Школа-семинар "Актуальные проблемы физической и функциональной электроники"

16-я Молодежная научная школа-семинар

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ФИЗИЧЕСКОЙ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

4-6 декабря 2013 г.

4-6 декабря 2013 г в Ульяновском филиале Института радиотехники и электроники им.В.А.Котельникова РАН (УФИРЭ РАН) прошла очередная, 16-я молодёжная научная школа-семинар «Актуальные проблемы физической и функциональной электроники».
Организаторы школы-семинара:

Ульяновский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН
Ульяновский государственный технический университет

При поддержке:

ИРЭ им. В.А.Котельникова РАН.

Школа-семинар «Актуальные проблемы физической и функциональной электроники» проводится ежегодно, начиная с 1998 г., на базе Учебно-научного центра, созданного в рамках проекта ФЦП «Интеграция». С 2006 г. школа-семинар проводится в рамках целевой программы Президиума РАН «Поддержка молодых ученых».
Участники школы-семинара: Молодые преподаватели вузов, молодые специалисты (возраст не старше 35 лет), аспиранты, студенты, школьники.
Тематика школы-семинара: фундаментальные и прикладные исследования, инновационные разработки научной молодежи в области теории и практики квантово- оптических процессов, опто- и наноэлектроники, твердотельной электроники.
Основные цели школы-семинара:

Стимулирование интереса научной молодежи к современным проблемам теории и практики квантово-оптических процессов в конденсированных средах и современных технологий в области твердотельной электроники, опто- и наноэлектроники, создание благоприятных условий для активизации их творческой деятельности.
Стимулирование участия научной молодежи в инновационной деятельности путем организационной и финансовой поддержки научно-технических инновационных проектов; обмен информацией и обсуждение возможности сотрудничества в рамках молодежных интеграционных проектов.
Способствовать подготовке высококвалифицированных научно-технических кадров для комплектования новых и развивающихся современных предприятий Ульяновской области на основе современных и перспективных инновационных технологий.

Содержание работы школы-семинара:

пленарное заседание;
заседания тематических секций:
квантово-оптические эффекты в конденсированных средах;
оптоэлектронные устройства и методы контроля конденсированных сред;
Волновые и тепловые процессы в твердотельных структурах;
Математическое моделирование и проектирование в радиоэлектронике;
Методы и средства физического эксперимента;
Физические исследования и разработки школьников.

На пленарном заседании были представлены обзорные и проблемные доклады ведущих ученых вузов, научных учреждений и администрации области.

На секционных заседаниях были заслушаны и обсуждены доклады и сообщения молодых ученых, специалистов, аспирантов, студентов, школьников.

Пленарное заседание и школу-семинар в целом открыл директор УФИРЭ, доктор технических наук Вячеслав Андреевич Сергеев.

Программа пленарного заседания содержала три доклада.

Первым докладчиком был заместитель директора Департамента профессионального образования и науки, начальник отдела координации и развития научной деятельности Министерства образования Ульяновской области Леонид Викторович Федотов.
Его доклад был посвящен проблеме участия молодых ученых в формировании научного потенциала Ульяновской области .
Первая часть доклада содержала краткую характеристику технологических укладов, которые прошла и проходит в своём развитии наша цивилизация. Один из авторов этого термина и всей концепции - российский экономист Сергей Юрьевич Глазьев.
Согласно его концепции, технологический уклад – это совокупность технологий, характерных для определённого уровня развития производства. Период уклада продолжается от 60 до 40 лет (по мере развития цивилизации темп развития ускоряется и это время сокращается).
Известны следующие технологические уклады:
Первый технологический уклад (1770 - 1830 г.г.) - был основан на текстильной промышленности, выплавке чугуна, обработке железа, строительстве каналов, водяном двигателе. Ключевой фактор уклада - текстильные машины.
Второй технологический уклад (1830 - 1880 г.г.) - был основан на ускоренном развитии транспорта (строительство железных дорог, паровое судоходство), возникновении механического производства во всех отраслях на основе парового двигателя, угольной и инструментальной промышленности, чёрной металлургии. Ключевые факторы уклада - паровой двигатель, станки.
Третий технологический уклад (1880 - 1930 г.г.) - базировался на использовании в промышленном производстве электрической энергии, развитии тяжёлого машиностроения и электротехнической промышленности на основе использования стального проката, новых открытий в области (в основном - неорганической) химии. Были внедрены радиосвязь, телеграф, автомобили. Ключевые факторы уклада – электродвигатель, сталь.
Четвёртый технологический уклад (1930 - 1970 г.г.) – был основан на дальнейшем развитии энергетики с использованием нефти и нефтепродуктов, газа, средств связи, цветной металлургии, новых синтетических материалов, производстве и переработки нефти, развитии органической химии. Это эра массового производства автомобилей, тракторов, самолетов, различных видов вооружения, товаров народного потребления. Появились и широко распространились компьютеры и программные продукты для них, радары. Начала использоваться ядерная энергия - сначала в военных, а затем - и в мирных целях. Ключевые факторы уклада - двигатель внутреннего сгорания, нефтехимия.
Пятый технологический уклад (1970 - 2010 г.г.) – использование достижений микроэлектроники, информатики, биотехнологии, генной инженерии, новых видов энергии, материалов, освоения космического пространства, спутниковой связи и т. п. Произошёл переход от разрозненных фирм к единой сети крупных и мелких компаний, соединённых электронной сетью на основе Интернета, осуществляющих тесное взаимодействие в области технологий, контроля качества продукции, планирования инноваций. Ядро технологического уклада: электронная промышленность, оптико-волоконная техника, вычислительная техника, информационные технологии, программное обеспечение, телекоммуникации, роботостроение, производство и переработка газа.
Ключевой фактор уклада - микроэлектронные компоненты.
Шестой технологический уклад (с 2010 года). Ядро этого уклада -нотехнологии: наноэлектроника, молекулярная и нанофотоника, наноматериалы и наноструктурированные покрытия, нанобиотехнология, наносистемная техника, микромеханика, мембранные и квантовые технологии, а также - генная инженерия и термоядерная энергетика. Синтез этих достижений должен привести к созданию, например, квантового компьютера, искусственного интеллекта. Ожидается, что станут возможными проектирование живого, новое природопользование, новая робототехника, новая медицина, высокие гуманитарные технологии, проектирование будущего и управление им, технологии сборки и уничтожения социальных субъектов.
Ключевые факторы уклада - нанотехнологии, клеточные технологии.
Преимущество 6-го технологического уклада, по сравнению с предыдущим, по прогнозу, будет состоять в резком снижении энергоёмкости и материалоёмкости производства, в конструировании материалов и организмов с заранее заданными свойствами.

Со вторым докладом «Состояние и перспективы развития ФНПЦ ОАО "НПО "МАРС» выступил Геннадий Петрович Токмаков, главный научный сотрудник ФНПЦ ОАО «НПО «Марс»», доктор технических наук.
Он изложил состояние и перспективы «НПО «Марс»: сфера деятельности, перспективные направления работ, техническое перевооружение предприятия, работа с молодежью. Геннадий Петрович подчеркнул, что примерно половина сотрудников – это молодые люди и их доля с каждым годом возрастает. На предприятии уделяется особое внимание работе с молодежью, делается много, чтобы молодые специалисты имели хорошую зарплату, возможности творческого развития, достойные социально-бытовые условия.

Третьим было выступление профессора УлГТУ, заведующего кафедрой «Химия» УлГТУ, доктора химических наук Евгения Семёновича Климова с соавторами, на тему «Углеродные нанотрубки: история, синтез, свойства, перспективы».
Автор рассказал о созданной его группой установке для синтеза и очистки углеродных нанотрубок, а также о проведённых исследований этого необычного вещества.
Евгений Семёнович рассказал поучительную историю. Оказывается, углеродные нанотрубки были впервые обнаружены советскими учёными в одном из институтов АН СССР ещё в 1950-е годы (т.е., примерно на 30 лет раньше зарубежных исследователей, которые ныне считаются авторами открытия и получили нобелевские премии). Однако исследования в данном направлении были признаны руководством института неактуальными, отвлекающими от непосредственной помощи науки производству.

После пленарного заседания в первый день работы школы-семинара 4 декабря прошло два секционных заседания.

На секции «Оптоэлектронные устройства. Методы контроля конденсированных сред, материалов и изделий» заслушано 12 докладов.
Были признаны лучшими доклады:
1. Исследование фоточувствительных полупроводниковых приборов. Докладчик - Бутузов А.В., студент УлГПУ им. И.Н.Ульянова, научный руководитель - Бондина В.П., доцент УлГПУ им. И.Н.Ульянова.
В ходе экспериментальных исследований фотодиодов различных типов были получены вольт-амперные, световые характеристики в фотогальваническом и фотодиодном режимах. По результатам исследований фотодиодов определялся тип примесей, введенных в полупроводник при изготовлении фотодиодов, определялась коротковолновая граница чувствительности фотоматериала и ее зависимость от толщины базы.
2. Моды волоконно-оптических световодов. Докладчик - Кочетков А.И., студент УлГТУ, научный руководитель - Иванов О.В., с.н.с.УФ ИРЭ им. им. В.А.Котельникова РАН.
Сделан обзор типов волоконно-оптических световодов, одномодовых и многомодовых. Рассмотрены виды мод в световодах: ТЕ, ТМ и HE, EH моды.
3. Исследование основных электрических параметров полупроводниковых структур. Докладчик - Киселёва В.В., студентка УлГПУ им. И.Н.Ульянова, научный руководитель - Бондина В.П., доцент УлГПУ им. И.Н.Ульянова.
Выполнены исследования: определение толщины окисного слоя пленки визуальным цветовым методом, расчет времени выращивания оксида на поверхности исследуемых пластин в сухом и влажном кислороде при нормальном давлении, определение типа носителей методом термо-зонда. Рассмотренные методы исследования и оценки предельных параметров позволяют задавать требования к характеристикам материала, используемого для изготовления ИС, рассчитывать размеры элементов проектируемых ИС и режимы их изготовления.

На секции «Волновые и тепловые процессы в твердотельных структурах» заслушано 5 докладов. Лучшими были признаны доклады:

1. Температурный коэффициент длительности периода следования импульсов мультивибратора на КМОП микросхемах. Докладчики – Шорин А.М, Силин А.А., студенты УлГТУ.

Предложено в качестве ТЧП КМОП микросхем использовать длительность периода следования импульсов мультивибратора Т с температурным коэффициентом ТКТ. Анализируется влияние параметров сигналов на значение ∆Т и погрешность измерения. Предлагается оптимальная длительность периода следования импульсов мультивибратора.

2. Интеллектуальные датчики с цифровым преобразованием параметров. Докладчики - Харитонова К.А., студентка УлГТУ, Сальников Я.В., аспирант УлГТУ.

Предложено включить в состав первичного преобразователя датчика между микроконтроллером и преобразователем вместо аналоговых компонентов, необходимых для нормализации и усиления сигнала, 32-х разрядный микроконтроллер STM32F217 с тактовой частотой 120 МГц, который осуществляет цифровое преобразование сигнала, исходящего с LC-контура.

5 декабря были проведены заседания двух секций
На секции «Математическое моделирование и проектирование в радиоэлектронике» заслушано 6 докладов.
Лучшими докладами признаны:

1. Процесс формирования функционально адаптированных САПР составных антенных устройств. Докладчик - Цыганков Д.Э., студент УлГТУ, научные руководители - Похилько А.Ф., профессор УлГТУ, Горбачев И.В., доцент УлГТУ.

Изложены результаты разработки программного средства «Система проектирования зеркальных параболических антенн», позволяющее строить сборочную 3D-модель зеркальной антенны и экспортировать ее в файл формата ISO 10303 STEP, поддерживаемый любыми современными САПР. Исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение 14.B37.21.1142

2. Моделирование оптоэлектронных компонентов и устройств в учебных целях. Докладчик - студент УлГТУ, научный руководитель - Дулов О.А., доцент УлГТУ.
Авторами разработан электронный лабораторный комплекс для изучения оптоэлектронных компонентов и устройств в рамках дисциплины «Оптические устройства в радиотехнике». В настоящее время проводится внедрение комплекса в учебный процесс.

На секции «Методы и средства физического эксперимента» было заслушано 9 докладов. Признаны лучшими доклады:

1. Определение оксида азота в азоттетраксидных окислителях методом оптической абсорбции. Докладчик - Хакимов А.Р., курсант Вольского военного института материального обеспечения (ВВИМС), научный руководитель - Галкин В.Б., профессор ВВИМС.
Проведены исследования возможн ости создания оперативного метода определения оксидов азота в ракетном окислителе на одной длине волны. Результаты показали возможность создания портативного электрофизического прибора для определения оксид азота в азоттетраксидных окислителях.

2. Разработка базовой технологии внутреннего монтажа и изготовление опытных образцов устройств управления МПП-10 и МПП-9 на ее основе для АФАР Х-диапазона. Докладчик - Лептунова А.А., студентка УлГТУ, научные руководители -Фокин О.С., доцент УлГТУ, Зайцев В.А., начальник ОКБ ОАО «НПП «Завод Искра».
Разработана базовая технология внутреннего монтажа устройств управления приемо-передающими модулями МПП-10 и МПП-9 производства ОАО «НПП «Завод Искра», входящими в состав радиолокационной активной фазированной антенной решётки (АФАР) Х-диапазона.

3. Современные технологии в конструировании экранов РЭС. Докладчик - Ткаченко А.А. студент УлГТУ, научный руководитель - Фокин О.С., доцент УлГТУ.

Предложено при проектировании электромагнитных экранов использовать в качестве рабочего документа принципиальную схему системы экранирования с обязательным выделением помехообразующих и излучающих элементов с оценкой уровня помех, а также помехозависимых элементов с указанием допустимых значений ЭДС помех и степени необходимого ослабления указанных помех. Указанная схема взаимной связи элементов и узлов последовательно ведется на протяжении всей работы и изменяется по мере достижения результатов на различных этапах проектирования.
6 декабря было проведены заседания двух секций
На секции «Квантово-оптические эффекты в конденсированных средах» был заслушан1 доклад, с которым выступил доцент УлГПУ Алтунин К.К. Он же представил 4 своих стендовых доклада, в которых в качестве соавторов были записаны студенты, отсутствовавшие на заседании секции.
Остальные 13 докладчиков не явились
Было принято решение по этой секции не отмечать лучшие доклады.

На секции «Физические исследования и разработки школьников» заслушано три доклада согласно программе школы-семинара.
Были признаны лучшими доклады:

1. Исследование физико-химических свойств минерала ШУНГИТА.

Докладчик - Муравьёв Е.С., соавтор - Сеначин Н.Ю., учащиеся 8А класса, лицей ФМИ №40 при УлГУ, ИТГ «Солярис», научный руководитель – Иванов И.П., педагог дополнительного образования лицея ФМИ №40 при УлГУ, руководитель ИТГ«Солярис».
Ребята выполнили комплексное исследования минерала, который в последнее время начинает активно применяться для фильтрации воды - шунгита. Работа была выполнена ими на современном оборудовании УлГУ.

Выяснилось, что в исследованном ими образце шунгита, помимо всего прочего, имеется мышьяк, причём в количествах, в 86 раз превышающих те, о которых заявляется в имеющихся у нас результатах других исследователей.
Также ребята, сколько ни пытались, не обнаружили в воде, обработанной шунгитом, знаменитых фуллеренов:
По результатам был сделан вывод, что до проведения более детальных исследований не рекомендуется использовать шунгит в фильтрах для питьевой воды.

Егор Агафонов и Салават Садртдинов за образцом шунгита

2. Механизмы П.Л.Чебышева на уроках физики. Докладчики Марукян И.А., Концевой В.В., курсанты ФКГОУ «Ульяновское гвардейское суворовское военное училище МО РФ»
Доклад содержал сведения о научные трудах П.Л.Чебышева во всех областях математики и прикладной механики. Была продемонстрирована модель механизма П.Л.Чебышева для преобразования вращательного движения в качательное из наборов Лего MINDSTORMS как наглядное пособие для уроков физики.

Заключительным докладом секции и всей школы-семинара был доклад старшего научного сотрудника УФИРЭ, к.т.н. Тетнева Геннадия Сергеевича «Физика и математика - гарантия стабильной уверенной работы по любой специальности, долгой активной жизни»:
Основные тезисы доклада:

Есть люди - как бы посланные в этот мир для того, чтобы показать нам – живущим с ними рядом, неистощимые возможности человеческого организма, человеческого разума, человеческого духа.

Именно такие мысли посещают, когда знакомишься с жизнью и достижениями выдающихся советских и российских ученых и конструкторов - долгожителей

Человеческое общество непрерывно изменяется. Изменяется экономический и политический строй, вместе с этим - идеология, законодательство. Даже климат меняется. Неизменными остаются только базовые науки – математика, физика.

В жизни нередко бывает, что для продолжения плодотворной работы человеку может потребоваться или захочется сменить вид деятельности, профессию. Наиболее успешно это получается у людей, имеющих базовое физико-математическое образование. На этой базе можно быть не только инженером, научным работником. Можно стать успешным государственным и финансовым деятелем, знаменитым писателем, композитором, артистом.
Такие мысли приходят в голову, когда знакомишься с жизнью известных всей России людей, получивших в молодые годы инженерное образование.
Доклад вызвал обширную дискуссию. С одной стороны, в среде присутствующих в зале учёных вызвал положительный отклик сам пафос выступления Геннадия Сергеевича, призыв получать физико-математическое образование, как тот вид образования, который формирует логическое, системное мышление и позволяет успешно работать в различных сферах, а в случае работы по специальности – ещё и долголетие.
Однако были и замечания. Дело в том, что, в качестве примеров, в работе приводились отнюдь не рядовые учёные и, к тому же, жившие в СССР, где профессия учёного имела высокий авторитет. Исследованные учёные имели высокий социальный статус, уровень жизни, питание, медицинское обеспечение и т.п. Не с этим ли связано их долголетие?
В ходе дискуссии приводились данные зарубежных исследователей, которые также свидетельствовали о том, что учёные живут дольше, чем в среднем по популяции, примерно на 10 лет. Однако, в развитых зарубежных странах учёные также имеют высокий социальный статус. Этот фактор может влиять на долголетие.
Поэтому, интересный вопрос, поднятый в докладе, нуждается в продолжении исследования – сравнения процента долгожителей среди учёных (включая и рядовых учёных) и среди представителей других профессий, а также с процентом по всей популяции и т.п.

Оргкомитет 16-ой научной школы семинар «Актуальные проблемы физической и функциональной электронике» ПОСТАНОВИЛ:
Наградить доклады, признанные лучшими, Дипломами I и II степеней соответственно, а также наградить авторов докладов, отмеченных Дипломом I-й степени, денежными призами.