольких минут до месяца

Магнитооптические неселективные ИГ» 500 10"' ю-5 не ограничено не ограничено

Термо-хромкые неселективные 10^ 2000 ю-' 1,510-'-. 3-Ю"7 не ограничено не ограничено

Недостатками фототермопластической среды являются малая скорость записи и стирания и небольшая цикличность. Недостатками магнитооптической среды являются высокая энергия записи и недостаточная разрешающая способность. Технологии изготовления указанных сред достаточно сложны и трудоемки.

Термохромная реверсивная среда по большинству основных

характеристик удовлетворяет требованиям для реверсивной записи оптической информации. Принцип работы термохромной реверсивной среды АСЛЮг основан на фазовом переходе полупроводник-металл (ФППМ), протекающем за ~10"!'с и сопровождающемся скачкообразным изменением оптических и электрических свойств. Наиболее перспективным способом изготовления указанной среды является двухстадийный способ, включающий термическое напыление в вакууме слоя ванадия на подложку и последующее окисление на воздухе до формирования слоя диоксида ванадия, указанного способа возможна на базе

| библиотека

I библиотека I

! йчдзш

оборудования. Недостатками среды являются низкая дифракционная эффективность ~1,4% и потребление энергии при хранении записанной информации. Чтобы внедрить среду в научную и промышленную практику, необходимо обеспечить защиту среды от воздействия внешних факторов окружающей среды. Для этого необходимо применение прозрачных диэлектрических покрытий.

В настоящее время наметились пути использования сред на основе диоксида ванадия в индикаторной технике и микроэлектронике. В индикаторной технике актуальной задачей является разработка пассивных индикаторов, обеспечивающих отображение в широкой цветовой гамме больших массивов буквенно-цифровой и мнемонической информации в условиях различной освещенности и температуры окружающей среды. При этом важно сочетать быстродействие с минимальным потреблением энергии. Такую возможность открывают индикаторы на основе пленочных термохромных реверсивных сред, допускающих эксплуатацию в широком температурном диапазоне, что недоступно для жидкокристаллических индикаторов, и обеспечивающих цветовое кодирование отображаемой информации при потреблении энергии на порядок меньше, чем активные индикаторы (накальные, электролюминесцентные), теряющие видность при ярком солнечном свете.

Большие перспективы открывает использование преобразователей изображения на основе сред для визуализации полей температур

на телах сложной формы при обтекании их потоком воздуха в гиперзвуковых трубах. За счет большего быстродействия и стабильности параметров, чем у холестерических жидкокристаллических композиций на лавсановых подложках, указанные преобразователи обеспечат получение большего объема информации и ее достоверности, что позволит повысить роль экспериментальных работ в аэродинамике. В связи с развитием лазерной техники еще более актуально применение преобразователей изображения на основе сред АЕАЮг в качестве экрана приборов, обладающих внутренней памятью и предназначенных для визуализации непрерывного и импульсного ИК- излучения. Указанные приборы смогли бы обеспечить экспресс -исследования угловой расходимости и поперечного распределения интенсивности света в пучке, согласование осей лазерных каналов и проведение контрольно - котировочных работ при настройке лазеров.

Среды УОу-Д (диэлектрик) очень перспективны в качестве термочувствительного слоя многоэлементных тепловых приемников для измерения пространственно-энергетических характеристик лазерного излучения, так как: являются неселективными на длинах волн мкм и мкм, обладают высоким быстродействием ,

высокой экспозиционной чувствительностью, большим скачком изменения удельного электрического сопротивления (не менее 1,5 порядка величины), внутренней памятью в режиме термостатирования.

Необходимо обеспечение щелевых линий передачи, используемых в микроэлектронике интегральных СВЧ схем, термоуправляемыми ослабителями СВЧ мощности на основе сред УОг —Д.

В связи с перечисленными проблемами очень актуальна разработка сред УОг —Д и АС-УОг-Д с улучшенными эксплуатационными параметрами и проектирование на их основе устройств индикаторной техники, опто-и микроэлектроники.

Цель и задачи диссертационной работы. Целью диссертационной работы является разработка физико-технических основ создания промышленной технологии изготовления новых реверсивных термохромных сред на основе плёнок УОг и создание на их основе устройств индикаторной техники, визуализации и измерения оптического излучения.

Методы исследования. Для решения вышеприведенных задач были использованы: методы рентгено- и электронографии; метод вторично-ионной масс-спектрометрии (ВИМС); методы электронной и растровой электронной микроскопии; основы теоретической фотометрии и колориметрии; эллипсометрический и спектрофотометрический методы; метод вакуумного осаждения тонких пленок; экспериментальные методы оптической квантовой электроники; метод оптической голографии; методы испытаний изделий электронной техники, квантовой электроники; основных направлений развития систем отображения информации; методы проектирования схем и аппаратуры, базирующихся на технологии компонентов дискретной электроники, теории цепей и схемотехники; методы экспериментального исследования.

Научная новизна.

1. Впервые выявлено, что рост оксидной пленки при окислении слоя ванадия толщиной с! на воздухе при 480 ±10° С происходит по параболическому закону с преобладанием диффузии ионов металла над ионами кислорода, что приводит к формированию оксидной пленки толщиной 2ё в виде многослойной структуры, состоящей из поверхностного слоя фазы

всей толщины, рабочего слоя фазы всей толщины с

показателем нестехиометрии, уменьшающимся по его толщине по параболическому закону, нижележащих слоев из фаз УзОз, УгОз, УО, V - 20% всей толщины для оксидного слоя толщиной 70-5-120 нм соответственно. Нестехиометричность слоя фазы УО^ расширяет фазовый переход в пределах 44т86°С, уменьшает коэффициент поглощения на порядок величины на длинах волн 0,54-1,2 мкм по сравнению со стехиометрическими пленками УОг той же толщины, а наличие примесных фаз увеличивает отражение плёнки в полупроводниковом состоянии на длинах волн мкм.

2. Впервые показано, что в двухмерных поликристаллических плёнках на основе фазы толщиной нм высота кристаллитов столбчатой формы равна толщине плёнки, размеры их в плоскости плёнки составляют 50+140 нм соответственно. Скачок удельного поверхностного

сопротивления при фазовом переходе составляет от 1 до 2 порядков величины, а ширина петли термического гистерезиса - от 18 до 10°С соответственно. У плёнок толщиной 80+115 нм на петле имеет место участок квазилинейного изменения удельного поверхностного сопротивления шириной 7+13°С соответственно. По мере увеличения толщины оксидного слоя растёт его поглощение, что приводит к уменьшению контраста изображения, происходит увеличение размеров кристаллитов, степени перекрытия между ними, образование сростков, что уменьшает пространственное разрешение.

3. Впервые выявлен оптимальный диапазон плёночных слоев реверсивных термохромных сред АС-УОг-Д (диэлектрик с показателем преломления 1,38+1,6), составляющих (80+100)-{70+120}-(200+400) нм, вариация которых обеспечивает цветовое кодирование отображаемой информации, три градации яркости изображения в режиме памяти при угле обзора не менее , который не зависит от азимута наблюдения, и наибольшую 2,5% оптическую эффективность записи на длинах волн 0,9+1,2 мкм. Чувствительность и лучевая прочность среды АС-УОг-Д зависят от её конструктивных особенностей и подложки и линейно изменяются в диапазоне длительности импульса излучения

4. Экспериментально показано, что скорость протекания фазового перехода полупроводник-металл в плёночных реверсивных термохромных средах на основе диоксида ванадия определяется толщиной, теплофизическими параметрами плёночных слоев сред и подложки и величиной энергетической экспозиции источника излучения. По мере перегрева поликристаллической нестехиометричной плёнки относительно температуры фазового перехода, в ней происходит процесс постадийной перестройки кристаллической решётки фазы из моноклинной в тетрагональную со скоростью звуковых волн.

5. Впервые разработана промышленная технология изготовления преобразователей изображения на основе среды АС-УОг-Д на жёстких и гибких диэлектрических подложках размером до 100x100 ММ2 с равномерной чувствительностью по всей поверхности.

6. Впервые на основе среды АСЛЮг-Д и плёнок УОг разработаны конструктивные и схемотехнические решения нового класса устройств индикаторной техники, визуализации и измерения пространственно-энергетических характеристик оптического излучения и изделий опто- и микроэлектроники:

- преобразователь изображения на основе среды на гибкой

диэлектрической подложке для визуализации тепловых потоков на поверхности тел сложной формы при обтекании их потоком газа в гиперзвуковой трубе Т-326;

- модули из 5x7 термохромных индикаторов для отображения буквенно -цифровой информации в устройствах группового и коллективного пользования, используемых в условиях различной освещенности (от интенсивной внешней до комнатной);

- визуализаторы оптического излучения с управляемым терморегулятором, для экспресс-контроля пространственно-энергетических характеристик импульсного и непрерывного лазерного излучения на длинах волн 0,3-ьЮ,6 мкм;

- голографический транспарант с термоуправлением, с оптической эффективностью не менее 2% на длинах волн: 0,9т1,2 мкм для записи фурье-голограмм в системах когерентно-оптической обработки информации;

- многоэлементные тепловые приемники с диаметром приемной площадки 2,3+28 мм, на длинах волн 0,3+3,39 мкм и 5,0-4-10,6 мкм с длительностью импульса излучения 10"9-г-1с, с плотностью энергии от 3-10"6 до 1,3 Дж/см2 и от соответственно;

- автономный измеритель распределения энергии (мощности) ИРЭ-24 и анализатор пространственно-энергетических характеристик импульсного и непрерывного лазерного излучения на длинах волн мкм, предназначенные для визуализации в четырёх цветах и оцифровки картины измерительной информации и для отображения в цветовой гамме и оцифровки детальной картины пучка регистрируемого излучения;

- модуль ИК-излучения на основе импульсного полупроводникового лазера на длине волны 0,89 мкм для записи побитовой оптической информации;

- термоуправляемый ослабитель СВЧ - мощности на основе пленок УОг в щелевых линиях передачи, для ослабления на частотах 7-10 ГГц СВЧ-колебаний до 10 дБ, при неравномерности АЧХ 0,5 дБ и начальных потерях 1,8 дБ.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

- разработаны способы изготовления преобразователей изображения на жестких и гибких диэлектрических подложках (А.с. N 738480 СССР, А.с. N 1085457 СССР, А.с. N 1480598 СССР);

- разработана промышленная технология изготовления сред

на жестких и гибких диэлектрических подложках размером до 100x100 мм2 с заданными эксплуатационными параметрами, которая внедрена в НИИ знакосинтезирующей электроники г.Саратова;

- разработано устройство для анализа тепловых потоков на поверхности тел сложной формы в аэродинамических экспериментах с использованием преобразователя изображения из среды на полиимидной подложке;

- разработаны конструкции модулей из 5x7 термохромных единичных индикаторов для устройств группового и коллективного использова-

ния, обеспечивающих отображение информации в широкой цветовой гамме при различной освещенности (от интенсивной до комнатной);

- разработаны внзуализаторы оптического излучения на основе среды АС-УОг-Д с управляемым терморегулятором, обеспечивающие полуколичественный экспресс-контроль пространственно-энергетических характеристик импульсного и непрерывного лазерного излучения;

- разработана конструкция голографического транспаранта на основе сред с термоуправлением для оптических корреляторов, изготовленных в КМЗ им. С.А.Зверева, обеспечивающих обработку двумерных изображений;

- разработаны конструкции тепловых многоэлементных приемников на основе плёнок УОг (А.с. N 1487624 СССР) со схемой управления, предназначенные для измерения пространственно-энергетических характеристик непрерывного и импульсного лазерного излучения малой и средней мощности на длинах волн мкм в реальном масштабе времени;

- разработаны конструкции автономного измерителя распределения энергии (мощности) ИРЭ-24 и анализатора пространственно-энергетических характеристик импульсного и непрерывного лазерного излучения на длинах волн 0,3-5-10,6 мкм, содержащие интерфейс измерительной системы с первичным измерительным преобразователем на основе многоэлементного приемника из пленки УОг, измеритель включает видеоконтрольный блок со схемой управления для визуализации в четырех цветах и оцифровки измерительной информации, анализатор содержит персональный компьютер класса PC для отображения на экране дисплея в цвете и оцифровке детальной картины пучка регистрируемого излучения;

- разработана конструкция модуля ИК-излучения на основе импульсного полупроводникового лазера со схемой управления для записи побитовой оптической информации на длине волны 0,89 мкм;

- разработана конструкция термоуправляемого ослабителя СВЧ-могцности на основе пленки УОг в щелевых линиях передачи на длинах волн 4,2-т-З см, обеспечивающего затухание СВЧ - колебаний до 10 дБ, при неравномерности АЧХ 0,5 дБ и начальных потерях 1,8 дБ.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на II Всесоюзной конференции "Оптическое изображение и регистрирующие среды" (Ленинград, 1990); Международной конференции "Проблемы и перспективы прецизионной механики и управления в машиностроении" (Саратов, 1997); Международной конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения" АПЭП-98 (Саратов, 1998); Международной конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения" АПЭП-2000 (Саратов, 2000); Международной конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения" АПЭП-2002 (Саратов, 2002).

На защиту выносятся следующие положения:

1. Процесс формирования оксидного слоя в виде многослойной структуры где доля рабочего слоя нестехиометричной фазы УОг составляет 75% всей толщины, включает одновременную установку толщины слоя ванадия, в два раза меньше толщины оксидного слоя. Наличие примесных фаз, толщина и диапазон области гомогенности рабочего слоя фазы' определяют амплитуду, ширину и форму петли температурного гистерезиса.

2. Высота кристаллитов столбчатой формы в двухмерных поликристаллических оксидных пленках толщиной 70+140 нм равна толщине пленки, их размеры в плоскости пленки составляют нм соответственно. Скачок удельного поверхностного сопротивления при фазовом переходе составляет от 1 до 2 порядков его величины, петля термического гистерезиса лежит в пределах от 18 до 10 °С соответственно. У плёнок толщиной 80-г115 нм на петле имеет место участок квазилинейного изменения удельного поверхностного сопротивления шириной 7+13 °С соответственно. С увеличением толщины оксидного слоя растёт его поглощение, происходит увеличение размеров кристаллитов и степени их перекрытия, образование сростков, что уменьшает пространственное разрешение и величину контраста изображения.

3. Вариация слоев среды А£-У02-Д (80+100Н70+120)-{200-5-400) нм (где Д - диэлектрический слой с показателем преломления обеспечивает цветовое кодирование отображаемой информации. Среда имеет три градации яркости изображения в режиме памяти, при этом угол обзора среды равен 130° и не зависит от азимута наблюдения. Оптическая эффективность записи на длинах волн мкм составляет Чувствительность и лучевая прочность среды зависят от её конструктивных особенностей и подложки и линейно изменяются в диапазоне длительности импульса излучения 10"9 +1 с.

4. Скорость протекания фазового перехода полупроводник-металл в плёночных реверсивных термохромных средах на основе диоксида ванадия определяется толщиной и теплофизическими параметрами плёночных слоев сред и подложки, а также величиной энергетической экспозиции источника излучения. По достижении средой температуры фазового перехода осуществляется процесс постадийной перестройки кристаллической решётки фазы со скоростью звуковых волн.

5. Промышленная технология изготовления преобразователей изображения на основе среды А^-УОг-Д на жёстких и гибких диэлектрических подложках размером до 100x100 мм2 с равномерной чувствительностью по всей поверхности.

6. Конструктивные и схемотехнические решения нового класса устройств индикаторной техники, визуализации и измерения

пространственно-энергетических характеристик оптического излучения, а также изделий опто - и микроэлектроники.

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 30 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, приложения и содержит 314 страниц текста, 88 рисунков, 27 таблиц, список использованной литературы из 161 наименований.

Краткое содержание работы

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, сформулированы цель и основные задачи исследований, изложены новые научные результаты, полученные в работе, её практическая ценность. Представлены сведения об апробации и внедрении результатов работы.

В первой главе приведены результаты фазового и микроскопического анализов оксидного слоя на основе фазы У02, а также зависимости удельного поверхностного сопротивления оксидного слоя разной толщины от температуры.

Комплексный анализ процесса окисления слоя ванадия при нагревании его на воздухе методами вторично - ионной масс-спектрометрии (ВИМС) и электронографии с послойным травлением, а также рентгенографии показал, что он протекает по следующей схеме: V—>УО—>У20з —* У305-»У02->У203. На рис.1 представлены результаты исследований сред А£-У02 на стандартном масс-спектрометре МИ-1305, снабженном источником первичных ионов. Пучок формировался из ионов Аг+ с энергией 2 кэВ, плотность тока в пучке 2 мкА/мм2, что обеспечивало динамический режим измерений. Проводилось снятие общего обзорного масс-спектра в диапазоне массовых чисел от 1 до 233 и исследование распределения концентрации основных компонентов по толщине пленок У02.

Как видно из сравнения концентрационных профилей 0+ И У2 , ионы металла диффундируют через образуемые оксидные фазы активнее, чем ионы кислорода, что является фактором, определяющим сдвиг при данном способе изготовления интервала гомогенности слоя У02 в направлении фаз с недостатком содержания кислорода. Фаза У2С>5 является поверхностной, так как интенсивность ионов быстро спадает по мере стравливания слоя. Фаза У02 занимает основной объем слоя, наблюдается четкая корреляция между толщиной слоя фазы и цветом оксидных пленок. Фазы ^2Оз, ГО составляют слой, находящийся в соприкосновении с подложкой. В этом же слое находится неокисленный металлический ванадий. По данным ионного травления, для пленок толщиной как 80, так и 120 нм, поверхностный слой У20з составляет соответственно 5-7 нм, основу

представляет слой УОг толщиной 50 - 100 нм, остальное занимают фазы

Уз05,У20з,У0,У.

Г» ОТ». АД.

О 3 6 9 г.мт

Рис. 1. Зависимость интенсивности вторичных ионов от времени распыления среды А&-УО; с толщиной слоя 120нм

Контроль фазового состава тех же оксидных пленок методом электронографии с послойным травлением проводился при уменьшении их толщины, при которой еще визуально можно было контролировать изменение цвета пленки от нагрева. Анализ электронограмм оксидного слоя толщиной 120 нм на разных этапах уменьшения его толщины показал, что основу слоя составляет фаза УОг , а фазы УзОз, УгОз, УО, V занимают слой порядка 30 нм.

Методами ВИМС и электронографии с послойным травлением показано, что оксидный слой состоит из фаз УаОз, УОг, Уз05, УгОз, УО, V, которые расположены в виде слоев по толщине пленки, при этом степень окисленности уменьшается от внешнего оксида на поверхности через промежуточные оксиды до чистого ванадия на границе с подложкой. Методом рентгенографии обнаружено, что в слое УОг, полученного путем окисления слоя ванадия на воздухе, имеет место монотонное уменьшение по толщине показателя нестехиометрии X в пределах нестехиометрии фазы УОг. Отклонение от стехиометрического состава влияет на температуру фазового перехода. На рис. 2 приведены изменения профиля дифракционной линии (ПО) УОг в термически окисленной ванадиевой фольге при её нагреве. Трансформация профиля линии происходит в некотором температурном интервале ДТ = Тк — То , где Тк и То -температуры конца и начала ФП. Процесс термического окисления ванадиевой фольги в соответствии с закономерностями реактивной диффузии ведет к монотонному уменьшению по толщине показателя

зл лв »v

Рис.2. Профили дифракционной линии (110) VO2 термически окисленной ванадиевой фольги при различных температурах: 1 - 22 °С; 2 - 64 "С; 3 - 66°С; 4 - 68 °С; 5 - 70 °С; 6 - 74 °С

нестехиометрии X в пределах интервала нестехиометрии фазы VO2. Фазовый переход (ФП) происходит в диапазоне температур 64+74 °С и по мере нагрева слоя VO2 с увеличением температуры нагрева растет интервал AT - разности температур ФП глубинных и поверхностных объемов слоя. Наблюдаемая трансформация профиля дифракционной линии объясняется постадийным протеканием ФП при различных температурах в различных по глубине и следовательно, по стехиометрии слоях VO2.

Исследование структуры пленки VO2 проводилось с помощью рентгеновского микрозондового анализатора "Super Probe-733" в режиме вторичных электронов, при этом использовалось локальное травление образцов. На рис. 3 приведена микроскопическая картина ямок травления пленки VO2 толщиной 120 нм, выполненных путем контакта пленки с платиновой иглой диаметром 1 мм и размещенной на ней каплей 15% НС 6 в течение 1 мин, увеличение х1000, видно три слоя по склону каждой ямки травления.

С помощью техники электронной микроскопии исследовался рост кристаллитов поликристаллических пленок изготовленных путем

одновременной вариации толщины напыленной пленки ванадия и времени ее термообработки при 480±10° С. Показано, что размер кристаллитов по нормали к подложке соответствует толщине пленки VO2, а в плоскости подложки, в зависимости от толщины пленок в диапазоне 80+120 нм, соответственно составляют 50+100 нм (рис. 4). При толщине оксидного слоя 140 нм размер кристаллитов в плоскости подложки достигает их размеров по нормали, а при большей толщине наблюдается увеличение размеров кристаллов в плоскости подложки, образование их сростков

Рис.3. Ямки травления в оксидном слое увеличение *1000.

толщиной 120 нм,

шшмш а)

б) '•г'^ЩшМШ 1ШШ

в)

Д)

Рнс.4. Микроскопическая картина поверхности слоя диоксида ванадия, изготовленного за время термообработки: а - 45 с, б - 60 с, в - 90 с увеличение *64000 на алюминиевом зеркале; г - 120 с, д - 240 с, е- 300 с увеличение *48000 на поверхности ванадиевой фольги .

и повышение степени перекрытия между кристаллами, что инициирует трехмерный механизм проводимости. Таким образом, толщина конденсированной пленки ванадия представляет собой тот параметр, от которого зависит дисперсность структуры оксидной пленки.

Эксперименты показали, что путем окисления на воздухе при 480 ±10 °С слоя ванадия толщиной от 30 до 60 нм в течение 2+6 минут можно получить пленки диоксида ванадия толщиной от 60 до 120 нм со скачком сопротивления около двух порядков. Плёнки УОг толщиной 80+115 нм на петле гистерезиса имеет участок шириной квазилинейного

изменения величины удельного поверхностного сопротивления от температуры. Оптимальными электрическими параметрами обладают оксидные пленки толщиной нм, у пленок большей толщины

увеличивается скачок удельного поверхностного сопротивления и уменьшается ширина петли гистерезиса (рис. 5).

»-»'I_1_1_I_» ■ »_

М «О М «О 7» (0 м Т.'С

Рис.5. Зависимость удельного поверхностного сопротивления пленок УС>2 разной толщины от температуры

Во второй главе приводятся результаты вариации технологии изготовления термохромной реверсивной среды на основе разработанной с целью существенного улучшения эксплуатационных характеристик, при одновременном улучшении яркостной и цветовой

контрастности изображения и эффективности записи оптической информации на длинах волн 0,9-rl ,2 мкм.

Способ изготовления оксидного слоя ванадия с заданными оптическими параметрами включает одновременную вариацию исходной толщины ванадиевой пленки и времени её термообработки на воздухе в течение нескольких минут при 480±10 °С. Толщину оксидного слоя устанавливают таким образом, чтобы обеспечить максимальное отношение в отражениях относительно двух фазовых состояний на рабочей длине волны (контрастность среды).

Цветовой переход сред At-VOî является следствием субтрактирова-ния одного цвета в другой до и после ФП и зависит от толщины слоя VO2. При изготовлении сред AC-VO2 их цветовые переходы сравнивают с эталоном (среда с заданными цветовым переходом и яркостной контрастностью), при этом соответствие сред эталону уверенно устанавливается ввиду того, что вариации порога яркостной и цветовой чувствительности зрения совпадают. Экспериментально определен диапазон толщин 75-5-120 нм оксидного слоя, при котором обеспечиваются благоприятные цветовые окраски сред AC-VO2 с максимальной контрастностью до и после ФП.

В качестве подложек использовались следующие материалы: пластина керамическая полированная ТУ 11-76 ДГО.73 7.027 ТУ-ЛУ 48x60x0,5 мм; пластина Поликор ТУ 11-81 Ще0.781.000 ТУ 48*60*0,5 мм; пластины монокристаллического кремния ЕТ0.035.023 ТУ и ЕТ0.035.124 ТУ диаметром 60 и 79 мм, толщиной 300±20 мкм и 380±20 нм; стеклянные пластины 100x100x1,1 мм фирм Shott glas (Германия) и V/O "Strojmaterialmtorg" Jskra Jndusnry Co. LTD (Япония). Шероховатость поверхности указанных пластин соответствует 14-му классу.

Напыление А£ и V проводилось послойно за два цикла на установке вакуумного напыления УВН-71П-3. Скорость напыления AL и V составляла соответственно 0,08-0,1 мкм/мин и 0,03- 0,06 мкм/мин при вакууме (1,3-З,9)х10'3 Па. Контроль толщины пленок проводился в процессе напыления резистивным методом.

Чтобы обеспечить эксплуатацию сред при воздействии различных факторов внешней среды, разработан технологический процесс нанесения защитных покрытий на основе лаков АК-113Ф, ЭП-96, УР-231, КО-979 и УР2104М методом центрифугирования. Покрытие на основе лака УР2104М обеспечивает диффузное отражение, что облегчает считывание информации. Коэффициент пропускания защитных покрытий в диапазоне длин волн 0,3-^2 мкм состав ля-е9 То лщина защитного покрытия прямо пропорциональна вязкости лака и обратно пропорциональна скорости центрифуги. Указанные покрытия обеспечивают эксплуатацию термохромных сред АС-УОг-Д в диапазоне температур от минус 60 до + 200 °С при воздействии агрессивных факторов внешней среды. Разработана технология нанесения защитных покрытий на основе MgFî на

установке вакуумного напыления УВН-71П-3 и БЮ^, АС20з на установках вакуумного испарения УРМЗ.279.047, УРМЗ.279.060 и ВУ-1А. Толщина защитной пленки контролируется в процессе нанесения оптической системой установки. Вакуум в процессе нанесения (5+1)-ДО"4 мм рт.ст., скорость вращения карусели 15 об/мин. Режимы испарения таблеток БЮ2 и соответственно: рабочий ток луча и мА, время

испарения 2+5 и 1+5 мин., температура нагрева подложки 100±40 0С. Указанные покрытия обладают большей механической и лучевой прочностью.

Для определенной длины волны падающего света толщина защитного слоя составляет - длина волны, п - показатель

преломления слоя. Изменяя оптическую толщину плёночного защитного покрытия, можно смещать в различные участки спектра минимум отражения, при этом поверхность с защитным покрытием приобретает различную окраску. Защитные покрытия на основе лаков ЭП-96, УР-231, КО-979 и диэлектрических плёнок 8Ю2 и А€20з с показателем преломления п= 1,4-1,7 и толщиной 200 - 400 нм увеличивают яркостный контраст среды на %, не ухудшают цветовой переход и

обеспечивают их эксплуатацию на открытом воздухе при воздействии неблагоприятных факторов внешней среды. На рис. 6 представлен равноконтрастный график в системе ЦУ\¥, где показаны цветности сред с разной толщиной слоя и цветности сред с

различными защитными покрытиями до и после ФП. Отрезок между цветностями до и после ФП для каждой среды пропорционален числу порогов цветоразличения.

Важной характеристикой, определяющей функциональные возможности индикаторных устройств на основе среды является зависимость изменения контраста (отношение разности яркостей среды до и после ФП к яркости среды до ФП) от угла наблюдения. Для измерения указанной зависимости использовали контрастомер с поворотной приставкой, на которой был размещен нагреватель со средой.

Среда со сформированным на ней изображением перемещалась относительно падающего на нее светового потока до положения, соответствующего пределу визуального различия цветового перехода в угловом диапазоне Результаты измерений показали, что

индикатриса контраста не зависит от азимута наблюдения, при угле наблюдения до 130° (рис. 7).

Эффективность записи оптической информации на средах АСЛГО2 определяется величиной контрастности среды на рабочей длине волны (отношение коэффициентов отражения до и после ФП).

В табл. 2 приведены светотехнические параметры трёхслойных сред А€-У02-Д.

Рис.7. Индикатриса контраста сред At-VOr-Д с разной толщиной слоя У02:1-75 им; 2-110 нм; 3-115 нм

Таблица 2

Светотехнические параметры трехслойных сред АС-УОг-Д

Среда Толщина пленочных слоев, мм Контрастность среды Цвет среды по методу КСС-МВБ

яркостная к, цветовая к„ до ФП после ФП

А£ЛЮ2- 100-100260 2,51:1 10,1:1 синий пурпурный

АЕ-У02-М^г 100-110215 2,58:1 9,28:1 сине-зеленый синий

АС-УОг- 100-115380 2,13:1 9,2:1 зеленый синевато -зеленый

А£-УОг- Аг2о3 100-115160 2,08:1 11,4:1 зеленый сине-зеленый

А€-У02-АК-113Ф 100-100230 2,03:1 5,12:1 сине-зеленый зеленовато -синий

А£-УОг-АК-113Ф 100-110350 2,08:1 11:1 зеленый сине-зеленый

АС-УОг-АК-113Ф 100-115200 2:1 9,6:1 зеленый сине-зеленый

В режимах записи и хранения оптической информации необходимо учитывать форму кривой термического гистерезиса коэффициента отражения среды на рабочей длине волны. Амплитуда, ширина и форма термического гистерезиса отражательной способности среды являются ее паспортом. Эксперименты показали, что уверенное считывание информации происходит при значении коэффициента контраста среды, равном 0,2. Наиболее эффективны для указанных целей среды АЕ-УОг-Д с толщиной слоя УОг 115 нм (рис. 8).

В третьей главе приведены экспериментальные и расчетные результаты чувствительности и лучевой прочности среды в зависимости от величины и характера энергетической экспозиции источника излучения, а также пространственного разрешения среды, величины оптической эффективности записи и стойкости среды к воздействию оптического и ионизирующих излучений.

Показано, что задача нагрева оксидного слоя толщиной 100120 нм с продолжительностью импульса излучения до 10"' с может быть рассмотрена с использованием закономерностей обычной теплопроводности. Для расчета величины энергетической экспозиции в зависимости от

К

0,6 0.4 0,2

14 $4 64 74 Т,'С 44 54 64 74 в4 Т.-С

а) б)

Рис.8. Термический гистерезис коэффициента контраста сред Л-С-У02 с разной толщиной слоя УОг соответственно: 1-115 нм; 2 - 120 нм в видимой области спектра (а) и термический гистерезис отражения среды с толщиной слоя У02 115 нм на длинахволн 0,63 и 1, Обмкм (б) длительности импульса излучения в диапазоне 10"'+1 с, приводящей к нагреву среды АСЛЮг до температур, соответствующих ширине петли гистерезиса (чувствительности среды) и лучевой прочности среды, использовали решение задачи нестационарной теплопроводности для полупространства с ограниченным источником энергии. Тот же метод использовался для расчета режима адиабатической засветки среды А£-УОг в зависимости от величины и характера энергетической экспозиции источника излучения. С помощью Рабочего эталона единицы энергии импульсного лазерного излучения в диапазоне длин волн 0,3-И2,0 мкм РЭ N 30 ГОСТ 8.276-78 и Рабочего эталона единицы максимальной мощности импульсно - когерентного излучения в диапазоне длин волн 0,4+10,6 мкм РЭ N 31 ГОСТ 8.198-76 проведены экспериментальные исследования чувствительности среды АСЛЮг в зависимости от длительности импульса излучения 10+1 с на длинах волн 0,3+10 мкм. Расчетные и экспериментальные исследования показали, что чувствительность среды в зависимости от длительности импульса излучения носит линейный характер, так как с увеличением длительности импульса излучения включаются факторы теплообмена среды с окружающей средой.

Числовое моделирование процесса нагрева сред А£-УОг~Д позволяет исследовать эксплуатационные параметры их конструкций в зависимости от характера воздействующего излучения, что не всегда возможно на практике. Для расчета чувствительности среды АС-УОг-Д в зависимости от длительности импульса излучения была разработана программа расчета

методом конечных элементов на ЭВМ РС/ХТ/АТ одномерного нестационарного температурного поля в трехслойной термохромной среде при нагреве её импульсным источником света. Исходными данными при расчете считали, что источник энергии импульсный (импульс прямоугольный), распределение температуры - в плоскости пленочных слоев среды зависит от времени воздействия источника энергии. Расчет температурного слоя формируется таким образом, чтобы искомая температура в кусочно-однородной области удовлетворяла уравнению:

дх J дх

дх

О)

с начальным условием

_ уО

с граничными условиями 3-го рода:

дп *«„

4-го рода: дп,

= - h(T - Т~ )|

I Х—Х\

дТ.

i+i

7+1

дп.

Т1

= Т,

1+2

М

=xt*i

(2)

(3)

(4)

i = 1,2,3

где Т - искомая температура; к - коэффициент теплопроводности; С - коэффициент объемной теплоемкости; 0 — интенсивность внутренних источников тепла; д/дп — нормальная производная; к - коэффициент теплоотдачи, Т -температура окружающей среды.

Исходные данные для расчета задавались в одной системе единиц в следующей последовательности: число разбиения стенок соответствовало числу пленочных слоев плюс подложка, геометрические размеры стенок, число шагов по времени в расчетной области выбиралось пропорционально толщине стенки (плотность разбиения по пленочным слоям превышала плотность разбиения по подложке), кроме того, для повышения точности расчета использовали переменную плотность разбиения в приграничных слоях области подложки, шаг печати и объемную плотность тепловыделения по диэлектрическому и термохромному пленочным слоям.

По результатам расчета определили линейную зависимость значений для сред от длительности импульса излучения в диапа-

зоне 1+10"' с, инициирующего нагрев среды соответственно на 4 и 300 0С, а также зависимость чувствительности среды от физических параметров материалов слоев среды и подложки, на которой она размещена (рис. 9).

Среда А€-УОг-Д обладает нелинейной экспозиционной чувствительностью, так как изменение оптических свойств (коэффициента отражения и показателя преломления) от температуры носит гистерезисный характер, поэтому для определения режима записи используют величину энергетической экспозиции, приводящей к нагреву среды на 1°С и ширину петли гистерезиса.

-

1,1_I_1-1-1-1—1- <0*

,6* (0* «Г (О4 «■' «'* 40' 10 10 1, с

Рис.9. Расчетные значения пороговой чувствительности Н порога разрушения Нраз среды А-С-УО^-А^Оз накремниевойподложке(1)от длительностиимпульсаизлученияизначения Нпор сред А-6'УОгА-С^Оз (1), А€-У02~5Ю2 (2) на кремниевой подложке, АС-УО^Юг на стеклянной подложке (3) в режиме адиабатической засветки

Объективным критерием, характеризующим качество среды, является дифракционная эффективность решетки, записанной на ней. Эффективность, т.е. амплитуда дифрагированной волны, определяется физической природой зарегистрированной голограммы. Характер регистрируемых голограмм определяет параметр Q-2зlM/nL2, где X - длина волны, й - толщина оксидного слоя, L=A/2ífи0 - основной период решетки, где © - половина угла между объектным и опорным пучками. Для сред АС-УОг-Д с толщиной оксидного слоя 110+115 нм на длинах волн 1,06+1,2 мкм Q<1, что позволяет регистрировать только плоские голограммы. Разработаны схемы записи и считывания голографической решетки на термохромных средах. Величина дифракционной эффективности (отношение интенсивности дифракционного максимума первого порядка к интенсивности излучения, освещающего решетку) на длине волны 1,06 мкм для структур АС-УОг-АК-113 Ф на поликоровых подложках и структур АС-УО^-АСгОз на кремниевых монокристаллических подложках при толщине слоя нм соот-

ветственно составляет 2,29-8-2,37 % и 2,33т2,43 %. Для указанных сред с учетом конструкции, оптических параметров рабочего слоя величина дифракционной эффективности на длинах волн 1,06+1,2 мкм не может превышать ~2,5%. Это достаточно для успешного применения в когерентно -оптических устройствах обработки информации.

Приведены экспериментальные работы по измерению разрешения сред АС-УОг-Д при воздействии импульсов излучения т=10"7 с импульсного СОг-лазера высокого давления на длине 10,6 мкм, которое оказалось не менее 50 мм"1.. С учетом литературных и наших данных можно утверждать, что пространственное разрешение сред АС-УС^-Д в адиабатическом режиме записи соответствует размеру кристаллита рабочего слоя фазы

Показаны экспериментальные результаты на стойкость термохромных сред к воздействию прямой солнечной радиации, а также воздействию потоков нейтронов 5,75-1013 нейтрон-см'2 при сопутствующей дозе гамма-излучения 1,08-105 р и интегральному потоку электронов 4-10" см 2. Таким образом, термохромные структуры можно использовать в открытом космосе.

В четвертой главе описаны устройство исследования тепловых потоков на поверхности тел сложной формы с использованием преобразователя изображения на основе среды которая

помещается в гиперзвуковой аэродинамической трубе Т-326, а также конструкции модулей из 5x7 термохромных индикаторов для отображения буквенно-цифровой и мнемонической информации с автоподстройкой напряжения питания, схема регулируемого терморегулятора и конструкция голографического транспаранта.

Объект исследования, изготовленный из материала с низкой теплопроводностью, например, материала АГ-48, покрывается пленкой термохромного материала и закрепляется на державке, размещенной в специальной емкости. После установления постоянных параметров потока в гиперзвуковой аэродинамической трубе Т-326, с помощью механизма ввода-вывода объект быстро вводится в стационарный поток газа. Начинается нестационарный прогрев объекта исследования, начальная температура которого должна быть меньше температуры набегающего потока. Для определения темпа нагрева поверхности используется метод киносъемки. Киносъемкой фиксируются последовательные положения изотермической линии, в виде линии другого цвета на термохромной среде, нанесенной на поверхности модели. Фиксируются следующие параметры: начальная температура модели текущая температура модели за определенный промежуток времени, температура восстановления за которую принимают температуру торможения в

форкамере трубы

Решение уравнения теплопроводности для полубесконечного тела, удовлетворяющего граничным условиям - удельный

тепловой поток [ Дж/м' хс ]; а - коэффициент теплоотдачи \kcuiIm1 хсхград ]; Те и Т - соответственно температура восстановления и текущая температура в имеет вид:

(6)

У1* ~1Н>

где /3=(а/Л)х^а(1-10). (7)

Здесь ¿=0,1083 кал/мхсхград и -соответственно

коэффициенты теплопроводности и температуропроводности материала модели АГ-48; ^ - момент ввода модели в поток, с; I - текущее время, с.

Для нахождения а используется условие Л/Та =225 кал/м^схград. С помощью табличных данных определяется из уравнения (6), а

из уравнения (7) находится значение коэффициента теплопередачи на каждой фиксируемой по цвету изотермической линии на поверхности исследуемого тела.

Разработаны конструкции модулей на основе термохромных индикаторов, предназначенных для отображения буквенно-цифровой информации в условиях интенсивной внешней освещенности. Размер символов в устройствах отображения информации коллективного пользования может составлять 7+14 см, что обеспечивает дальность считывания информации соответственно м. Термохромные

индикаторы эксплуатируются в температурном диапазоне окружающей среды при этом для обеспечения нормальной работы

индикатора (сохранения быстродействия) необходимо регулировать величину напряжения питания. Модуль имеет источник с автоподстройкой напряжения питания индикаторов в зависимости от температуры окружающей среды.

Разработаны конструкции визуализаторов оптического излучения с экраном на основе среды обеспечивающие

полуколичественный экспрессный анализ пространственно-энергетических характеристик импульсного и непрерывного лазерного излучения на длинах волн 0,3+10,6 мкм. Визуализатор содержит блоки индикации и терморегулятора, которые соединены с помощью кабеля. Чувствительность визуализатора зависит от разности температур

- соответственно температуры фазового перехода среды (экрана) и термостатирования среды (экрана).

В схеме регулятора температуры используется кодоуправляемый генератор опорного напряжения установки чувствительности, который состоит из миниатюрных программных переключателей (А1-АЗ), преобразователя кода, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) и преобразователя температура - напряжение (ПТН). Требуемая температура экрана визуализатора устанавливается в виде трёхразрядной десятичной

уставки, набранной на А1-АЗ, которая преобразуется с помощью преобразователя кода в двоичный код и подаётся на вход АЦП, где преобразуется в опорное напряжение. Опорное напряжение вместе с выходным напряжением ПТН подаётся на усилитель рассогласования, к выходу которого подключён усилитель мощности с нагревательным элементом, и на блок индикации отклонения температуры. Диапазон чувствительности визуализатора составляет 1-5-0,3 Вт/см2 при регистрации непрерывного излучения на длинах волн мкм.

Большой экран визуализатора с тремя градациями яркости изображения в режиме памяти, малой инерционностью и равномерной зонной чувствительностью, с возможностью установки в данный момент времени требуемой чувствительности, позволяет проводить экспрессный полуколичественный анализ распределения энергии по сечению пучка импульсного ИК - излучения.

Разработан голографический транспарант с термоуправлением, предназначенный для голографической записи оптической информации в устройствах оптических корреляторов. Конструктивно транспарант представляет собой жесткую диэлектрическую подложку, на одной стороне которой нанесена пленочная структура , на другой стороне -пленочный нихромовый нагреватель или элемент Пельтье. Размер рабочего поля от 12x12 до 48x60 мм2. Дифракционная эффективность в режиме памяти на длинах волн 0,63 и 1,06 мкм соответственно не менее 1,3 и 2% , количество циклов запись-стирание оптической информации не менее 10ю

В пятой главе описаны конструкции многоэлементных тепловых приемников на основе пленок УОг, конструкции и схемы управления измерителей пространственно-энергетических характеристик лазерного излучения, конструкции модуля ИК - излучения и ограничителя СВЧ мощности в щелевых линиях передачи.

Приёмник содержит герметичный корпус с входным окном, прозрачным для регистрируемого излучения. Внутри корпуса перед окном с определённым воздушным зазором Н установлена диэлектрическая подложка с термочувствительным слоем из плёнки УОг в виде отдельных элементов, контактирующих с металлическими электродами. На обратной стороне подложки расположены плёночные нагреватель и термопара. С таким же воздушным зазором Н относительно подложки размещён модуль из печатных плат схемы управления приёмника. Величина воздушных зазоров Н выбрана из условия исключения конвективного теплообмена соответственно между термочувствительным и резистивным слоями и окружающей их воздушной средой, что резко повышает равномерность зонной чувствительности приёмника. Это реализуется, когда Н/Е=0.3 +0.2, для £=10+30 мм, где £ - размер приёмной площадки приёмника. Элементы термочувствительного слоя и расположенные под ними такие же по форме резистивные участки нагревателя выполнены в виде регулярной структуры

и размещены на площади приёмной площадки приёмника в виде круга. Форма элементов термочувствительного слоя выбирается квадратной для достижения минимального разброса по величине поверхностного удельного сопротивления между элементами, а расстояние между элементами равно размеру элемента, что устраняет взаимное влияние элементов друг на друга. В этом случае разрешающая способность многоэлементного приёмника, при размерах элемента термочувствительного слоя 100x100 мкм2 составляет 5 мм"1.

С целью увеличения разрешающей способности разработана конструкция приемника (А.с. N 1487624 СССР), состоящая из стеклянной пластины с установленными на ней в заданном порядке сквозными металлическими проводниками, на плоскости пластины последовательно друг за другом нанесены в виде элементов термочувствительный слой и резистивный слой. Сверху элементы двух указанных слоев покрыты прозрачным для регистрируемого излучения электропроводящим слоем на основе окиси индия или окиси олова. На обратной стороне пластины металлические проводники, контактирующие с резистивными элементами, соединены между собой, каждый проводник, контактирующий с соответствующим термочувствительным элементом, имеет сигнальный вывод. Диаметр металлических проводников может составлять 10 мкм при расстоянии между ними 30 мкм, что обеспечивает предельное пространственное разрешение приемника 33 мм"1. Указанные приемники предназначены для измерения пространственно- энергетического распределения энергии (мощности) излучения лазеров, работающих в непрерывном и импульсном режимах. Спектральный диапазон измерения 0,3+10,6 мкм, регистрируемая плотность энергии в зависимости от длительности импульса излучения от 10"9сдо 1 с на длинах волн 0,3+3,39 мкм и 5,0+10,6 мкм соответственно составляет З-Ю^+^З-Ю Дж/см2 и 1,3-Ю"^^ Дж/см2 , а порог разрушения соответственно составляет 0,2+60 Дж/см2 и 1,3+300 Дж/см2. При постоянном излучении на длинах волн 0,3+3,39 мкм и 5,0-Н0,6 мкм регистрируемая плотность мощности соответственно составляет 10"2+1,3 Вт/см2 и 4,5хЮ"2+5,8 Вт/см2. Приведены расчеты конструктивного исполнения приемников в зависимости от характера регистрируемого излучения.

Разработан автономный измеритель распределения энергии (мощности) лазерного излучения, включающий интерфейс измерительной системы с первичным измерительным преобразователем на основе миогоэле-ментного приемника из пленки и блок с мнемоническим табло, цифровым модулем с цветовой кодировкой и элементами управления и сигнализации. Каждый термочувствительный элемент приемника соединен с соответствующей растровой точкой мнемонического табло, которая разделена на четыре цветовых поля, одно поле (синее) отображает пороговую чувствительность в выбранном диапазоне измерения, а три другие цвето-

вые поля (последовательно зеленое, желтое, красное) соответственно отображают зависимость увеличения величины измеряемого сигнала. Цифровой модуль с цветовой кодировкой обеспечивает измерение величины регистрируемого сигнала. Измеритель содержит интерфейс измерительной системы с первичным измерительным преобразователем на основе многоэлементного приемника из пленки УОг^), видеоконтрольный блок (иг) и микропроцессорную схему управления на базе программного микроконтроллера МПК (рис. 10). Блок III осуществляет преобразование аналоговых сигналов с элементов теплового приёмника в цифровую форму, которые затем пересылаются в оперативную память МПК. МПК реализует алгоритм обработки, в результате чего числовые значения с выходов элементов теплового приёмника преобразуются в цветовую гамму (синий, зелёный, жёлтый и красный). Затем массив результирующих данных перегружается в блок в котором информация о цвете распределяется по соответствующим растровым точкам табло.

Блок запускается по сигналу от МПК, в результате чего счетчик Сч1 обнуляется и включается генератор тактовых импульсов ГИ1. Счетчик Сч1 и дешифратор ДНИ формируют адрес элемента термочувствительного слоя приемника Rl-i, а коммутатор К подключает его к входу преобразователя сопротивление-напряжение (ПСН). ПСН обеспечивает линейное изменение выходного сигнала при изменении температуры термочувствительного слоя в диапазоне (при а при 83 ивш=ит). С выхода ПСН сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя АЦП. Цифровой сигнал с выхода АЦП поступает на информационный вход буферного запоминающего устройства где записывается в ячейку памяти по адресу, сформированному счетчиком. Следующий импульс с генератора ГИ1 поступает на счетчик, который формирует следующий адрес и описанная ранее процедура повторяется.

После перебора всех элементов термочувствительного слоя выключается ГИ1 и МПК перегружает цифровую измерительную информацию из БЗУвх в оперативное запоминающее устройство ОЗУ, после чего устройство 11] вновь запускается, а МПК начинает обработку полученной измерительной информации.

После обработки всех значений массива измерительной информации в ОЗУ будет сформирован массив результирующих данных, которые МПК перегружает в буферное запоминающее устройство БЗУВЬ1Х блока иг.

Сигнал запуска из МПК включает генератор ГИ2, импульсы с которого поступают на двоичный счетчик Сч2, формирующий адреса ячеек памяти в БЗУВЫХ и соответствующего индикатора табло. После вывода всей информации из БЗУВЫХ на соответствующие растровые точки табло генератор ГИ2 блокируется и устройство иг завершает свою работу, ожидая от МПК следующей порции информации.

Разработана усовершенствованная конструкция анализатора, предназначенная для визуализации и измерения пространственно -энергетических характеристик лазерного излучения. Структурная схема анализатора состоит из интерфейса измерительного устройства ИИС и персонального компьютера ПК класса PC (рис.11).

ИИС выполняет следующие функции: коммутация термочувствительных элементов приёмника, приём аналогового сигнала и его оцифровка, передача цифрового сигнала в компьютер (ПК). Схема ИИС реализует программный принцип обмена информации, в соответствии с которым все операции в устройстве выполняются по командам из ПК, но с учётом готовности устройства к обмену.

В качестве среды программирования выбрана система визуального программирования Borland С44 Builder 4.0, которая обеспечивает преобразование числовых значений с термочувствительных элементов приёмника в цветовую гамму, которая выводится на экран дисплея.

После проведения регистрации лазерного излучения многоэлементным приемником БТП, сопряженным с регулятором температуры РТ, и преобразования его в совокупное значение сопротивлений запускается программа, которая через регистр команд РК и дешифратор команд ДщК инициирует ИИС на формирование своих внутренних команд. Выбранный термочувствительный элемент приемника подключается на вход преобразователя сопротивление - напряжение ПСН, где преобразуется в постоянное напряжение. Это напряжение поступает на вход аналого-цифрового преобразователя АЦП. С этого момента ПК начинает опрос флага. Установка флага информирует ПК о завершении оцифровки и с помощью команды ЧТЕНИЕ осуществляется ввод цифровой информации в ПК, где она записывается в определенную область памяти. В следующем цикле содержимое Сч увеличивается на 1 и коммутатор подключает следующий термочувствительный элемент приемника и т.д.

После опроса, оцифровки и ввода измерительной информации со всех термочувствительных элементов приемника в память ПК, последний переходит к этапу обработки и отображения информации на экране дисплея.

Разработан модуль ИК-излучения, используемый как источник импульсного ИК-излучения в устройствах побитовой записи оптической информации на основе термохромных сред. Модуль состоит из схемы формирования импульса, излучателя на основе полупроводникового лазера и оптической системы. Схема формирования импульса оптического излучения содержит задающий генератор , формирователь длительности импульсов, двухкаскадный усилитель амплитуды импульсов с эмиттерным повторителем и генератор импульсного тока накачки. Модуль обеспечивает адиабатический режим записи на длине волны 0,89 мкм, приведены его эксплуатационные параметры. Показано использование модуля ИК - излучения для записи побитовой оптической информации на средах Ае-У02-Д.

Разработан терморегулируемый ослабитель СВЧ мощности на основе пленок VO2, выполненных в волноводно-щелевых линиях передачи миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов радиоволн. Ограничитель СВЧ мощности представляет собой прямоугольную слюдяную пластину 5Х5 мм2 толщиной 40 мкм, на которой находится плёнка толщиной 100 нм. Пластина с плёнкой помещается в

зазор щели и с помощью пластинчатых зажимов, служащих электродами для подведения управляющего напряжения, плотно прижимается к

плоскости щелевой линии. Между металлической поверхностью щелевой линии и плёнкой УОг фторопластовые изолирующие плёнки толщиной 10 мкм. Термостатирование плёнки УОг осуществлялось световым лучом от источника света, в котором предусмотрена регулировка силы света и фокусировка площади светового пятна. Нагрев плёнки УОг до температуры ФП осуществляется путём пропускания постоянного тока. Ограничитель СВЧ - мощности с внутренней памятью на основе оксидных пленок ванадия, конструктивно сопряженный со щелевой линией передачи, обеспечивает на частотах 7+10 ГГц затухание СВЧ - колебаний до 10 дБ, при неравномерности амплитудно-частотной характеристики 0,5 дБ и начальных потерях 1,8 дБ.

Основные результаты и выводы по диссертационной работе

1. Выявлено, что рост оксидной пленки при окислении слоя ванадия толщиной ё на воздухе при 480 ±10 °С происходит по параболическому закону с преобладанием диффузии ионов металла над ионами кислорода, что приводит к формированию оксидной пленки толщиной 2й в виде многослойной структуры, состоящей из поверхностного слоя фазы -5 % всей толщины, основного слоя фазы УОг - 75 % всей толщины с показателем нестехиометрии, уменьшающимся по его толщине по параболическому закону, нижележащих слоев из фаз УзОг, УгОз, УО, V - 20 % всей толщины для оксидного слоя толщиной 70+120 нм соответственно. Нестехиометричность основного слоя расширяет фазовый переход в пределах 44+86 °С, при этом коэффициент поглощения уменьшается на порядок величины на длинах волн 0,5+1,2 мкм по сравнению со стехиометрическими пленками той же толщины. Многослойный характер оксидного слоя и нестехиометричность слоя фазы УОг обусловливают увеличение отражения слоя в полупроводниковом состоянии, тем самым значительно повышая контраст изображения.

2. Высота кристаллитов столбчатой формы в оксидных поликристаллических пленках на основе толщиной нм равна толщине пленки, а их размеры в плоскости пленки составляют нм соответственно, при этом ширина петли гистерезиса фазового перехода изменяется от 18 до 10 а скачок удельного поверхностного сопротивления составляет от 1 до 2 порядков величины. На петле имеет место участок шириной соответственно квазилинейного изменения удельного поверхностного сопротивления со скачком при фазовом переходе в один порядок величины. По мере увеличения толщины оксидного слоя растёт его поглощение, размер кристаллитов в плоскости пленки превышает их размер по высоте, происходит повышение степени перекрытия между кристаллитами и образование сростков, что

обусловливает уменьшение пространственного разрешения и контраста изображения.

3. Оксидные пленки на основе VO2 толщиной 70+120 нм на алюминиевом зеркале обладают термохромными параметрами, обеспечивающими цветовое кодирование отображаемой информации. Защитный диэлектрический слой на основе материалов с показателем преломления 1,38+1,6 толщиной 200+400 нм на 13+19% увеличивает яркостный контраст без существенного изменения цветовой окраски и обеспечивает эксплуатацию среды АС-УОг-Д на открытом воздухе. Индикатриса яркостного контраста среды имеет диффузный характер и симметрична относительно оси падающего светового потока (±65°).

4. Скорость нагрева среды А£-УОг-Д до температуры фазового перехода определяется толщиной и теплофизическими параметрами слоев среды и подложки, а также величиной энергетической экспозиции источника излучения. При перегреве оксидной плёнки относительно температуры фазового перехода происходит процесс постадийной перестройки кристаллической решётки фазы из моноклинной в тетрагональную со скоростью звуковых волн.

5. Предложены методы: решение задачи нестационарного нагрева пластины источником постоянной мощности и её охлаждения для расчёта потребляемой мощности, времени реакции и релаксации различных конструкций преобразователей изображения на основе среды решение задачи нестационарной теплопроводности для полупространства с ограниченным источником энергии, конечных элементов расчёта IBM PC/XT для расчёта чувствительности, лучевой прочности среды АС-УОг-Д в зависимости от её конструкции и длительности импульса излучения.

6. Получены экспериментальные данные чувствительности, лучевой прочности с р еАС-УОг-Д а различных подложках в диапазоне импульса излучения 10"9+1 с и величины разрешения среды на длинах волн 1,06 и 10,6 мкм.

7. Разработаны методы, схемы, и приведены результаты измерений эксплуатационных параметров сред: яркостной и цветовой контрастности; термического гистерезиса коэффициента отражения на длинах волн

мкм и удельного поверхностного сопротивления; дифракционной эффективности среды на длинах волн 0,63; 1,06; 1,15 мкм; долговечности среды в условиях постоянного и импульсного воздействия оптического излучения, климатических факторов, воздействия солнечной радиации и ионизирующих излучений.

8. Разработана промышленная технология изготовления преобразователей изображения на основе среды АЕ-УОг-Д на жёстких и гибких диэлектрических подложках размером до 100x100 ММ2 с равномерной чувствительностью по всей поверхности.

9. Показано применение преобразователя изображения на основе среды изготовленного на полиимидной или алюминийсодержащей полиимидной подложках для визуализации тепловых потоков на телах сложной формы при обтекании их потоком газа в гиперзвуковой трубе Т-326.

10. Разработаны конструкции модулей из 5*7 термохромных индикаторов для отображения буквенно-цифровой и мнемонической информации в устройствах группового и коллективного пользования для эксплуатации при освещенности от интенсивной внешней до комнатной, а также воздействия посторонних электромагнитных полей.

11. Разработаны конструкции визуализаторов оптического излучения с экраном на основе среды с регулируемой чувствительностью и тремя градациями яркости изображения в режиме памяти для экспрессного исследования пространственно-энергетических характеристик импульсного излучения в диапазоне длительности импульса с и непрерывного лазерного излучения на длинах волн 0,3 -г-10,6 мкм.

12. Разработана конструкция голографического транспаранта с термоуправлением на основе среды для корреляторов с одновременным преобразованием, предназначенных для обработки двумерных изображений в реальном масштабе времени на длинах волн мкм.

13. Разработаны конструкции многоэлементных тепловых приемников на основе, пленок УОг и схемы их управления на длинах волн 0,3+3,39 мкм и 5,0+10,6 мкм, при длительности импульса, излучения 10"'+1 с, с плотностью энергии соответственно от З'Ю"6 до 1,3 Дж/см2 и от 1,3-Ю'5 до 5,8 Дж/см2.

14. Разработаны конструкции измерителя распределения энергии (мощности) ИРЭ-24 и анализатора пространственно-энергетических характеристик импульсного и непрерывного лазерного излучения на длинах волн 0,3+10,6 мкм, обеспечивающие соответственно на мнемоническом экране видеоконтрольного блока визуализацию в четырёх цветах и оцифровку измерительной информации и отображение на экране дисплея персонального компьютера цветовой и цифровой картины пучка лазерного излучения в реальном масштабе времени.

15. Разработан модуль ИК-излучения со схемой управления на основе импульсного полупроводникового лазера на длине волны 0,89 мкм для записи побитовой оптической информации.

16. Разработан ослабитель СВЧ-мощности с внутренней памятью на основе плёнки диоксида ванадия, конструктивно сопряженный с щелевой линией передачи, обеспечивающий на частотах ГГц затухание СВЧ - колебаний до 10 дБ, при неравномерности АЧХ 0,5 дБ и начальных потерях 1,8 дБ.

Всего по теме докторской диссертации опубликовано 59 научных работ.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Олейник А.С. Реверсивная среда ФТИРОС для записи и хранения оптической информации//Неорганические материалы. 1990. Т. 27, № 3. С. 534-538.

2. А.с. № 1480598 СССР, МКИ 003Н1/12, И01Ь 21/363. Способ изготовления голографического транспаранта на основе пленок двуокиси ванадия/ А. С. Олейник, Ф. А. Чудновский, Е. Б. Шадрин. Зарегистрировано 15.01.1989 г.

3. Олейник А.С, Хахаев И.А. Схемы измерения оптических параметров голографических транспарантов на основе пленок ФТИРОС// Письма в ЖТФ. 1990. Т.16. Вып. 22. С. 5-10.

4. А.с. № 1085457 СССР, МКИ И01Ь 31/18. 1982. Способ изготовления преобразователей изображения на основе окислов ванадия/ Н. К. Блинова, Н.И. Малинин, А.С. Олейник, А.Б. Березина, Т.И. Селиванова, Ю.Б. Зимин. Зарегистрировано 8.12.1983 г.

5. Олейник А.С. Тепловой приемник оптического излучения на основе диоксида ванадия// Электронная промышленность. 1991. № 2. С. 96.

6. Олейник А.С, Столяров СИ. Схема регулятора температуры экрана визуализатора электромагнитного излучения// Измерительная техника. 1989. № 12. С 37-38.

7. Олейник А.С. Оптические параметры пленочных реверсивных сред А£-УО2-АК- 113Ф и Ле-У02-А€20з// ЖТФ. 1993. Т. 63. Вып. 1. С. 97-103.

8. А.с. N 1487624 СССР, МКИ в0125/20. Приемник инфракрасного излучения // А.С. Олейник. Зарегистрировано 15.02.1989 г.

9. Олейник А.С, Пискарев С. В., Рыжков Е. А. Модуль оптического излучения // Измерительная техника. 1992. № 12. С. 28-29.

Ю.Орлов В.Е., Олейник А.С Распространение СВЧ волны в щелевой линии передачи, содержащей терморегулируемую пленку окислов ванадия // Письма в ЖТФ. 1983. Т. 9. Вып. 9. С. 519-522.

11.Олейник А.С. Запись оптической информации в пленочных реверсивных средах на основе диоксида ванадия // ЖТФ. 2002. Т. 72. Вып. 8. С. 84-88.

12.Олейник А.С. Экспрессный метод контроля пространственно -энергетических характеристик лазерного излучения с помощью термохромных материалов А£-УО2-Д // ПТЭ. 2002. N 4. С. 1-2.

13.Олейник А. С. Модуль на основе термохромных индикаторов для отображения буквенно - цифровой и мнемонической информации // Датчики и системы. 2002. N 4. С 25-29.

Н.Олейник А.С. Приемники излучений на основе поликристаллических пленок У02 // Датчики и системы. 2002. N 9. С. 41-45.

15.0лейник А.С. Схема управления многоэлементным тепловым приемником на основе пленок VO2 // Измерительная техника. 2002. N9. С. 45-48.

16.0лейник А.С, Дауров С.К. Измеритель распределения энергии (мощности) лазерного излучения ИРЭ-24 // Метрология. 2002. N 6. С. 14-21.

17.0лейник А.С, Дауров С.К. , Орехов М.В. Система контроля пространственно - энергетического распределения лазерного излучения на базе компьютера класса IBM PC // Измерительная техника. 2002. N3. С.13-16.

18.Новые исследования зависимости эффективности работы голографического интерферометра на основе VO2 от параметров фазового перехода полупроводник-металл / В.Л. Гальперин, А.С. Олейник, М.Ю. Терман и др. // Оптическое изображение и регистрирующие среды: II Всесоюз. конф. Л., 1990. Т. 2. С. 11.

19.Олейник А.С. Визуализация УФ, видимого, ИК-излучений с помощью пленочных реверсивных сред АС-УОг-Д // Проблемы и перспективы прецизионной механики и управления в машиностроении: Материалы Междунар. конф. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1997. С. 166-167.

20.Олейник А.С. Среда АС-УОг на алюминийсодержащей полиимидной подложке в аэродинамических экспериментах // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП - 98: Материалы Междунар. конф. Саратов: СГТУ, 1998. С. 66-69.

21.Олейник А.С Тепловые приемники оптического излучения на основе пленок УОг // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП - 98: Материалы Междунар. конф. Саратов: СГТУ, 1998. С 69-72.

22.Олейник А.С, Скатан Д.Л. Устройство для автоподстройки напряжения питания модуля на основе термохромных индикаторов как функции температуры окружающей vp&Rull Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2000: Материалы Междунар. конф. Саратов: СГТУ,2000. С. 444-446.

23.Олейник А.С , Скатан Д.Л. Схема управления многоэлементным тепловым приёмником на основе плёнок УОг// Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2000: Материалы Междунар. конф. Саратов: СГТУ, 2000. С. 435-439.

24. Олейник А.С , Дауров С.К. Измеритель распределения энергии (мощности) лазерного излучения// Актуальные приборы электронного приборостроения АПЭП-2000: Материалы Междунар. конф. Саратов: СГТУ, 2000. С. 382-386.

25.Олейник А.С, Орехов М.В. Применение сред А£-УО,-Д для визуализации оптического излучения//

электронного приборостроения АПЭП - 2002: Материалы Междунар. конф. Саратов: СГТУ, 2002. С.ЗЗ 1-334.

26.0лейник А.С. ,Орехов М.В. Многоэлементный тепловой приемник на основе пленок УО// Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП - 2002: Материалы Междунар. конф. Саратов: СГТУ, 2002. С. 325-327.

27.0лейник А.С, Дауров С.К., Орехов М.В. Системы управления измерителя распределения энергии лазерного излучения // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП - 2002: Материалы Междунар. конф. Саратов: СГТУ, 2002. С. 328-331.

28. Олейник А.С. Применение оптических реверсивных сред А£-УОг-Д в когерентно - оптических устройствах обработки изображений// Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП - 2002: Материалы Междунар. конф. Саратов: СГТУ, 2002. С. 321-325.

29. Патент на полезную модель №31646 РФ, МПК в 01 I 5/00 Интерфейс измерительной системы анализатора пространственно-энергетических характеристик лазерного излучения/ А.С. Олейник, С.К. Дауров, М.В. Орехов, А.В. Мещеряков. Опубл. 20.08.2003. ВКМ.Ш3.

30.Тепловой приёмник излучения (Решение о выдаче патента на изобретение N 2003101007/28 МПК - 7 в 01 I 5/20. Приоритет от 14.01.2003г.)/ А.С. Олейник, М.В. Орехов.

ОЛЕИНИК Анатолий Семенович

ПЛЁНКИ ДИОКСИДА ВАНАДИЯ В УСТРОЙСТВАХ ИНДИКАТОРНОЙ ТЕХНИКИ И МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

Автореферат

Корректор О.А. Панина Лицензия ИД N 06268 от 14.11.01 Подписано в печать 16.02.04. Формат 60x84 1/16

Бум. тип. Усл.- печ. л. 2,0 Уч.-изд.л. 2,0

Тираж 100 экз. Заказ 93 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет 410054 г. Саратов, ул. Политехническая, 77 Копипринтер С1 ТУ, 410054 г. Саратов, ул. Политехническая, 77

0- 4635

Введение.

1 Исследование кристаллической структуры, морфологии поверхности и электрических, оптических свойств слоев У02, полученных путем окисления на воздухе пленок V.

1.1 Фазовый состав, распределение фаз по толщине оксидного слоя ванадия, отклонение от стехиометрии слоя фазы У в зависимости от технологии изготовления.

1.2 Электрические параметры оксидного слоя ванадия в зависимости от его толщины.

1.3 Оптические свойства среды А£-У

1.4 Размеры и форма кристаллитов оксидного слоя ванадия в зависимости от вариации технологии изготовления.

2. Технология изготовления сред А£-У02-Д (диэлектрик) и их оптические и светотехнические параметры.

2.1 Технология изготовления, цветовые переходы, яркостные и цветовые контрастности сред А£-У02.

2.2 Отработка технологии изготовления сред А£-У02 с заданной петлей термического гистерезиса.

2.3 Технология изготовления сред А£-У02 на гибких диэлектрических подложках.

2.4 Отработка процессов изготовления пленочных структур А€-У02-АК-11ЗФ, А£-У02-8Ю2, А£-У02-А£20э.

3. Исследования эксплуатационных параметров преобразователей изображения на основе термохромных сред А£-У02-Д.

3.1 Потребляемая мощность, время реакции и релаксации преобразователей изображения.

3.2 Пороговая чувствительность, порог разрушения среды

3.3 Дифракционная эффективность трёхслойных термохромных сред

3.4 Долговечность и стойкость к механическим нагрузкам, воздействию оптического и ионизирующего излучений.

4. Конструкции устройств регистрации, записи и хранения оптической информации.

4.1 Преобразователи изображения А£-У02-Д на гибких диэлектрических подложках в аэродинамических экспериментах.

4.2 Модуль на основе термохромных индикаторов для отображения буквенно-цифровой информации.

4.3 Визуализатор оптического излучения.

4.4 Голографический транспарант. 211 4.4.1 Голографические транспаранты на основе среды А^-УОг-Д в устройствах когерентно-оптической обработки информации.

5. Конструкции устройств измерений, записи и ослабления электромагнитного излучения.

5.1 Приемники оптического излучения.

5.2 Автономный измеритель распределения энергии мощности) излучения ОКГ.

5.3 Анализатор пространственно-энергетических характеристик лазерного излучения.

5.4 Модуль ИК - излучения.

5.5 Терморегулируемый ограничитель СВЧ мощности. 284 Выводы. 291 Литература. 295 Приложение. Программа сбора, обработки и визуального отображения измерительной информации

Настоящая работа направлена на решение задач по разработке новой технологии изготовления оптической реверсивной термохромной среды, предназначенной для отображения, записи и хранения оптической информации и созданию на её основе промышленных устройств индикаторной техники и изделий оптоэлектроники.

Исследование термохромных свойств оксидной плёнки ванадия, разработка серийной технологии её изготовления, а также разработка индикаторных устройств отображения информации на основе окисно-ванадиевой плёнки проводилось исследование в период с 1975 по 1988 годы в НИИ знакосинтезирующей электроники «Волга» г. Саратов совместно с ФТИ им. А.Ф.Иоффе АН СССР. Указанные работы входили в отраслевую программу МЭП СССР «Обеспечение народного хозяйства СССР вакуумными люминесцентными индикаторами, интегральными схемами управления и индикаторными устройствами». Итоги выполнения программы в части разработки нового термохромного материала и создания средств визуального отображения информации на его основе отражены в работе [1] и заключаются в следующем:

1. разработана и внедрена в серийное производство НИИ «Волга» технология изготовления окиснованадиевых плёнок размером 100 х 100 мм с заданными термохромными параметрами. Выход годных плёнок составляет не менее 84%;

2. на основе окиснованадиевых плёнок созданы:

- новый класс термохромных знакосинтезирующих индикаторов ОД0.339.301ТУ с площадью информационного поля от 1 до 100 см и размером знака от 40 до 80 мм;

- конструкция плоского многосекционного табло для отображения буквенно-цифровой и мнемонической информации;

- промышленный образец визуализатора электромагнитного излучения ВИ-1 ОД0.335.407ТУ, для экспрессного анализа распределения энергии (мощности) по сечению луча ОКГ на длинах волн 0,337-40,6 мкм;

- конструкции плёночных структур ФТИРОС-фотопроводник, ФТИРОС-рентгенпроводник для записи, хранения ближнего инфракрасного и рентгеновского излучения.

Недостатком термохромных индикаторов [2-3] является их низкое быстродействие, поэтому они могут применяться в устройствах группового и коллективного пользования, где можно сочетать тенденцию к увеличению размеров индикатора или всего устройства с потребляемой мощностью и требуемым быстродействием. Указанные индикаторы предназначены для эксплуатации в условиях внешней освещенности выше некоторого минимума, например, от комнатного до прямого солнечного освещения. Важным фактором является возможность цветового кодирования отображаемой информации, так как в зависимости от технологии изготовления [4] цветовые переходы таких индикаторов могут охватывать любой из видимого диапазона спектра.

Визуализация излучения в УФ, видимой и ИК-областях спектра с помощью визуализатора электромагнитного излучения ВИ-1 [5] обеспечивает проведение контрольно-юстировочных работ при регулировках и настройках лазерных источников излучения. Недостатком прибора является необходимость привлечения дополнительных средств (набора калиброванных нейтральных светофильтров) при экспрессном исследовании структуры электромагнитных полей по сечению лазерного луча.

Наибольший интерес к новой реверсивной термохромной среде на основе диоксида ванадия проявляется при использовании её для целей оптоэлектроники. Применение в оптоэлектронике пленочных сред на основе диоксида ванадия связано со значительными изменениями их оптических и электрических свойств при фазовом переходе полупроводник-металл (ФППМ), обусловленным нагревом сред в диапазоне 44^-75 °С [6]. Фазовым переходом в средах на основе диоксида ванадия управляют путем их нагрева непосредственной кондукцией, пропусканием электрического тока, а также падающим излучением в ультрафиолетовом, видимом инфракрасном диапазоне длин волн. ФППМ в указанных средах протекает за время 10"11 с, характеризуется наличием температурного гистерезиса оптических и электрических свойств, что обеспечивает реверсивную память [7]. По данным работы [8], среда А£-УС>2 обладает: постоянной чувствительностью 10"4 и

3 2

10" Джхсм" в режиме памяти соответственно в диапазонах длин волн 0,3+3,37мкм и 5ДН10, бмкм; разрешающей способностью в режиме адиабатической засветки соответственно не менее 1000 и 100 мм"1 на длинах волн 1,06 и 10,6 мкм; сохраняет эксплуатационные параметры при цикличности записи-стирания информации не менее 109. К недостаткам среды АЕ-У02, получаемой по способу [9], следует отнести сравнительно низкую величину дифракционной эффективности в видимой 0,5 % и инфракрасной областях спектра 1,4 %, а также необходимость защиты среды от влаги. Следует заметить, что температуру фазового перехода можно варьировать вплоть до комнатной с помощью легирования пленок диоксида ванадия [8].

В период с 1989 до 1992 годов в НИИ «Волга», в соответствии с программой важнейших работ по ВПК, проводились разработки новых технологий с целью изготовления термохромной среды А£-У02-Д (алюминиевое зеркало - слой У02 - слой диэлектрика) с улучшенными оптическими параметрами.

В настоящее время разработано большое число материалов, предназначенных для записи, хранения оптической информации с различными принципами действия, допускающими многократную перезапись оптической информации: фототермопластические, фотохромные, электрооптические, магнитооптические и термохромные [10-14]. Общие требования к реверсивным средам сводятся: запоминающая среда должна быть физически и химически стабильной в течение длительного времени, выдерживать не менее 109 циклов запись-стирание без изменения рабочих характеристик, обладать высокой чувствительностью при записи и эффективностью при считывании записанной информации, возможностью эксплуатации как в нормальных условия, так и в условиях воздействия атмосферных факторов и ионизирующих излучений. Кроме того, требования к оптическим характеристикам сред зависят от способа записи, считывания и стирания. Для записи с поразрядной организацией используют двухмерные среды (пленки толщиной порядка 0,2 мкм). При голографической записи используют как двухмерные, так и трехмерные среды. Очень важными параметрами являются высокая плотность записи и возможно большее отношение пороговой энергии разрушения материала среды к пороговой энергии записи. Как видно из вышеперечисленного, сравнительный анализ достоинств и недостатков регистрирующих сред проводят по большому числу параметров, и они зависят от конкретного назначения устройства, его технологичности и экономичности и т.д. В таблице 1 приведены реверсивные регистрирующие среды, выпускаемые промышленностью и пригодные для записи оптической информации в реальном масштабе времени [12-14].

Фототермопластические материалы имеют дифракционную эффективность ~ 34%, а их чувствительность такая же, как у фотоэмульсии. Недостатками фототермопластиков являются малая скорость записи и стирания, а также небольшая цикличность. Скорость записи - стирания ограничивается скоростью отвода тепла от подложки после воздействия каждого проявляющего и стирающего теплового импульса, а увеличение цикличности возможно с уменьшением вредного воздействия коронного разряда на термопластике. Среди магнитооптических материалов наиболее перспективны висмутзамещенные феррогранатовые плёнки, недостатками которых являются сравнительно высокая энергия записи и не очень высокая разрешающая способность, при относительно не высокой дифракционной эффективности К10%.

Таблица В. 1. Характеристики реверсивных сред.

Материал Спектральная чувствительность, мкм Энергия записи, Дж/см2 Разрешающая способность, мм"1 Время 1 Число циклов запись-стирание Время хранения

Записи, с. 1 Стирания, с.

Фототермопластические 0,48 - 0,63 ю"Мо-5 4100 10"2 Ю"4 103 неограниченно

Магнитооптические неселективны ю-2 500 10"6 10"6 неограниченно неограниченно

Термо-хромные неселективны ю-4 2000 ю-9 3-Ю'7 неограниченно неограниченно

Термохромная среда А^-УОг по чувствительности и разрешающей способности находится между фототермопластическими и магнитооптическими материалами. Недостатком среды А£-У02 является низкая дифракционная эффективность -1,4% и постоянная потребления энергии в режиме хранения информации. Технологический процесс изготовления среды А£-У02 по сравнению с выше указанными средами отличается чрезвычайной простотой и базируется на серийно выпускаемом оборудовании.

Существуют реальные возможности по управлению оптическими и электрическими свойствами сред на основе пленок диоксида ванадия путем вариации технологического режима их изготовления. Исследованию путей достижения этих возможностей и посвящена настоящая работа.

Большой интерес и практическое значение вызывает использование 1 реверсивных сред для побитовой и голографической записи оптической информации в запоминающих устройствах, а также в схемах оптических корреляторов и оптических процессоров [13,15-17]. Для указанных целей актуальна разработка голографического транспаранта с термоуправлением на основе пленочной структуры А£-У02-Д и разработка устройства направленного источника ИК-излучения с регулируемой длительностью и частотой следования импульсов, обеспечивающую побитовую запись.

Появление термохромной реверсивной среды на основе плёнок УОг стимулировало возникновение многих направлений её применения, где ожидаются значительные технические результаты и экономический эффект. Такой областью применения является экспериментальная аэродинамика, в которой проводятся измерения тепловых потоков на поверхности различных тел, обтекаемых потоком газа [18]. Использование для этих целей термохромной среды А£-УОг на гибкой диэлектрической подложке, обладающей малой инерционностью, высокой реверсивностью, повышает достоверность, скорость получения информации, а также дает возможность многократного повторения эксперимента без изменения условий обтекания контролируемого тела потоком газа и вытеснит применяющуюся для этих целей плоскую термочувствительную среду на основе жидких кристаллов [18]. Узкий температурный диапазон перехода одного цвета в другой (0,1-^5 °С), большая инерционность ~ 0,1 с жидких кристаллов накладывают трудности в регистрации изменения цвета во времени, а также в определении местоположения цветовой картины.

Другим перспективным направлением является разработка тепловых приёмников, способных регистрировать импульсное излучение с пико-секундной длительностью [19]. Применение в качестве термочувствительного слоя приёмника плёнки У02 позволяет выполнить приёмник с указанными характеристиками и размером приёмной площадки достигающей сотни квадратных сантиметров, при этом сохраняется равномерное распределение чувствительности по приемной площадке. Кроме того, конструкция приемника отличается простотой, высокой долговечностью и стойкостью к различным факторам внешнего воздействия (приемники могут использоваться в космическом пространстве).

С целью микроминиатюризации элементов и устройств СВЧ целесообразна разработка термоуправляемого ограничителя СВЧ-мощности на основе плёнок У02 в щелевых линиях передачи.

Продолжение развитие работ по данным направлениям проводятся в Саратовском государственном техническом университете, где и выполнен основной объём диссертационной работы.

Целью диссертационной работы являлась разработка термохромных реверсионных сред на основе пленок диоксида ванадия с улучшенными оптическими параметрами, а также конструкций устройств для отображения, регистрации, визуализации, записи и хранения оптической информации. Это достигнуто:

1. Проведением всесторонних физических исследований методами термографии, рентгено- и электронографии, вторично-ионной масс-спектрометрии, растровой электронной микроскопии процесса формирования оксидных пленок ванадия путем окисления на воздухе, напыленных плёнок ванадия на жестких и гибких диэлектрических подложках.

2. Проведением комплексных исследований зависимости оптических и электрических свойств слоя ванадия от технологии его изготовления.

3. Разработкой новых способов изготовления преобразователей изображения на основе плёночной структуры А£-У02-Д (диэлектрик) на жестких и гибких диэлектрических подложках.

4. Разработкой серийной технологии изготовления среды А£-У02-Д на жестких и гибких диэлектрических подложках, базирующейся на серийно выпускаемом оборудовании, обеспечивающим получение среды с заданными параметрами при массовом изготовлении.

5. Проведением комплексных испытаний преобразователей изображения на основе структуры А£-У02-Д на долговечность в условиях воздействия механических нагрузок, климатических факторов, стойкости к воздействию оптического и ионизирующего излучений.

6. Разработкой методов расчета и схем измерения светотехнических, оптических, голографических характеристик среды А£-У02-Д.

7. Применением методов расчета нестационарной теплопроводности для полупространства с ограниченным источником энергии, расчета конечных элементов одномерного нестационарного температурного поля для оценки плотности энергии в зависимости от длительности импульса излучения, вызывающей нагрев среды А£-У02-Д до заданной температуры и разрешающей способности среды, метода решения нестационарного нагрева неограниченной пластины источником постоянной мощности и её охлаждения для расчета потребляемой мощности, времени реакции и релаксации преобразователей изображения на основе среды А£-У02-Д.

8. Разработкой устройства для исследования распределения тепловых потоков на поверхности тел сложной формы с использованием среды А£-У02-Д, выполненной на полиимидной подложке.

9. Разработкой устройств индикаторной техники и опто- и микроэлектроники:

- модулей из 5x7 термохромных индикаторов для отображения буквенно-цифровой информации в устройствах группового и коллективного пользования для эксплуатации в условиях освещенности от интенсивной внешней до комнатной; визуализатора оптического излучения на основе среды А£-У02-Д с управляемым терморегулятором обеспечивающим экспрессный контроль пространственно-энергетических характеристик импульсного и непрерывного лазерного излучения; голографического транспаранта на основе среды А£-У02-Д с

•у термоуправлением и размером рабочего поля от 12x12 до 48><60мм , обладающего оптической эффективностью не менее 2% на длинах волн: 0,9; 1,06; 1,15 мкм предназначенного для корреляторов, обеспечивающих обработку двумерных изображений; многоэлементных тепловых приемников на основе пленок VO2 и схем их управления с диаметром приемной площадки 2,3+2,8 мм регистрирующих излучение с длительностью импульса 10"9-Мс, с диапазоном измерения на длинах г л волн 0,3^3,39 мкм и 5,0-^-10,6 мкм соответственно от 3-10" до 1,3 Дж/см и от 1,3-10"5 до 5,8 Дж/см2; автономного измерителя распределения энергии (мощности) импульсного и непрерывного лазерного излучения ИРЭ - 24 на длинах волн 0,3-Н0,6мкм, содержащего многоэлементный приемник из пленки V02, видеоконтрольный блок, осуществляющий визуализацию в четырех цветах и оцифровку измерительной информации; анализатора, пространственно - энергетических характеристик импульсного и непрерывного лазерного излучения на длинах волн 0,3-^-10,бмкм, содержащего многоэлементный приёмник на основе VO2 персональный компьютер IBM PC/XT и устройство сопряжения; модуля ИК-излучения со схемой управления на основе импульсного полупроводникового лазера на длине волны 0,89 мкм для записи побитовой оптической информации; термоуправляемого ограничителя СВЧ-мощности на основе пленок VO2 в щелевых линиях передачи, обеспечивающего на частотах 7-40 ГГц затухание СВЧ - колебаний до 10 дБ, при неравномерности АЧХ 0,5 дБ и начальных потерях 1,8 дБ.

291 Выводы

1. Выявлено, что рост оксидной пленки при окислении слоя ванадия толщиной с1 на воздухе при 480 ±10° С происходит по параболическому закону с преобладанием диффузии ионов металла над ионами кислорода, что приводит к формированию оксидной пленки толщиной 2с1 в виде многослойной структуры состоящей из поверхностного слоя фазы У205 - 5 % всей толщины, основного слоя фазы У02 - 75 % всей толщины с показателем нестехиометрии, уменьшающимся по его толщине по параболическому закону, нижележащих слоев из фаз Уз05, У203, УО, V - 20 % всей толщины для оксидного слоя толщиной 70-120 нм соответственно. Нестехиометричность основного слоя расширяет фазовый переход в пределах 44ч-86°С, при этом коэффициент поглощения уменьшается на порядок величины на длинах волн 0,54-1,2 мкм по сравнению с стехиометрическими пленками У02 той же толщины. Многослойный характер оксидного слоя и нестехиометричность слоя фазы У02 обусловливают увеличение отражения слоя в полупроводниковом состоянии ,тем самым значительно повышая контраст изображения.

2. Высота кристаллитов столбчатой формы в оксидных поликристаллических пленках на основе У02, толщиной 704-140 нм равна толщине пленки, а их размеры в плоскости пленки составляют 504-140 нм соответственно, при этом ширина петли гистерезиса фазового перехода изменяется от 18 до 10°С, а скачок удельного поверхностного сопротивления составляет от 1 до 2-х порядков величины. На петле имеет место участок шириной 7-13°С соответственно квазилинейного изменения удельного поверхностного сопротивления со скачком при фазовом переходе в один порядок величины. По мере увеличения толщины оксидного слоя растёт его поглощение, размер кристаллитов в плоскости пленки превышает их размер по высоте, происходит повышение степени перекрытия между кристаллитами и образование сростков, что обуславливает уменьшение пространственного разрешения и контраста изображения.

3. Оксидные пленки на основе V02 толщиной 70+120 нм на алюминиевом зеркале обладают термохромными параметрами, обеспечивающими цветовое кодирование отображаемой информации. Защитный диэлектрический слой на основе материалов с показателем преломления 1,38+1,6 толщиной 200+400 нм на 13+19% увеличивает яркостный контраст без существенного изменения цветовой окраски и обеспечивает эксплуатацию среды А£-У02-Д на открытом воздухе. Индикатриса яркостного контраста среды имеет диффузный характер и симметрична относительно оси падающего светового потока (±65°).

4. Скорость нагрева среды А£-У02-Д до температуры фазового перехода определяется толщиной и теплофизическими параметрами слоев среды и подложки а также величиной энергетической экспозиции источника излучения. При перегреве оксидной плёнки относительно температуры фазового перехода происходит процесс постадийной перестройки кристаллической решётки фазы V02 из моноклинной в тетрагональную со скоростью звуковых волн.

5. Предложены методы: решение задачи нестационарного нагрева пластины источником постоянной мощности и её охлаждения для расчёта потребляемой мощности, времени реакции и релаксации различных конструкций преобразователей изображения на основе среды А£-У02 -Д; решение задачи нестационарной теплопроводности для полупространства с ограниченным источником энергии, конечных элементов расчёта IBM PC/XT для расчёта чувствительности, лучевой прочности среды A£-V02 -Д в зависимости от её конструкции и длительности импульса излучения.

6. Получены экспериментальные данные чувствительности, лучевой прочности среды А£-У02-Д на различных подложках в диапазоне импульса излучения 10"9 +1с, и величины разрешения среды на длинах волн 1,06 и 10,6мкм.

7. Разработаны методы, схемы, и приведены результаты измерений эксплуатационных параметров сред: яркостной и цветовой контрастности; термического гистерезиса коэффициента отражения на длинах волн 0,5-И,2мкм и удельного поверхностного сопротивления; дифракционной эффективности среды на длинах волн 0,63; 1,06; 1,15 мкм; долговечности среды в условиях постоянного и импульсного воздействия оптического излучения, климатических факторов, воздействия солнечной радиации и ионизирующих излучений.

8. Промышленная технология изготовления преобразователей изображения на основе среды А£-УС>2-Д на жёстких и гибких диэлектрических подложках размером до 100x100 мм с равномерной чувствительностью по всей поверхности.

9. Показано применение преобразователя изображения на основе среды А£-У02-Д, изготовленного на полиимидной или алюминий содержащей полиимидной подложках для визуализации тепловых потоков на телах сложной формы при обтекании их потоком газа в гиперзвуковой 1 трубе Т-326.

10. Разработаны конструкции модулей из 5x7 термохромных индикаторов для отображения буквенно-цифровой и мнемонической информации в устройствах группового и коллективного пользования для эксплуатации при освещенности от интенсивной внешней до комнатной, а также воздействия посторонних электромагнитных полей.

11 Разработаны конструкции визуализаторов оптического излучения с экраном на основе среды А£-УС>2-Д с регулируемой чувствительностью и тремя градациями яркости изображения в режиме памяти для экспрессного исследования пространственно-энергетических характеристик импульсного излучения в диапазоне длительности импульса 10~9-И с и непрерывного лазерного излучения на длинах волн 0,3 -г-10,6 мкм.

12 Разработана конструкция голографического транспаранта с термоуправлением на основе среды А£-У02-Д, для корреляторов с одновременным преобразованием, предназначенных для обработки двумерных изображений в реальном масштабе времени на длинах волн 0,63-5-1,2 мкм.

13 Разработаны конструкции многоэлементных тепловых приемников на основе пленок У02 и схемы их управления на длинах волн 0,3+3,39 мкм и 5,0+10,6 мкм, при длительности импульса излучения 10"9+1с, с плотностью

Л с Л энергии соответственно от 3-10" до 1,3 Дж/см и от 1,3-10" до 5,8 Дж/см .

14 Разработаны конструкции измерителя распределения энергии (мощности) ИРЭ-24 и анализатора пространственно-энергетических характеристик импульсного и непрерывного лазерного излучения на длинах волн 0,3+10,6 мкм, обеспечивающие соответственно на мнемоническом экране видеоконтрольного блока визуализацию в четырёх цветах и оцифровку измерительной информации и отображение на экране дисплея персонального компьютера цветовой и цифровой картины пучка лазерного излучения в реальном масштабе времени.

15. Разработан модуль ИК-излучения со схемой управления на основе импульсного полупроводникового лазера на длине волны 0,89 мкм для записи побитовой оптической информации.

16. Разработан ослабитель СВЧ-мощности с внутренней памятью на основе плёнки диоксида ванадия, конструктивно сопряженной с щелевой линией передачи, обеспечивающий на частотах 7-10 ГГц затухание СВЧ -колебаний до 10 дБ, при неравномерности АЧХ 0,5 дБ и начальных потерях 1,8 ДБ.

295

1. Олейник A.C. Исследование термохромных свойств окиснованадиевыхпленок и создание на их основе устройств отображения информации: Автореф. дис. канд. техн. наук. JL: ФТИ, 1988. 18с.

2. Григорьева М.И., Олейник A.C., Смоляков В.Ф. Термохромныеиндикаторы на основе материала ФТИРОС // Электронная промышленность, 1982. Вып. 5-6. С. 108-111.

3. Олейник A.C. Устройства отображения информации на основепленочных структур оксида ванадия // Электронная промышленность, 1984. Вып. 5. С. 19-20.

4. Олейник A.C. Светотехнические параметры индикаторов на основетермохромного материала ФТИРОС // Электронная техника. Сер. Электровакуумные и газоразрядные приборы, 1981. Вып. 3. С. 25-27.

5. Визуализатор на основе материала ФТИРОС / A.C. Олейник, В.Ф.

6. Смоляков, В.М. Степанов, Н.М. Руденко // Электронная промышленность, 1982. Вып. 5-6. С. 111-113.

7. Фазово-трансформационный интерференционный реверсивныйотражатель света (ФТИРОС) / Б.П. Захарченя, И.К. Мешковский, Е.И. Теруков, Ф.А. Чудновский // Письма в ЖТФ. 1975. Т.1. Вып. 1. С.8-11.

8. Dayton D., Eden. Vanadium dioxide storage material. // Optical Enginering,1981. Vol. 20. N3. P. 377-378.

9. Чудновский Ф.А. Фазовый переход металл-полупроводник в окислахванадия: Автореф. дис. д-ра физ.-мат. наук. JL: ФТИ, 1979. 47с.

10. А. с. 530595 СССР, МКИ H-01L 21/363 Способ изготовленияпреобразователя изображения / Б.П. Захарченя, Е.И. Теруков, Ф.А. Чудновский. Приоритет 08.06.76.

11. Червоненкис А.Я. Магнитооптические устройства хранения и обработкиинформации // Новое в жизни, науке, технике. Сер. Радиоэлектроника и связь. М.: Знание, 1978. 64 с.

12. Бугаев A.A., Захарченя Б.П., Чудновский Ф.А. Фазовый переход металлполупроводник и его применение / Л.: Наука, 1979. 183с.

13. Априль Ж., Арсено А., Баласубраманьян Н. Оптическая голография: Пер.с англ. / Под ред. Г. Колфилда. М.: Мир, 1982. Т. 1. 376 с.

14. Гренишин С.Г., Черкасов Ю.А. Фотографические процессы регистрацииинформации// ОМП, 1991. №11. С. 51-56.

15. Априль Ж., Арсено А., Баласубраманьян Н. Оптическая голография: Пер.с англ. / Под ред. Г. Колфилда. М.: Мир, 1982. Т. 2. 736 с.

16. Стюарт И.Г. Введение в Фурье-оптику: Пер с англ. М.: Мир, 1985. 182с.

17. Применение методов фурье-оптики / Под ред. Г. Старка; Пер. с англ. Подред. И.Н. Компанца. М.: Радио и связь, 1988. 536с.

18. Применение плавящихся термоиндикаторов для измерения тепловыхпотоков к моделям в аэродинамических трубах / М.М. Ардашева, С.А. Ильина, H.A. Ладыгин, Г.И. Майкапар и др. // Ученые записки ЦАГИ. М, 1972. Т. 3.N1.C. 20-36.

19. Измерение энергетических параметров и характеристик лазерногоизлучения / Б.Я. Бурдаев, P.A. Валитов, М.А. Винокур и др.; Под ред. А.Ф. Котюка, М.: Радио и связь, 1981. 286 с.

20. Ryabova L.A., Servinov I.A., Darevsky A.S. Preparation and properties ofpyrolysis of vanadium oxide films // J. Elektrochem.Sos. 1972. Уо1. 119. №4. P. 427-429.

21. MacChesney J.B., Potter J.P., Guggenheim H.I. Reparation and properties ofvanadium dioxide films // J. Elektrochem.Sos. 1968. Vol 115. №1. P.52-55.

22. Duchene J., Terraillon M., Pailly M. R. F. and D.C. reactive sputtering forcrystalline and amorphous VO2 thin film deposition // Thin Solid Films. 1972. Vol. 12. №2. P. 231 -234.

23. Шаповалов B.B., Фрайман Б.С. Получение и характеристикипереключения пленочных элементов на основе двуокиси ванадия // Электронная техника. Сер. Материалы. 1975, Вып. 12 . С.118-120.

24. Пат. 3.834.793 США, МКИ G 02f 1/28, 1973. Dichromic mirror havingmultilayer thin films including vanadium dioxide / T. Lloyd, Mc. Connel. Приоритет. 10.09.74.

25. Balberg S., Trokman I. High-contract optical Storage in V02 films // Appl.

26. Phys, 1975. Vol. 46. N5. P. 2111-2119.

27. Buhling D., Michalowsky L. Influence of the Manufacturing Parameters on

28. Film Structure and Properties of Reactively Sputtered Vanadium Dioxide Films. //Vide. 1976. Vol. 31. N185. P. 185-188.

29. Олейник A.C. Влияние технологических факторов на фазовый состав иморфологию оксинованадиевых структур ФТИРОС // Электронная техника. Сер. Электровакуумные и газоразрядные приборы. 1983. Вып. 1.С. 42-46.

30. Мокеров В.Г., Бегишев А.Г., Игнатьев А.С. Влияние отклонения отстехиометрического состава на электронную структуру и фазовый переход металл-изолятор в двуокиси ванадия // ФТТ. 1979. Т. 21. Вып. 5. С. 1482-1488.

31. Физико-химические свойства окислов: Справочник / Под ред. Г.В.

32. СамсоноваМ.: Металлургия, 1978. 472 с.

33. Anderson G.//Acta Chem. Scand., 1954. Vol. 8. P. 1599.

34. Зайт В. Диффузия в металлах. Процессы обмена мест. Пер. с нем./Подред. Б.И. Болтакса. М.: Изд. иностр. лит., 1958. 381 с.

35. Bruckner W., Voldennauer W., With H. The range of homogeneity of VO2 andthe influence of the composition on the physical properties//Phys. St. Sol (a), 1975. N29. P. 63.

36. Эванс Ю.Р. Коррозия и окисление металлов. Пер. с англ./Под ред. И.Л.

37. Розенфельда. М.: Машгиз, 1962. 856 с.

38. Электронная и ионная спектроскопия твердых тел. Под ред. Л.

39. Фирменса, Дж. Вэнника, В. Декейсера. Лондон, 1978г. Пер. с англ. Под ред. В.И. Раховского. М.: Мир, 1981. 467 с.

40. Benninghoven A. Developments in secondary ion mass spectroscopy andapplications to surface studies // Surface Science 1975. N53. P. 556-625.

41. Олейник A.C. Реверсивная среда ФТИРОС для записи и храненияоптической информации // Неорганические материалы, 1991. Т.27. N3. С. 534-538.

42. Холлэнд Л. Нанесение тонких пленок в вакууме. Пер. с англ. Н.В.

43. Васильченко. М.: Госэнергоиздат, 1963. 608 с.

44. A.c. 1480598 СССР, МКИ G ОЗН 1/18, H01L 21/361 Способ изготовленияголографического транспаранта на основе пленок двуокиси ванадия/ A.C. Олейник, Ф.А. Чудновский, Е.Б. Шадрин. Приоритет 15.01.89.

45. Лыков A.B. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967. 600 с.

46. Пехович А.И., Жидких В.М. Расчеты теплового режима твердых тел. Л.:1. Энергия, 1976. 352 с.

47. Ландсберг Г.С. Оптика / М.: Наука, 1976. 928 с.

48. Згурский B.C., Лисицын Б.Л. Элементы индикации: Справочник. 2-еизд., перераб. и доп. М.: Энергия, 1980. 304 с.

49. ОСТ 11.339.810-82. Индикаторы жидкокристаллические. Методизмерения контрастности.

50. ГОСТ 7721-89 Источники света для измерений цвета. Типы.

51. Технические требования. Маркировка.

52. ГОСТ 8.332-78 Световые измерения. Значения относительнойспектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения.

53. Джадд Д., Вышецки Г. Цвет в науке и технике. Пер. с англ. / Под ред.

54. Л.Ф. АртюшинаМ.: Мир, 1978. 598с.

55. ГОСТ 13088-67. Колометрия. Термины, буквенные обозначения.

56. Kelly К., Iudd D. The ISCC-NBS method of designating colors and adictionary of names //Natl, bur. std. circ. 1955. P. 553.

57. Stiles W.A. Modified helmholte line element in brightness-colour spase //

58. Pros. phys. sos. 1946. Vol. 58. P. 41.

59. Вайнштейн M. Современная кристаллография. T.l. Симметриякристаллов. Методы структурной кристаллографии. М.: Мир, 1969. 392 с.

60. Кофстад П. Высокотемпературное окисление металлов. Пер. с англ. / Подред. О.П. Колчина. М.: Мир, 1969. 392 с.

61. Шиммель Г. Методика электронной микроскопии / Под ред. В.И.

62. Рожанского. М.: Мир, 1972. 300 с.

63. Палатник Л.С., Фукс М.Я., Косевич В.М. Механизм образования исубструктура конденсированных пленок. М.: Наука, 1972. 320 с.

64. Технология тонких пленок: (Справочник) / Под. ред. Л. Майссела, Р.

65. Глэнга, Нью-Йорк, 1970. Пер. с англ. Под ред. М. И. Елинсона, Г.Г. Смолко. T.l. М.: Сов.радио, 1977. 664 с.

66. ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры ихарактеристики.

67. Гиммельсон В.Д., Родионов Ю.А. Тонкопленочные микросхемы дляприборостроения и вычислительной техники. М.: Машиностроение, 1976. 328 с.

68. Горшков М.М. Эллипсометрия. М.: Сов. радио, 1974.200с.

69. Измерение оптических постоянных и толщин электропроводящих пленокна прозрачой подложке, используемых в качестве электродов индикаторных устройств. / Г.И. Видро, Е.Г. Мухина, И.А. Морозова и др./ Заводская лаборатория. 1976. С. 554-555.

70. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. Пер. с англ./ Под ред. Г.П.

71. Мотулевича. М.: Наука, 1970. 855 с.

72. Технология тонких пленок: (Справочник) / Под. ред. JI. Майссела, Р.

73. Глэнга, Нью-Йорк, 1970. Пер. с англ. Под ред. М. И. Елинсона, Г.Г. Смолко. Т.2. М.: Сов.радио, 1977. 768с.

74. Varga I.E., Bailev W.A. Evaporation, Sputtgring and lonplating; Pros and

75. Cons // Solid-State Technology, 1975. Vol. 16. N12. P. 79-86.

76. Гуревич M.M. Бертонас В. Измерение цветовых контрастов // ОМП.1978. N8. С. 3-5.

77. ГОСТ 21829-76. Система «человек-машина». Кодирование зрительнойинформации. Общие эргономические требования.

78. Blihling D. Eigenschaften eines V02-Anzeigebauebementes // Radio fernsehenelectronic. 1978. N1. P.25-26.

79. Оптические константы двухфазных пленок на основе двуокиси ванадия /

80. B.Н. Беляков, В.А. Дмитриев, В.Н. Корнетов и др. // Автометрия. 1981. N5. С. 114-116.

81. Олейник A.C., Хахаев И.А. Схемы измерения оптических параметровголографических транспарантов на основе пленок ФТИРОС // Письма в ЖТФ. 1990. Т.16, Вып. 22. С. 5-10.

82. Михайлин Ю.А. Применение полиимидных материалов в зарубежнойавиационной и космической технике // Пластические массы. 1981. №10.1. C. 23-30.

83. А. с. 738480 СССР, МКИ H01L 31/18. Способ изготовленияпреобразователей изображения на основе окислов ванадия / В.Н.

84. Андреев, Б.П. Захарченя, Т.Г. Ланская, A.C. Олейник, Ф.А. Чудновский. Приоритет 07.02.80.

85. А. с. 1085457 СССР, МКИ H01L 31/18. Способ изготовленияпреобразователей изображения на основе окислов ванадия / Н.К. Блинова, Н.И. Малинин, A.C. Олейник, А.Б. Березина, Т.И. Селиванова, Ю.Б. Зимин. Приоритет 08.12.83.

86. Физическая энциклопедия. Т. 3. М.: Большая российская энциклопедия,1992. С. 459.

87. Кухлинг X. Справочник по физике: Пер с нем. М.: Мир, 1982. 520 с.

88. Пресс Ф.П. Фотолитографические методы в технологииполупроводниковых приборов и интегральных микросхем. М.: Энергия, 1978. 96 с.

89. ГОСТ 9.032 74. Покрытия лакокрасочные. Классификация иобозначение.

90. ГОСТ 9.104 79. Покрытия лакокрасочные. Группы условийэксплуатации.

91. Олейник А. С Применение сред А^-УОг-д для визуализации оптическогоизлучения // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2002 : Материалы международной конференции.-Саратов: СГТУ, 2002. с.ЗЗ 1-334.

92. ГОСТ 20.57.406 81. Комплексная система контроля качества. Изделияэлектронной техники, квантовой электроники и электротехнические. Методы испытаний.

93. Чиркин B.C. Теплофизические свойства материалов (справочноеруководство). М.: Машгиз, 1959. 356 с.

94. Батыгин В.Н., Метелкин И.И., Решетников A.M. Вакуумно-плотнаякерамика и ее спаи с металлами. Под ред. Н.Д. Девяткова. М.: Энергия, 1973.408 с.

95. Богородицкий Н.П., Пасынков B.B. Материалы в радиоэлектронике. М,

96. JL: Госэнергоиздат, 1961. 352 с.

97. Таблицы физических величин: Справочник / Под ред. И.К. Кикоина. М.:1. Атомиздат, 1976. 1008 с.

98. Дульнев Г.Н. Теплообмен в радиоэлектронных устройствах. M.-JL:

99. Госэнергоиздат, 1963. 288 с.

100. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Справочник / H.H.

101. Рыкалин, A.A. Углов, И.В. Зуев, А.И. Кокора. М.: Машиностроение, 1985. 496 с.

102. Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн. 4 лазерная обработканеметаллических материалов: Учеб. пособие для ВУЗов / А.Г. Григорьянц, A.A. Соколов; Под ред. А.Г. Григорьянца. * М.: Высш. шк. 1988, 191с.

103. Теруков Е.И., Уферт К.Д., Чудновский Ф.А. Исследование электрическихсвойств пленок двуокиси ванадия // ФТТ, 1976. Т. 18. С. 2419-2481.

104. Мокеров В.Г., Сарайкин В.В. Изменение оптических свойств двуокисиванадия при фазовом переходе полупроводник-металл // ФТТ, 1976. Т. 18. Вып. 7. С. 1801-1805.

105. Кристиан Дж. Теория превращений в металлах и сплавах. Часть 1

106. Термодинамика и общая кинетическая теория. Пер. с англ. / Под ред. А.Л. Ройтбурда. М.: Мир, 1978. 806 с.

107. Физический энциклопедический словарь. Т.5. М: Советскаяэнциклопедия, 1966. 576 с.

108. Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела. Часть 1. Пер. с англ./ подред . М.И. Каганова. М: Мир, 1976. 399 с.

109. Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела. Часть 2. Пер. с англ./ подред . М.И. Каганова. М: Мир, 1976. 422 с.

110. Метрологическое обеспечение энергетической фотометрии: Справочник

111. Под ред. Б.М. Степанова. М.: Атомиздат, 1979. 138 с.

112. Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. Пер с англ. изд. / Подред. А.А. Померанцева. М.: Наука, 1964. 487 с.

113. Дульнев Г.Н., Испирян Р.А., Ярышев Н.А. Теплопроводность припостоянном и импульсном местном нагреве // Тепло-массообмен при взаимодействии потоков энергии с твердым телом: Труды Ленинградского ин-та точной механики и оптики. Л., 1967. Вып. 31. С. 5-19.

114. ГОСТ 16962 71. Изделия электронной техники и электротехники.

115. Механические и климатические воздействия. Требования и методы испытаний.

116. Duchene J. V02 film devices / Microelectronics, 1972. Vol. 4. P. 37-40.

117. ГОСТ B.20.57.405-81. Комплексная система контроля качества изделияэлектронной техники, квантовой электроники. Методы оценки соответствия требованиям по стойкости к воздействию ионизирующих и электромагнитных излучений.

118. ГОСТ В.20.39.404-81 Классификация по условиям применения итребования по стойкости к внешним воздействующим факторам.

119. Физика тонких пленок. Современное состояние исследований итехнического применения. / Под ред. Г. Хасса, И. Франкомба, Р.

120. Гофмана, Лондон, 1975. Пер с англ. под ред. А.Г. Ждана, В.Б. Сандомирского. Т.8. -М.: Мир, 1978. 359 с.

121. Абрамович Б.Г. Термоиндикаторы и их применение. М., 1972. 224с.

122. Жаркова Г.М. Применение жидких кристаллов в аэрофизическом эксперименте: Автореф. канд. дис. Новосибирск: ИТПМ, 1973. 19 с.

123. Олейник A.C. Среда A£-V02 на алюминийсодержащей полиимидной подложке в аэродинамических экспериментах // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-98: Материалы междунар. конф. Саратов: СГТУ, 1998. С. 66-69.

124. Лыков A.B. Тепломассобмен (Справочник). 2-е издание перераб. и доп. М.: Энергия, 1978. 480 с.

125. Олейник A.C. Модуль на основе термохромных индикаторов для отображения буквенно-цифровой и мнемонической информации // Датчики и системы. 2002 N.4 С. 25-29.

126. Литвак И.И., Ломов Б.Ф., Соловейчик И.Е. Основы построения аппаратуры отображения в автоматизированных системах. Под ред. А .Я. Брейтбарта. М.: Сов. радио. 1975. 352 с.

127. Деркач В.П., Стринжа М.В. Современные устройства отображения видеоинформации в автоматизированных системах управления // Техника индикации: Институт кибернетики АН УССР. К., 1976. С.З-24.

128. Дисплей: Пер. с англ/ Под ред. Ж Панкова.-М.:Мир, 1982. З20.с.

129. Сорокин С.И. Теория теплопроводности. Учеб.-метод. пособие. Саратов: изд-во Сарат. Ун-та, 1984, 163с.

130. Пахомов И.И., Рожков О.В., Рождествин В.Н. Оптико-квантовые приборы: Учеб. пособ. для вузов / под ред. И.И. Пахомова. М.: Радио и связь. 1982. 456с.

131. Байбородин Ю.В. Основы лазерной техники. 2-е изд., перераб и доп. -К.: Выща шк. Головное изд-во. 1988. 383с.

132. Особенности оптических свойств пленок двуокиси ванадия вблизи фазового перехода полупроводник-металл / Ю.М. Гербштейн, Т.В. Смирнова, Е.И. Теруков, Ф.А. Чудновский //ФТТ, 1976. Т. 18. Вып.2. С. 503-505.

133. Хирд Г. Измерение лазерных параметров: Пер. с англ. / Под ред. Ф.С. Файзулова. М.: Мир, 1970. 539 с.

134. Технологические лазеры: Справочник: в 2Т. Т.2/ Г.А. Абильсиитов, В.Г. Гонтарь, A.A. Колпаков, JI.A. Новицкий и др. Под общ. ред. Г.А, Абильсиитова. М.: Машиностроение. 1994. - 544 с.

135. Олейник А.С Экспресный метод контроля пространственно-энергетических характеристик лазерного излучения с помощью термохромных материалов А£-У02-Д // ПТЭ, 2002, N4.C.1-2.

136. Олейник A.C. Оптические параметры пленочных реверсивных сред А£-У02-АК-113Ф и А£-У02-А£20з //ЖТФ. 1993. Т.63. Вып.1. С. 97-103.

137. СГШиаД, Коллен Р. , Роде У. Лазерная техника : Пер. с англ.-М.: Атомиздат, 1980. 256с.

138. Олейник A.C., Столяров С.И. Схема регулятора температуры экрана визуализатора электромагнитного излучения // Измерительная техника, 1989. N12. С. 37-38.

139. A.c. № 1487624 СССР, МКИ G 01, R29/08. Визуализатор электромагнитного излучения. /A.C. Олейник, М.И. Григорьева, В.Ф. Смоляков, Н.М. Руденко, В.М. Степанов Приоритет. 17.03.82.

140. Канаев И.Ф., Малиновский В.К., Рябова Л.А., Сербинов И.А. Оптическая запись информации на пленках V02 // Микроэлектроника, 1975. Т.4. Вып.4. С 336-339.

141. Земсков К.И., Казарян М.А., Мокеров В.Г. и др. Когерентные свойства лазера на парах меди и динамические голограммы на пленках двуокиси ванадия // Квантовая электроника, 1978. Т.5. №2. С. 425-427.

142. Чудновский Ф.А. Фазовый переход металл-полупроводник в окислах ванадия и его техническое применение. ЖТФ, 1975. Т.45. Вып.8. С. 1561-1583.

143. Рассеяние света при фазовом переходе полупроводник-металл в двуокиси ванадия / К.А. Валиев, В.Г. Мокеров, В.В. Сарайкин, А.Г. Петрова //ФТТ, 1977. Т.19. Вып.9. С. 1537-1544.

144. ЯМР51У и фазовый переход полупроводник-металл в диоксиде ванадия / А.Г. Петров, Р.Н. Плетнев, Л.В. Золотухина, В.А. Губанов // Неорганические материалы, 1980. Т.16. №4. С. 678-681.

145. Олейник А.С Применение оптических реверсивных сред в когерентно-оптических устройствах обработки изображения // Актуальныепроблемы электронного приборостроения АПЭП-2002: Материалы международной конференции Саратов СГТУ, 2002.С.321-325.

146. Балакин JI.B., Зборовский A.A., Иванов Б.Б.,. Цукерман Е.В Акустооптический голографический оперативный коррелятор // Письма в ЖТФ, 1991. Т. 17. Вып. 6. С. 39-42.

147. Михальчик М.И., Соколова И.В., Чудновский Ф.А.,. Шубников Е.И Регистрирующая среда на основе диоксида ванадия в корреляторе с совместным преобразованием // // Письма в ЖТФ, 1991. Т. 17. Вып. 23. С. 84-88.

148. Орлов В.А., Профатилова Н.И., Щербина Д.М. Состояние и перспективы развития теплометрии потоков излучения: Обзорная информация. Сер. Образцовые и высокоточные методы измерений. М.: Госстандарт СССР, 1977. 24 с.

149. Приемники инфракрасного излучения / Ж. Шоль, М. Марфан, М.Мюнш, П.Торель и др. Пер. с франц. Под ред. JI.H. Курбатова, М.:Мир, 1969.283с.

150. Справочник по лазерам. Пер. с англ. Под ред. A.M. Прохорова в 2-х томах. Т.2 М.: Сов. Радио, 1978. 400с.

151. Олейник A.C. Тепловой приемник оптического излучения на основе диоксида ванадия // Электронная промышленность, 1991. Вып.2. С. 9697.

152. Олейник A.C. Тепловые приемники оптического излучения на основе пленок V02. // Актуальные проблемы электронного приборостроения

153. АПЭП-98: Материалы междунар. конф. Саратов: СГТУ, 1998. С. 6972.

154. Олейник A.C. Приемники излучения на основе поликристаллических пленок V02 // Датчики и системы, 2002. N9. с.41-45.

155. Криксунов JI.3. Справочник по основам инфракрасной техники. М.: Сов. радио, 1978. 400 с.

156. Ройцина О.В. Расчет быстродействующих болометров // ЖПС, 1965. Т.З. Вып.5 С. 403-409.

157. A.c. 1487624 СССР, МКИ G 01, J 25/20. Приемник инфракрасного излучения /A.C. Олейник. Приоритет. 15.02.89.

158. Олейник A.C., Орехов М.В. Многоэлементный тепловой приемник на основе пленок V02 // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП -2000: Материалы международной конференции Саратов: СГТУ, 2000. С.325-327.

159. Ланская Т.Г., Меркулов И.А., Чудновский Ф.А. Гистерезисные явления при фазовом переходе металл-полупроводник в окислах ванадия. //ФТТ, 1978. Т.20. Вып.2. С. 336-342.

160. Захарченя Б.П., Теруков Е.И., Чудновский Ф.А., Штейнгольц З.И. Характеристики материала ФТИРОС как среды для визуализации импульсного лазерного излучения.// ЖТФ, 1981. Т.51. Вып.1. С. 117122.

161. Тепловой приемник излучения (Решение о выдаче патента на изобретение № 2003101007/28 МПК-7 G 01 J 5/20. Приоритет от 14.01.2003 г.) / Олейник A.C., Орехов М.В.

162. Олейник A.C., Скатин Д.Л. Схема управления многоэлементным тепловым приемником на основе пленок V02 // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП -2000: Материалы международной конференции Саратов: СГТУ, 2000. С. 435-439.

163. Олейник A.C. Схема управления многоэлементным тепловым приемником на основе пленок VO2 // Измерительная техника, 2002 N9. С.45-48.

164. Применение прецизионных аналоговых микросхем / А.Г. Алексеенко, Е.А. Коломбет, Г.И.Стародуб. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь. 1985. 304с.

165. Аппаратура для определения пространственно энергетических характеристик лазерного импульсного ИК-излучения / И.М. Белоусова, Е.А. Гавронская, M.JI. Грабалин и др. / ОМП. 1991. №8. С. 60-63.

166. Олейник A.C., Дауров С.К. Измеритель распределения энергии (мощности) лазерного излучения // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП -2000: Материалы международной конференции Саратов: СГТУ, 2000. С. 382-386.

167. Олейник A.C., Дауров С.К. Измеритель распределения энергии (мощности) лазерного излучения ИРЭ-24 // Метрология 2002. N.6 с. 1421.

168. Патент на полезную модель № 31646 РФ, МПК G 01 J5/00. Интерфейс измерительной системы анализатора пространственно-энергетических характеристик лазерного излучения / Олейник A.C., Дауров С.К, Орехов М.В., A.B. Мещеряков. Приоритет 24.03.2003

169. Алиев Т.М., Тер-Хачатуров A.A. Измерительная техника: Учеб пособие для тех. Вузов. М.: Выш. Шк. 1991.384с.

170. Олейник A.C., Дауров С.К, Орехов М.В. Система управления измерителя распределения энергии лазерного излучения // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП -2002.С.328-331.

171. Олейник A.C., Дауров С.К, Орехов М.В. Система контроля пространственно-энергетического распределения лазерного излучения на базе компьютера класса IBM PC // Измерительная техника. 2003 N3 С.13-16.

172. Языки программирования Ада, Си, Паскаль. Сравнение и оценка/ Под ред. А.Р. Фьюэра, Н. Джехани: Пер с англ. под ред. В.В. Леонаса. М.: Радио и связь, 1989. 368с.

173. Олейник A.C., Пискарев C.B., Рыжов Е.А. Модуль оптического излучения // Измерительная техника, 1992. №12. С. 28-29.

174. Букреев И.Н., Милючихин В.Н., Першин А.Н. Термооптические среды для оптических запоминающих устройств // Электронная техника. Сер. Лазерная техника и оптоэлектроника. 1986. Вып.1. С. 1—44.

175. Влияние фазового перехода металл-полупроводник в двуокиси ванадия на прохождение и отражение электромагнитного излучения / Д.И. Биленко, Э.А. Жаркова, Л.А. Рябова и др. //Письма в ЖТФ. 1976. Т. 6. Вып. 14. С. 638-641.

176. Регистрируемый ослабитель субмиллиметрового излучения на основе пленок V02 / Д.И. Биленко, Э.А. Жаркова, Л.А. Рябова и др. // Радиотехника и электроника. 1979. Т. 24. N8. С. 1670-1672.

177. Орлов В.Е., Олейник A.C. Распространение СВЧ-волны в щелевой линии передачи, содержащей терморегулируемую пленку окислов ванадия // Письма в ЖТФ. 1983. Т. 9. Вып. 9. С. 519-522.

178. Малорадский Л.Г Микроминиатюризация элементов и устройств СВЧ. М.: Сов. Радио, 1976. 216с.