Настоящая книга представляет собой юбилейное издание избранных трудов, посвященное пятидесятилетию Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук. Представлены результаты основных достижений Института в области, физики полупроводников и диэлектриков, физики конденсированных сред, физики и технологии низкоразмерных систем для опто-, нано- и акустоэлектроники, фотоники, сенсорики, квантовой электроники, спинтроники, лазерной физики и квантовой информатики. На основе полученных результатов реализованы приборные разработки матричных фотоприемников инфракрасного диапазона для устройств ночного видения и тепловидения, электронно-оптических преобразователей, СВЧ-транзисторов, одноэлектронных транзисторов и однофотонных излучателей, наносенсоров. Представленные обзоры научных исследований только частично отражают историю развития Института, демонстрируя приоритетные направления развития полупроводниковой электроники на современном этапе. Книга представляет интерес для специалистов в области физики полупроводников, физики конденсированного состояния, физики и технологии низкоразмерных систем, а также тех, кто интересуется историей развития российской науки.

Настоящий сборник — первый из серии намеченных к изданию сборников работ, выполненных в лаборатории академика П. Л. Капицы и посвященных развитию электроники больших мощностей, изучающей проблемы генерации мошных высокочастотных электромагнитных колебаний и их преобразования в другие виды энергии.

Монография посвящена вопросам исследования электронной структуры и физико-химических свойств твердых тел на основе кластерного подхода с использованием аппарата и расчетных методов квантовой химии. Рассмотрены результаты изучения электронного строения и химической связи в металлах, сплавах, тугоплавких соединениях, соединениях РЗЭ, актинидов, а также в соединениях со сложной кристаллической структурой и содержащих различного рода дефекты. Книга предназначена для специалистов в области физики и химии твердого тела, аспирантов и студентов старших курсов вузов.

Книга является, по существу, кратким введением в теорию радиационного переноса энергии и оптики активных сред и конструкционных материалов, используемых в плазменных и фотонных энергетических установках высокоэнергетичной фотоники. Последовательно приводятся основные понятия, определения, формализм и закономерности переноса энергии когерентного и теплового излучения широкого спектрального состава. Рассматриваются оптические свойства и характеристики конструкционных материалов, оптико-геометрические характеристики системы конструкционных элементов - типичных для элементарных ячеек плазменно-фотонных энергетических установок с активными средами различных агрегатных состояний (конденсированных, газовых и плазменных). Приводятся наиболее употребимые методики инженерного анализа процессов переноса энергии излучения в поглощающих, излучающих и рассеивающих средах и вакууме. Книга может быть полезна для инженеров, студентов и аспирантов, специализирующихся в области концептуального и рабочего проектирования плазменно-фотонных устройств и систем высокой плотности мощности различного назначения.

Рассмотрены итоги развития фотоэлектроники к концу первого десятилетия нашего века. Приведены типы и параметры промышленных фотоприемников на основные спектральные диапазоны от ультрафиолетового до длинноволнового инфракрасного. Выявлены главные направления дальнейших исследований и разработок. Это фокально-плоскостные матрицы: с лавинным умножением, в том числе со счетом фотонов в линейном и Гейгер-режимах в каждом пикселе; с формированием 3D изображения, в том числе с фиксацией момента прихода и интенсивности оптического импульса; двухдиапазонные, в том числе чувствительные одновременно к тепловому излучению (3—5 мкм либо 8—10 мкм) и к лазеру (1,3—1,55 мкм). Это инфракрасные фокальные матрицы на основе квантоворазмерных структур. Это лавинные фотодиоды с уменьшенными током, шумами, с повышенным быстродействием для волоконно-оптических линий и других лазерных оптико-электронных систем. Для специалистов — инженеров и научных работников, специализирующихся в области разработки и применения изделий фотоэлектроники и оптико-электронных систем, а также для преподавателей, студентов и аспирантов соответствующих специальностей вузов.

В книге рассматриваются вопросы, связанные с теоретической и экспериментальной разработкой плазменных умножителей частоты СВЧ-диапазона. Анализируются различные нелинейные явления в плазме. Значительное внимание уделено процессам, происходящим на границе металл - плазма.Подробно описывается плазменный варактор - новый нелинейный элемент, являющийся плазменным аналогом полупроводникового перехода. Нелинейный конденсатор плазменного варактора образуется на поверхности металлического электрода, погруженного в плазму, а его обкладками являются сам электрод и резкая граница электронной компоненты плазмы, формирующейся под действием приложенного СВЧ-напряжения. Умножитель, работающий на плазменном варакторе, обеспечивает эффективность преобразования порядка 50% (для второй гармоники) при высоком уровне входной мощности, значительно превосходящем возможности полупроводниковых приборов. Приводится обзор литературы и обширная библиография, посвященная исследованиям плазменных умножителей за последние 20 лет. Даются рекомендации по конструированию плазменных умножителей и данные для инженерного расчета.

В настоящей монографии рассмотрено современное состояние технологий обработки материалов пучками частиц и потоками плазмы, а также нанесения защитных и комбинированных покрытий. Представлен обширный экспериментальный материал, для описания которого предлагаются различные физические подходы и концепции, а также новые физические модели. Он включает широкий круг вопросов — от модификации материалов с помощью мощных ионных и электронных пучков, электролитно-плазменной обработки сталей и сплавов, включая электролитно-плазменное модифицирование, до нанесения защитных нанокомпозитных покрытий. Описаны также способы получения полимерных нанокомпозитов, их свойства и возможность управления ими при помощи магнитных полей. Особое внимание уделено упорядоченным покрытиям и структурам, самопроизвольно возникающим или искусственно создаваемым с помощью ионно-плазменной обработки. Такие структуры являются оптимальными с точки зрения предложенного варианта теории параметрического управления свойствами материалов. Книга предназначена для специалистов, занимающихся процессами ионно-лучевой обработки, радиационным материаловедением, физикой твердого тела; может быть полезна также аспирантам и студентам физических и инженерно-физических факультетов вузов.

Сборник подготовлен международным коллективом ведущих специалистов в области нанонауки и наноструктурных покрытий. Изложены основные сведения о синтезе сверхтвердых пленок на основе тугоплавких соединений, их структуре, фазовом составе, физико-механических свойствах и сферах применения. Подробно характеризуются методы исследования покрытий: просвечивающая электронная микроскопия, наноиндентирование и компьютерный эксперимент. Детально анализируются теоретические и опытные данные о природе деформации и разрушения сверхтвердых покрытий. Особое внимание уделено их трибологическим характеристикам и термической стабильности.

Книга посвящена лазерному термоядерному синтезу, одному из наиболее перспективных и быстроразвивающихся направлений в решении проблемы создания неограниченных экологически чистых источников энергии. Физика ЛТС имеет большое познавательное значение, так как она основана на ряде фундаментальных идей квантовой механики, физики лазеров, гидродинамики и ядерной физики. Книга рассчитана на преподавателей, студентов и слушателей народных университетов естественных наук.