Результаты и разработки, доведенные до готовности

Важнейшие научные результаты >>

Результаты и разработки, доведенные до готовности к практическому применению

2014 г.

1. Кристаллы халькогенидов галлия для нелинейной оптики

Разработаны методики получения вертикальной зонной плавкой под давлением инертного газа монокристаллов GaS_1-xSe_x (x=0 – 1) (рис. 1-3) и GaSe:Me (Me=In, Al, Er) [1, 3-4], отмеченные дипломом ВДНХ в номинации «Лучший молодежный проект в области оптико-электронных технологий». Материалы предназначены для применения в оптических преобразователях частоты, используемых при конверсии излучения видимого и ближнего ИК диапазонов в излучение дальней ИК и ТГц областей спектра.

Рис. 1. Монокристалл GaS0,3Se0,7	Рис. 2. Монокристалл GaS0,5Se0,5	Рис. 3. Монокристаллы GaS0,7Se0,3

Таблица Кристалл Концентрация легирующего элемента Микротвердость на (0001), МПа GaSe ˗ 338 GaS ˗ 354 GaSe:Er 0,5 % (ат.) 333 GaSe:In 0,165 % (ат.) 264 GaS0,3Se0,7 ˗ 299 GaS0,5Se0,5 ˗ 246 GaS0,7 Se0,3 ˗ 301
		Рис. 4. Спектр ФЛ пленки GaSe толщиной 43 нм в микрорезонаторе.

Впервые создана методика эксфолиации слоистых халькогенидов галлия (II) [2], позволяющая изготавливать 2D структуры, имеющие площадь до 1500 мкм². Совместно с University of Manchester и University of Sheffield, на примере пленок GaSe толщиной ≈ 40 нм в микрорезонаторах с распределенными Брэгговскими отражателями из четвертьволновых SiO₂/TiO₂ пар показано значительное (до 60-кратного) Парселловское усиление интенсивности при снижении времени затухания ФЛ с длиной волны 603,7 нм на порядок (рис. 4) [1]. Полученные результаты позволяют вплотную приблизиться к разработке новых светоизлучающих приборов видимого диапазона спектра.

Лаборатория физико-химических основ кристаллизации,
Руководитель – к.т.н., доцент Н.Н. Колесников

2. Новый метод получения изделий из карбидокремниевой керамики

В ИФТТ РАН разработан новый метод получения многофункциональной карбидокремниевойкерамики, который основан на взаимодействии расплава кремния с углеродом, находящимся в заранее скомпонованной заготовке определенного состава и пористости. Исходная углеродная матрица может обрабатываться обычными резцами для получения сложных геометрических форм, Рис. 1. После этого углеродная заготовка взаимодействует с расплавом кремния с образованием карбида кремния. Отсутствие усадок после взаимодействия с кремнием, позволяет создавать детали сложной геометрической формы с минимальным припуском на последующую механическую обработку. Метод позволяет в широких пределах изменять фазовый состав (соотношение фаз SiC–C–Si) и структуру керамики в зависимости от требований, предъявляемых условиями эксплуатации конкретного изделия. Разработана методика получения карбидокремниевых покрытий на основе взаимодействия расплава и паров кремния с углеродом, получаемым при термическом расщеплении молекул углеводорода. Защитные антикоррозионные покрытия позволяют работать изделиям из карбидокремниевой керамики в условиях окислительных сред при температурах, превышающих 1500°C.

Рис. 1. Углеродная микропористая заготовка до (а) и после (б) механической обработки; карбидокремниевая заготовка после силицирования (в) и финишной обработки (г). Готовое изделие с SiС защитным покрытием (д).  

Лаборатория профилированных кристаллов
Руководитель – д.т.н. Курлов В.Н.

2013 г.

Разработка оборудования и технологии выращивания монокристаллов SiC для создания приборов силовой электроники.

Основываясь на результатах исследований по кристаллизации карбида кремния, выполненных в Институте за последние 10 лет, была разработана лабораторная технология выращивания монокристаллов 6H(4H)-SiC сублимационным методом диаметром 2 и 3 дюйма и создана автоматизированная промышленная установка SiC-1, изготовленная Экспериментальным  заводом научного приборостроения (ЭЗАН)  по техническому заданию ИФТТ РАН. Установка позволяет выращивать кристаллы диаметром до 100 мм, высотой до 30 мм. Индукционный нагрев осуществляется с помощью высокостабильного транзисторного генератора. В качестве генератора применяется водно-охлаждаемый транзисторный преобразователь частоты (IGBT) с максимальной мощностью 100 кВт и настраиваемой частотой 5-20 кГц, выпускаемый ФГУП ЭЗАН. Система автоматизации процессом осуществляет автоматическое управление технологическим процессом получения кристалла. Она включает приборы управления и отображения информации о состоянии вакуумной системы, системы подачи газов, водяного охлаждения, потребляемой мощности генератора, температуры на поверхности тигля. Управление и контроль всеми процессами осуществляются с помощью промышленного компьютера с жидкокристаллическим дисплеем с диагональю 17”. Общий вид установки и выращенных монокристаллов 6Н- SiC показан на рис. 1,2.  

Рис. 1  Общий вид промышленной установки SiC-1	Рис. 2 Типичные кристаллы карбида кремния

Лаборатория кристаллизации из высокотемпературных растворов
Руководитель – д.т.н.   Г.А.Емельченко

2012 г.

В рамках опытно-конструкторской работы «Подготовка летных экспериментов по выращиванию кристаллов КЦТ и GaSe, и по определению коэффициентов диффузии Si в жидком Ge», шифр ОКР «ИФТТ-Р», разработана конструкция ампул для выращивания кристаллов теллурида цинка-кадмия в условиях микрогравитации, экспериментальные образцы контейнеров изготовлены и преданы заказчику для практического применения

Лаборатория физико-химических основ кристаллизации,
Руководитель – к.т.н., доцент Н.Н. Колесников

2011 г.

Разработаны сапфировые аппликаторы для фотодинамической терапии и термотерапии подкожных опухолей, которые уже опробованы в Московском научно-исследовательском онкологическом институте им. П.А.Герцена для лечения злокачественных и доброкачественных (гемангиомы) опухолей.

Лаборатория профилированных кристаллов
Руководитель – д.т.н. Курлов В.Н.

2010 г.

Разработана методика выращивания сцинтилляционных монокристаллов селенотеллурида цинка ZnSe_1-xTe_x (x=0,002 - 0,005) диаметром до 50,8 мм, имеющих световыход рентгенолюминесценции 25000 фотон/МэВ, что эквивалентно 60% от световыхода стандартного сцинтиллятора Gd₂O₂S:Pr.

Лаборатория физико-химических основ кристаллизации,
Руководитель – к.т.н., доцент Н.Н. Колесников

2009 г.

Разработана технология синтеза монодисперсных коллоидных наночастиц диоксида кремния для финишной полировки высокотехнологичных материалов и изделий (лабораторный вариант), созданы образцы коллоидных частиц SiO2 c размерами в диапазоне от 15 нм до 100 нм и стандартным отклонением от среднего значения внутри суспензии менее 3%, пригодные для начала их коммерческого использования. Основными преимуществами разработанной технологии являются эффективный контроль формы, размеров и дисперсности получаемых частиц. Технология позволяет синтезировать монодисперсные сферические коллоидные частицы SiO₂ с узким распределением по размерам (менее 3%), высокой чистоты, что обеспечит уровень шероховатости при финишной полировке, приближающийся к шероховатости атомно-гладкой поверхности.

Лаборатория кристаллизации из высокотемпературных растворов
 Руководитель - проф. Г.А.Емельченко

2008 г.

1. Модернизированы конструкции разработанных ранее портативных криоаппликаторов и криораспылителей, снабжаемых пенопластовым бачком для хранения жидкого азота, проведены стендовые испытания. Опытные образцы переданы в поликлинику г. Черноголовка для проверки работоспособности и надежности модернизированных  приборов в реальных условиях.  Подготовлена документации, необходимая для получения разрешения Минздрава РФ на применения криоприборов в клиниках России и участие в российских и зарубежных конференциях и выставках медицинской аппаратуры. Подана заявка на изобретение «Медицинский криоапликатор», авторов Межова-Деглина Л.П., Маковой М.К. и Лохова А.В.  Калмыковой З.В.

Лаборатория квантовых кристаллов,
Руководитель – проф. Л.П.Межов-Деглин

 2. В лаборатории кристаллизации из высокотемпературных растворов разработана технология получения изделий из спектрально чистого графита. Проводится выпуск спектрально чистых электродов для атомной и металлургической промышленности в объеме 200 кг в год. По этому направлению получен патент РФ «Способ очистки графитовых изделий» № 2333152, выдан 10.09.08. 

Лаборатория кристаллизации из высокотемпературных растворов
Руководитель – д.т.н. С.К.Брантов