Изобретения

Изобретение относится к способам получения двумерных магнитных материалов, а именно субмонослойных двумерных материалов на основе Eu на подложке Si(001), демонстрирующих ферромагнитные свойства. Техническим результатом является предельное уменьшение толщины функционального слоя двумерного ферромагнитного материала для устройств кремниевой наноэлектроники и спинтроники, формируемых на подложках Si(001). Для его достижения предложен способ создания субмонослойных двумерных ферромагнитных материалов, интегрированных с кремнием, заключающийся в осаждении атомов Eu при давлении PEu=(0,3?10)?10-8 торр потока атомов Eu на предварительно очищенную от слоя естественного оксида поверхность подложки Si(001), поддерживаемую при температуре 705°С<Ts<735°С до формирования субмонослоя Eu со степенью покрытия 1/2 монослоя, или поддерживаемую при температуре 610°С<Ts<640°С до формирования субмонослоя Eu со степенью покрытия 3/5 монослоя, или поддерживаемую при температуре 480°С<Ts<510°С до формирования субмонослоя Eu со степенью покрытия 2/3 монослоя, при этом за степень покрытия в монослой принимается покрытие поверхности количеством атомов, равным количеству поверхностных атомов Si(001). 4 ил. Способ создания субмонослойных двумерных ферромагнитных материалов, интегрированных с кремнием, заключающийся в осаждении атомов Eu при давлении PEu=(0,3?10)?10-8 торр потока атомов Eu на предварительно очищенную от слоя естественного оксида поверхность подложки Si(001), поддерживаемую при температуре 705°С<Ts<735°С до формирования субмонослоя Eu со степенью покрытия 1/2 монослоя, или поддерживаемую при температуре 610°С<Ts<640°С до формирования субмонослоя Eu со степенью покрытия 3/5 монослоя, или поддерживаемую при температуре 480°С<Ts<510°С до формирования субмонослоя Eu со степенью покрытия 2/3 монослоя, при этом за степень покрытия в монослой принимается покрытие поверхности количеством атомов, равным количеству поверхностных атомов Si(001).

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к способам формирования гетероструктур. Способ создания сверхтонких графеновых структур с высокой подвижностью спин-поляризованных носителей заряда, заключающийся в том, что методом молекулярно-лучевой эпитаксии путем осаждения атомов металла на гетероструктуру Графен/SiO2/Si(001), в которой слой оксида кремния предварительно удаляют из-под графена путем отжига гетероструктуры при температуре Ts=950±20°С, под графеном на поверхности подложки Si(001) формируют поверхностную фазу, представляющую собой субмонослойную периодическую структуру из атомов металла. В качестве поверхностной фазы выступает Gd 1?4, и ее формирование производят путем открытия заслонки ячейки Gd, обеспечивающего осаждение атомов Gd при давлении PGd=(0,3?10)?10-8 Торр потока атомов Gd на гетероструктуру, поддерживаемую при температуре Ts=675±20°С, в течение времени, необходимого для формирования поверхностной фазы, после чего заслонку ячейки Gd закрывают и гетероструктуру охлаждают до комнатной температуры, при этом материал, состоящий из графеновой структуры и субмонослойной периодической структуры из атомов металла, выполнен с подвижностью носителей заряда в графеновой структуре 2500?3000 см2?В-1?c-1. Технический результат - достижение высокой подвижности спин-поляризованных носителей заряда. Способ создания сверхтонких графеновых структур с высокой подвижностью спин-поляризованных носителей заряда, заключающийся в том, что методом молекулярно-лучевой эпитаксии путем осаждения атомов металла на гетероструктуру Графен/SiO2/Si(001), в которой слой оксида кремния предварительно удаляют из-под графена путем отжига гетероструктуры при температуре Ts=950±20°С, под графеном на поверхности подложки Si(001) формируют поверхностную фазу, представляющую собой субмонослойную периодическую структуру из атомов металла, отличающийся тем, что в качестве поверхностной фазы выступает Gd 1?4, и ее формирование производят путем открытия заслонки ячейки Gd, обеспечивающего осаждение атомов Gd при давлении PGd=(0,3?10)?10-8 Торр потока атомов Gd на гетероструктуру, поддерживаемую при температуре Ts=675±20°С, в течение времени, необходимого для формирования поверхностной фазы, после чего заслонку ячейки Gd закрывают и гетероструктуру охлаждают до комнатной температуры, при этом материал, состоящий из графеновой структуры и субмонослойной периодической структуры из атомов металла, выполнен с подвижностью носителей заряда в графеновой структуре 2500?3000 см2?В-1?c-1

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» (RU)

Изобретение относится к способам формирования функциональных тонкопленочных слоев, а именно тонких пленок металлических магнитных материалов, использующихся при создании сверхкомпактных спинтронных устройств. Способ заключается в следующем. На предварительно очищенной поверхности подложки кремния Si(111) формируют пленку GdAlSi. Формирование осуществляется путем осаждения атомов Gd и Al при давлении PGd=(0,3÷10)⋅10-8 торр потока атомов Gd и давлении потока атомов Al, обеспечивающего отношение реальных потоков атомов Gd (ФGd) и Al (ФAl) в диапазоне 1≤ФGd/ФAl≤1,1, на подложку, поддерживаемую при температуре 400°С<Ts<450°С в течение времени, необходимого для формирования одного монослоя GdAlSi. Техническим результатом изобретения является получение магнитного материала толщиной в один монослой с металлической проводимостью и характерными для металлов удельным сопротивлением и концентрацией носителей заряда. Для его достижения предложен способ создания магнитного монослойного металла.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к технологии формирования эпитаксиальных гетероструктур, а именно тонких пленок оксида европия на германии, которые могут быть использованы при создании устройств германиевой наноэлектроники и спинтроники, в частности инжекторов спин-поляризационного тока, спиновых фильтров, устройств памяти, нейроморфных устройств. Способ создания интерфейса для интеграции монокристаллического оксида европия с германием включает очистку поверхности подложки Ge(001) от слоя естественного оксида и формирование на ней поверхностной фазы Eu, представляющей собой субмонослойную периодическую структуру из атомов Eu, при этом поверхностную фазу Eu формируют путем открытия заслонки ячейки Eu, что обеспечивает осаждение атомов Eu при давлении потока атомов Eu PEu=(0,3?10)?10-8 Торр на подложку, поддерживаемую при температуре Ts=410°С, в течение времени, необходимого для формирования поверхностной фазы, после чего заслонку ячейки Eu закрывают, температуру подложки устанавливают равной Ts=20?200°С, открывают клапан подачи молекулярного кислорода с давлением PO2=(0,1?2)?10-8 Торр и держат его открытым в течение времени, необходимого для подачи на поверхность подложки количества атомов кислорода, отличающегося от количества атомов Eu в сформированной поверхностной фазе в 0,8?1,2 раза. Техническим результатом является получение монокристаллических эпитаксиальных пленок оксида европия, обладающих атомно-резкой границей раздела с Ge, без кристаллических включений нежелательной ориентации. Способ создания интерфейса для интеграции монокристаллического оксида европия с германием, включающий очистку поверхности подложки Ge(001) от слоя естественного оксида и формирование на ней поверхностной фазы Eu, представляющей собой субмонослойную периодическую структуру из атомов Eu, отличающийся тем, что поверхностную фазу Eu формируют путем открытия заслонки ячейки Eu, что обеспечивает осаждение атомов Eu при давлении потока атомов Eu PEu=(0,3?10)?10-8 Торр на подложку, поддерживаемую при температуре Ts=410°С, в течение времени, необходимого для формирования поверхностной фазы, после чего заслонку ячейки Eu закрывают, температуру подложки устанавливают равной Ts=20?200°С, открывают клапан подачи молекулярного кислорода с давлением PO2=(0,1?2)?10-8 Торр и держат его открытым в течение времени, необходимого для подачи на поверхность подложки количества атомов кислорода, отличающегося от количества атомов Eu в сформированной поверхностной фазе в 0,8?1,2 раза.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к технологии получения двумерных ферромагнитных материалов EuGe2 или GdGe2, которые могут быть использованы при создании компактных спинтронных устройств. Способ создания двумерных ферромагнитных материалов EuGe2 и GdGe2 на основе германена заключается в осаждении атомарного потока европия с давлением PEu=(0,1?100)?10-8 Торр или гадолиния с давлением PGd=(0,1?10)?10-8 Торр на предварительно очищенную поверхность подложки Ge(111), нагретую до 290°С<Ts<510°С для европия или 400°С<Ts<510°С для гадолиния, до формирования пленки германида европия толщиной не более 5 нм или пленки германида гадолиния толщиной не более 13 нм с последующим опциональным отжигом полученных пленок до температуры не более Ts=530°С. Изобретение позволяет осуществлять топотактический синтез двумерных ферромагнитных пленок EuGe2 или GdGe2 кристаллической модификации hP3 со структурой интеркалированного европием или гадолинием многослойного германена на германиевых подложках. Полученные пленки не содержат посторонних фаз и содержат германеновые слои, параллельные поверхности подложки. Способ создания двумерных ферромагнитных материалов EuGe2 или GdGe2 на основе германена, заключающийся в осаждении атомарного потока европия с давлением PEu=(0,1?100)?10-8 Торр и гадолиния с давлением PGd=(0,1?10)?10-8 Торр на предварительно очищенную поверхность подложки Ge(111), нагретую до 290°С<Ts<510°С для европия или 400°С<Ts<510°С для гадолиния, до формирования пленки германида европия толщиной не более 5 нм или пленки германида гадолиния толщиной не более 13 нм с последующим опциональным отжигом полученных пленок до температуры не более Ts=530°С.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к технологии создания двумерных магнитных материалов для сверхкомпактных спинтронных устройств. Способ получения дисилицида гадолиния GdSi2 со структурой интеркалированных слоев силицена методом молекулярно-лучевой эпитаксии заключается в осаждении атомарного потока гадолиния с давлением PGd (от 0,1 до менее 1)?10-8 Торр или PGd (от более 1 до 10)?10-8 Торр на предварительно очищенную поверхность подложки Si(111), нагретую до Ts=350 ? менее 400°С или Ts=более 400 ? 450°С, до формирования пленки дисилицида гадолиния толщиной не более 7 нм. Технический результат заключается в формировании эпитаксиальных пленок двумерного магнитного материала GdSi2 кристаллической модификации hP3 со структурой интеркалированного гадолинием многослойного силицена на подложках кремния. Такие структуры являются однородными по толщине, не содержат посторонних фаз, являются ферромагнитными. Способ создания двумерного ферромагнитного материала дисилицида гадолиния со структурой интеркалированных слоев силицена методом молекулярно-лучевой эпитаксии, заключающийся в осаждении атомарного потока гадолиния с давлением PGd (от 0,1 до менее 1)?10-8 Торр или PGd (от более 1 до 10)?10-8 Торр на предварительно очищенную поверхность подложки Si(111), нагретую до Ts=350 ? менее 400°С или Ts=более 400 ? 450°С, до формирования пленки дисилицида гадолиния толщиной не более 7 нм.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Использование: для регистрации рентгеновских спектров поглощения с временным разрешением. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют дифракцию рентгеновского луча на оптическом элементе, которая регистрируется детектором при непрерывной перестройке его углового положения в соответствии с сигналом генератора, в качестве оптического элемента применены безгистерезисные изгибные актуаторы, обеспечивающие быструю периодическую модуляцию энергии монохроматического излучения рентгеновского пучка. Интенсивность модулированного пучка непрерывно регистрируют детектором до и после прохождения пучка через исследуемый образец. Полученные временные зависимости интенсивности пучка затем преобразуют в спектральные зависимости для получения рентгеновского спектра образца посредством временной развертки сигнала детектора с помощью синхронизированного с управляющим генератором многоканального анализатора. По результатам обработки непрерывного потока сигналов с детектора создают зависимость показателя поглощения от энергии излучения, т.е. классический вид спектра поглощения. Время записи одного спектра поглощения составляет вплоть до 10-2 с. Технический результат: обеспечение возможности упрощения конструкции установки для регистрации рентгеновских спектров поглощения с временным разрешением и обеспечение возможности более точного способа записи спектров поглощения. Способ регистрации рентгеновских спектров поглощения с временным разрешением, включающий дифракцию рентгеновского луча на оптическом элементе, которая регистрируется детектором при непрерывной перестройке его углового положения в соответствии с сигналом генератора, отличающийся тем, что в качестве оптического элемента применены безгистерезисные изгибные актуаторы, обеспечивающие быструю периодическую модуляцию энергии монохроматического излучения рентгеновского пучка, а интенсивность модулированного пучка непрерывно регистрируют детектором до прохождения пучка через исследуемый образец (I0(t)) и после прохождения пучка через исследуемый образец (I1(t)), временные зависимости которых, I0(t) и I1(t), преобразуют в спектральные зависимости I0(Е) и I1(E) для получения рентгеновского спектра образца посредством временной развертки сигнала детектора с помощью синхронизированного с управляющим генератором многоканального анализатора, который производит разделение непрерывного потока сигналов с детектора на N независимых временных промежутков (каналов) с малой дискретной длительностью, при этом выходными данными с многоканального анализатора является зависимость интенсивностей от номера промежутка (канала) I0(n) и I1(n), а каждому временному промежутку n соответствует определенная фаза ?(n) периодических колебаний безгистерезисных изгибных актуаторов, определяемая по зависимости ?(n)=2? ? (n-1)/N, где ? - фаза управляющего сигнала при накоплении сигналов в канал n, N - общее число каналов, соотношение между фазой осцилляции и угловым положением дифракционного элемента безгистерезисного изгибного актуатора определяют по зависимости ?(?)=?0+??/2sin?, где ? - угловое положение дифракционного элемента при фазе осцилляций ?, ?0 - начальное угловое положение в отсутствие осцилляций, ?? - диапазон угловой перестройки безгистерезисного изгибного актуатора, энергию монохроматического излучения, проходящего через монохроматор при угловом положении дифракционных элементов ?, вычисляют из условия Вульфа-Брэгга: Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне), где Е - энергия генерируемого монохроматического излучения при угловом положении дифракционного элемента ?, h - постоянная Планка, с - скорость света, d - межплоскостное расстояние дифракционного элемента, для каждого временного промежутка n определяют энергию монохроматического пучка Е(n) по зависимости Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне) а спектр поглощения исследуемого образца определяют по зависимости Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне), где ?(Е) - показатель поглощения для рентгеновского излучения с энергией Е, I0(E), I1(E) - регистрируемые для монохроматического пучка с энергией Е интенсивности до и после образца.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к методам тепло-прочностных испытаний конструкционных материалов преимущественно при прогнозировании и оценке работоспособности необлучаемых конструктивных элементов в атомной технике. Для продления срока службы корпусов реакторов типа ВВЭР предварительно определяют уровни зернограничных сегрегаций фосфора в образцах-свидетелях, изготовленных из стали исследуемого корпуса реактора, подвергавшихся воздействию рабочих температур реактора с выдержками в течение различного времени, определяют методом экстраполяции уровень накопления сегрегаций на момент окончания эксплуатации реактора, затем изготавливают экспериментальные образцы из стали, близкой по составу и микроструктуре к стали исследуемого корпуса реактора, проводят охрупчивающий отжиг экспериментальных образцов в исходном состоянии при температуре максимального развития отпускной хрупкости в течение различного времени, определяют сдвиг критической температуры хрупкости (ТК) и уровень сегрегаций на экспериментальных образцах, подвергшихся отжигу, определяют корреляцию между сдвигом критической температуры хрупкости и уровнем сегрегаций. По полученным корреляционной кривой и экстрополяции уровня накопления сегрегаций определяют степень охрупчивания исследуемой стали в прогнозируемый период срока эксплуатации корпуса реактора. Способ прогнозирования степени охрупчивания корпуса реактора типа ВВЭР из теплостойкой стали, включающий определение уровня зернограничных сегрегаций фосфора в образцах-свидетелях, изготовленных из стали исследуемого корпуса реактора, подвергавшихся воздействию рабочих температур реактора с выдержками в течение различного времени, определение методом экстраполяции уровня накопления сегрегаций на момент окончания эксплуатации реактора, изготовление экспериментальных образцов из стали, близкой по составу и микроструктуре к стали исследуемого корпуса реактора, проведение охрупчивающего отжига экспериментальных образцов в исходном состоянии при температуре максимального развития отпускной хрупкости в течение различного времени, определение сдвигов критической температуры хрупкости (ТК) и уровня сегрегаций на экспериментальных образцах, подвергшихся отжигу, определение корреляции между сдвигом критической температуры хрупкости и уровнем сегрегаций и по полученным корреляционной кривой и экстраполяции уровня накопления сегрегаций определение степени охрупчивания исследуемой стали в прогнозируемый период срока эксплуатации корпуса реактора.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к методам испытаний конструкционных материалов при прогнозировании и оценке работоспособности облучаемых корпусов реакторов ВВЭР-1000. В способе прогнозирования ресурсоспособности сталей корпусов реакторов образцы из стали корпуса облучают потоком быстрых нейтронов с высокой плотностью до дозы облучения, соответствующей дозе облучения реального корпуса реактора за отдаленное время, превышающее проектный срок службы. Определяют сдвиг критической температуры хрупкости, обусловленный облучением, к которому для материалов корпусов реакторов ВВЭР-1000 с содержанием никеля ?1,5% добавляют составляющую, обусловленную различиями в кинетике накопления радиационно-индуцированных преципитатов при облучении в условиях различной плотности потока быстрых нейтронов. Определяют уровень зернограничных сегрегаций в необлученных образцах и экстраполяцией - на отдаленный срок эксплуатации реактора. Определяют общий сдвиг критической температуры хрупкости, и по его величине судят о ресурсе корпуса. Технический результат - повышение точности прогнозирования сдвига критической температуры хрупкости материалов. Способ прогнозирования ресурсоспособности сталей корпусов реакторов ВВЭР-1000, в соответствии с которым образцы из стали корпуса облучают потоком быстрых нейтронов до дозы облучения, соответствующей дозе облучения реального корпуса реактора за отдаленное время, превышающее проектный срок службы, определяют сдвиг критической температуры хрупкости, обусловленный облучением (?TF), к которому для материалов корпусов реакторов ВВЭР-1000 с содержанием никеля ? 1,5% добавляют составляющую ?ТФлакс, обусловленную различиями в кинетике накопления радиационно-индуцированных преципитатов при облучении в условиях различной плотности потока быстрых нейтронов и равную 0,25 ?TF, затем определяют уровень зернограничных сегрегаций в необлученных образцах и по кинетическому уравнению МакЛина накопления сегрегаций экстраполяцией определяют уровень зернограничных сегрегаций на отдаленный срок эксплуатации реактора, после чего на основании экспериментальной калибровочной зависимости между уровнем зернограничной сегрегации и сдвигом критической температуры хрупкости определяют составляющую ?TT, обусловленную протеканием сегрегационных процессов за длительный период при рабочей температуре, определяют общий сдвиг критической температуры хрупкости (?TK), лимитирующий ресурс корпуса реактора в отдаленном периоде как сумму сдвигов ?TK=?TF+?ТФлакс+?ТT, и по его величине судят о ресурсе корпуса.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к химической технологии приготовления шихты для выращивания монокристаллов фторидов. Способ включает смешивание исходных компонентов MeF2-RF3-PbF2, где Me – Са, или Ва, или Sr, R - РЗЭ, a PbF2 является поглотителем кислорода, их нагрев и выдержку, при этом в качестве R используют Еu3+, или Се3+, или Tm3+, или Nd3+, компоненты берут в стехиометрическом соотношении Me - 93%, R - 2%, PbF2 - 5%, или Me - 96%, R - 2%, PbF2 - 2%, или Me - 97%, R - 1%, PbF2 - 2%, с последующей их укладкой в графитовый тигель в форме «лодочки» с крышкой из того же материала, далее осуществляют установку тигля с компонентами в высокотемпературную вакуумную печь с графитовым тепловым узлом и нагрев в ней до температуры 200-250°С в вакууме с последующей выдержкой в течение 3-4 ч, затем нагрев тигля с компонентами в высокотемпературной отжиговой вакуумной печи до температуры 700-750°С в атмосфере вакуума с последующей выдержкой в течение 3-4 ч, нагрев тигля с компонентами в высокотемпературной отжиговой вакуумной печи до температуры 1000-1300°С в избыточной атмосфере вакуума и выдержкой 6 ч и последующей выдержкой в избыточной атмосфере фтороводорода HF или тетрафторметана CF4 в течение 6-8 ч и инерционное охлаждение полученного спека до комнатной температуры, при этом используют печь и тигель, не содержащие в составе своего материала молекул кислорода. Изобретение позволяет получать твердые спеки высокого качества без присутствия посторонних примесей, твердые спеки необходимой массы и размеров для заполнения всего объема изложницы графитового тигля при синтезе из него монокристалла (увеличение насыпного веса исходных компонентов), твердые спеки, при синтезе которых в монокристалле отсутствует усадка материал (то есть объем исходного спека равен объему синтезированного монокристалла), избежать нарушения стехиометрии расплава, так как получаемый твердый спек полностью используются при наплавлении в тигель, а следовательно, получать однородные по своему составу монокристаллы, избежать возникновение «кипящего слоя» и, как следствие, исключить попадание мелкодисперсной шихты в пространство теплового узла Способ приготовления шихты для выращивания монокристаллов фторидов, включающий смешивание исходных компонентов MeF2-RF3-PbF2, где Me – Са, или Ва, или Sr, R - РЗЭ, a PbF2 является поглотителем кислорода, их нагрев и выдержку, отличающийся тем, что в качестве R используют Еu3+, или Се3+, или Tm3+, или Nd3+, компоненты берут в стехиометрическом соотношении Me - 93%, R - 2%, PbF2 - 5%, или Me - 96%, R - 2%, PbF2 - 2%, или Me - 97%, R - 1%, PbF2 - 2%, с последующей их укладкой в графитовый тигель в форме «лодочки» с крышкой из того же материала, далее осуществляют установку тигля с компонентами в высокотемпературную вакуумную печь с графитовым тепловым узлом и нагрев в ней до температуры 200-250°С в вакууме с последующей выдержкой в течение 3-4 ч, затем нагрев тигля с компонентами в высокотемпературной отжиговой вакуумной печи до температуры 700-750°С в атмосфере вакуума с последующей выдержкой в течение 3-4 ч, нагрев тигля с компонентами в высокотемпературной отжиговой вакуумной печи до температуры 1000-1300°С в избыточной атмосфере вакуума и выдержкой 6 ч и последующей выдержкой в избыточной атмосфере фтороводорода HF или тетрафторметана CF4 в течение 6-8 ч и инерционное охлаждение полученного спека до комнатной температуры, при этом используют печь и тигель, не содержащие в составе своего материала молекул кислорода.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)