УДК 548.24

THE INFLUENCE OF THE THERMO-CHEMICAL TREATMENT ON THE OPTICAL PROPERTIES OF YAG:Cr,Mg AND GGG:Cr,Mg EPITAXIAL FILMS

О. А. Buryy1,*, S. B. Ubizskii1, I. I. Syvorotka2, J. Shi3, K.-D. Becker3
1Lviv Polytechnic National University, Lviv, Ukraine
2R&D Institute for Materials, Scientific Research Company ‘Carat’, Lviv, Ukraine
3Institute of Physical and Theoretical Chemistry, Braunschweig University of Technology,
Braunschweig, Germany
*Semiconductor Electronics Department, Lviv Polytechnic National University, Lviv, Ukraine
© Buryy О. А., Ubizskii S. B., Syvorotka I. I., Shi J., Becker K.-D., 2014

The optical absorption spectra of YAG:Cr,Mg and GGG:Cr,Mg films are studied at in-situ conditions during high-temperature annealing in oxidizing and reducing atmospheres. The absorption spectra were measured in the range from 250 to 1500 nm at temperatures up to 1190 оС and the kinetics of absorption changes are registered at the wavelength of 450 nm. As it is shown, the oxidation of YAG:Cr,Mg films grown at low growth rates leads to increasing of the absorption in the visible region that caused by recharging of chromium ions, whereas the reduction of YAG:Cr,Mg films leads to the backward process. On the contrary, the reduction of GGG:Cr,Mg films increases their absorption, at that the kinetics of reduction has got the complicate, non-monotonous character. At sufficiently low temperatures (~ 800 оС) the oxidation leads to the opposite changes of the spectra of GGG:Cr,Mg films, however, at higher temperatures the changes of gas environment do not cause the noticeable changes of the spectra and the absorption remains at the sufficiently high level. The YAG:Cr,Mg film grown at higher growth rate demonstrates the behavior analogous to the one of GGG:Cr,Mg.
Key words: optical in-situ spectroscopy; oxidation and reduction kinetics; oxygen defects; yttrium-aluminium garnet; gadolinium-gallium garnet.

ВПЛИВ ТЕРМОХІМІЧНОЇ ОБРОБКИ НА ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ЕПІТАКСІЙНИХ ПЛІВОК YAG:Cr,Mg ТА GGG:Cr,Mg

О. А. Бурий1,*, С. Б. Убізський1, І. І. Сиворотка2, Дж. Ші 3, К.-Д. Беккер3
1Національний університет “Львівська політехніка”,
кафедра напівпровідникової електроніки
2Інститут матеріалів, Науково-виробниче підприємство “Карат”, Львів, Україна
3Інститут фізичної та теоретичної хімії, Технічний університет Брауншвейга,
Брауншвейг, Німеччина
*Національний університет “Львівська політехніка”,
кафедра напівпровідникової електроніки, Львів, Україна
© Бурий О. А., Убізський С. Б., Сиворотка І. І., Ші Дж., Беккер К.-Д., 2014

Спектри оптичного поглинання плівок YAG:Cr,Mg та GGG:Cr,Mg досліджувалися в режимі in-situ при високотемпературних відпалах в окисній та відновній атмосферах. Спектри поглинання вимірювалися в інтервалі від 250 до 1500 нм за температур до 1190оС, кінетичні криві зміни оптичної густиним реєструвалися на довжині хвилі 450 нм. Показано, що окислення плівок YAG:Cr,Mg, вирощених за нижчих швидкостей, веде до зростання оптичної густини у видимій області, що обумовлено поглинанням іонами хрому, тоді як відновлення плівок YAG:Cr,Mg веде до протилежного процесу. Навпаки, відновлення плівок GGG:Cr,Mg веде до зростання поглинання в цій області, при цьому кінетична крива зміни оптичної густини має складний, немонотонний характер. За істотно нижчих температур (~ 800оС) окислення веде до протилежних змін у спектрах поглинання плівок GGG:Cr,Mg, проте при вищих температурах зміна атмосфери відпалу не веде до помітних змін спектра і поглинання фіксується на достатньо високому рівні. Плівка YAG:Cr,Mg, синтезована при більшій швидкості, демонструє при відпалах поведінку, аналогічну до поведінки плівок GGG:Cr,Mg.
Ключові слова: оптична in-situ спектроскопія; кінетика окислення та відновлення; кисневі дефекти; ітрій-алюмінієвий гранат; гадоліній-галієвий гранат.

Література – 28.

УДК 621.382

МОДЕЛЮВАННЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРЕТВОРЕННЯ ДИФЕРЕНЦІЙНОГО СЕНСОРА ТЕМПЕРАТУРИ НА БІПОЛЯРНИХ ТРАНЗИСТОРАХ

З. Ю. Готра1, Р. Л. Голяка1, О. В. Бойко2
1Національний університет “Львівська політехніка”, кафедра електронних приладів
2 Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького,
кафедра медичної інформатики
 Готра З. Ю., Голяка Р. Л., Бойко О. В., 2014

Наведено алгоритм SPICE моделювання та оптимізації режимів роботи диференціального сенсора температури на біполярних транзисторах. Сигнальний перетворювач сенсора реалізовано за схемою диференціального каскаду. Виявлена істотна залежність чутливості сенсора від режимів роботи транзисторів диференціального каскаду. Показано, що домінуючим параметром, який впливає на стабільність інформативного сигналу різницевої температури, є опорна напруга на базових електродах транзисторів. Оптимальне значення опорної напруги перебуває в межах VREF0 = 1,20–1,25 В.
Ключові слова: сенсор температури, SPICE модель, диференціальна скануюча калориметрія, біомедична електроніка.

TRANSDUCER CHARACTERISTIC SIMULATION OF DIFFERENTIAL TEMPERATURE SENSOR ON BIPOLAR TRANSISTOR

Z. Yu. Hotra1, R. L. Holyaka1, O. V. Boyko2
1Lviv Polytechnic National University, Electronic Devices Department
2Danylo Halytsky Lviv National Medical University,
Department of medical informatics
 Hotra Z. Yu., Holyaka R. L., Boyko O. V., 2014

The SPICE simulation and optimization algorithm of a differential temperature sensor based on bipolar transistors is presented. The signal transducer of the sensor is implemented on a differential stage. A significant dependence of the sensor’s sensitivity from differential stage transistor modes is revealed. It is shown that the dominant parameter that affects informative signal of differential temperature is a reference voltage on transistors base electrodes. The optimum value of the reference voltage are within VREF0 = 1.20 V...1.25 V.
Key words: temperature sensor, SPICE model, differential scanning calorimeter, biomedical electronics.

Література – 15.

УДК 621.315.592

ОСОБЛИВОСТІ МАГНІТООПОРУ МІКРОКРИСТАЛІВ InSb ЗА КРІОГЕННИХ ТЕМПЕРАТУР

А. О. Дружинін, І. А.Большакова, І. П. Островський, Ю. М. Ховерко, Н. С. Лях-Кагуй
Національний університет “Львівська політехніка”,
кафедра напівпровідникової електроніки
 Дружинін А. О., Большакова І. А., Островський І. П., Ховерко Ю. М., Лях-Кагуй Н. С., 2014

Проведено дослідження магнітоопору ниткоподібних кристалів InSb з концентрацією домішки поблизу переходу метал-діелектрик в інтервалі низьких температур 4,2 – 77 К в полях з індукцією до 14 Тл. Встановлено наявність осциляцій Шубнікова-де-Гааза як в поперечному, так і в поздовжньому магнітоопорі, визначено період осциляцій 0,1 Тл-1, ефективну циклотронну масу електронів mс  0,14mо, концентрацію носіїв заряду 2,31017 см-3, фактор  30 та температуру Дінгла ТD= 14,5 К.
Ключові слова: ниткоподібні кристали, осциляції, поперечний і поздовжній магнітоопір, перехід метал-діелектрик, InSb.

FEATURES OF MAGNETORESISTANCE IN INSB MICROCRYSTALS AT CRYOGENIC TEMPERATURES

A. A. Druzhinin, I. A. Bolshakova, I. P. Ostrovskii, Yu. M. Khoverko, N. S. Liakh-Kaguy
Lviv Polytechnic National University,
Department of Semiconductor Electronics
© Druzhinin A. A., Bolshakova I. A., Ostrovskii I. P., Khoverko Yu. M., Liakh-Kaguy N. S., 2014

The study of the magnetoresistance in InSb whiskers with impurity concentration in the vicinity to the metal-insulator transition at low temperature range 4.2 – 77 K in fields with induction up to 14 T was conducted. The presence of Shubnikov-de Haas oscillations in both transverse and longitudinal magnetoresistance was observed. The following parameters of InSb whiskers were defined: period of oscillations 0,1 Т-1, cyclotron effective mass of electrons mс¬  0,14mо, concentration of charge carriers 2,31017 сm-3, g-factor  30 and Dingle temperature ТD = 14.5K.
Key words: whiskers, oscillations, transverse and longitudinal magnetoresistance, metal-insulator transition, InSb.

Література – 13.

УДК 621.315.592:539.213

ТЕРМОІНДУКОВАНІ КРИСТАЛІЗАЦІЙНІ ПРОЦЕСИ В ХАЛЬКОГЕНІДНИХ СТЕКЛАХ GE-GA-SE

Г. І. Клим1, О. Й. Шпотюк2, Б. Я. Кулик3
1Національний університет “Львівська політехніка”,
кафедра спеціалізованих комп’ютерних систем,
2Науково-виробниче підприємство “Карат”,
3Львівський національний університет імені Івана Франка
© Клим Г. І., Шпотюк О. Й., Кулик Б. Я., 2014

Досліджено термоіндуковані кристалізаційні процеси в халькогенідних стеклах 80GeSe2-20Ga2Se3 з використанням рентгенівської дифрактометрії, атомно-силової мікроскопії та позитронної анігіляційної спектроскопії. Показано, що спостережувані зміни в дефектній компоненті анігіляційного спектра під час відпалу свідчать про нуклеацію, яка супроводжується агломерацією пустот на початкових етапах термічного відпалу з подальшою структурною фрагментацією великих вільнооб’ємних пус¬тот у більшу кількість пустот меншого розміру за одночасної кристалізації фаз GeGa4Se, Ga2Se3 та GeSe2. Зважаючи на відхилення значень часу життя позитронів b від відповідних значень для компонентів GeSe2 та Ga2Se3, досліджувані стекла не можна класифікувати як типові псевдобінарні системи.
Ключові слова: халькогенідні стекла, кристалізація, позитронна анігіляція, відпал.

THERMALLY-INDUCED CRYSTALLIZATION PROCESSES IN GE-GA-SE CHALCOGENIDE GLASSES

H. I. Klym, O. I. Shpotyuk, B. Ya. Kulyk
1Lviv Polytechnic National University, Department of Computer Systems,
2Scientific Research Company “Carat”,
3Ivan Franko National University of Lviv
© Klym H. I., Shpotyuk O. I., Kulyk B. Ya., 2014

Thermally-induced crystallization processes in 80GeSe2-20Ga2Se3 glass caused by annealing at 380 °C for 10, 25, 50, 80 and 100 h are studied using X-ray diffraction, atomic force microscopy and positron annihilation lifetime spectroscopy. It is shown that observed changes in defect-related component in the fit of experimental lifetime spectra for annealed glasses testifies in a favour of structural fragmentation of larger free volume entities into smaller ones at crystallization of GeGa4Se, Ga2Se3 and GeSe2 phases with preceding nucleation and void agglomeration in the initial stage of annealing. Because of strong deviation in defect-free bulk positron lifetime b from corresponding additive values proper to boundary constituents, the studied 80GeSe2-20Ga2Se3 glasses cannot be considered as typical pseudo-binary systems.
Key words: chalcogenide glass, crystallization, positron annihilation, trapping, annealing.

Література – 13.

УДК 546.548

КРИСТАЛІЧНА СТРУКТУРА ЗМІШАНИХ КОБАЛЬТИТІВ-ФЕРИТІВ NDCO1-XFEXO3

О. В. Пекінчак, Л. О Василечко
Національний університет “Львівська політехніка”,
кафедра напівпровідникової електроніки
© Пекінчак О. В., Василечко Л. О., 2014

Методом порошкової дифракції рентгенівського випромінювання досліджено фазову та структурну поведінку змішаних кобальтитів-феритів неодиму NdCo1-xFexO3, одержаних твердофазним син¬тезом на повітрі при 1573 К. Встановлено утворення неперервного твердого розчину заміщення NdCo1xFexO3 із ромбічною структурою перовськиту типу GdFeO3 (просторова група Pbnm). Особливістю твердого розчину в системі NdFeO3-NdCoO3 є перетин параметрів елементарних комірок та утворення розмірно тетрагональних та кубічних структур при певних співвідношеннях Fe/Co. На основі аналізу структурних даних, встановлено вплив катіонного заміщення на ступінь деформації перовськитної структури NdCo1xFexO3.
Ключові слова: змішані кобальтити-ферити, перовськит, кристалічна структура, тверді розчини.

CRYSTAL STRUCTURE OF NEW MIXED COBALTITES-FERRITES NDCO1-XFEXO3

О. V. Pekinchak, L. O. Vasylechko
Semiconductor Electronics Department, Lviv Polytechnic National University
© Pekinchak O. V., Vasylechko L. O., 2014

Crystal structure of neodymium mixed cobaltites-ferrites NdCo1xFexO3, obtained by solid state reaction in air at 1573 K, has been studied by means of X-ray powder diffraction technique. Formation of a continuous solid solution NdCo1xFexO3 with orthorhombic perovskite structure of GdFeO3 type (space group Pbnm) has been revealed. Peculiarity of the NdCoO3–NdFeO3 system is a lattice parameter crossover and appearance of dimensionally tetragonal and cubic structures at certain Fe/Co ratios. Based on the analysis of structural parameters, an influence of the cation substitution on the deformation of the orthorhombic perovskite structure in the NdCo1xFexO3 series has been determined.
Key words: mixed cobaltites-ferrites, perovskite, crystal structure, solid solutions.

Література – 31.

УДК 321.396.6:658.018.2

МОДЕЛЮВАННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ВИГОТОВЛЕННЯ БІПОЛЯРНИХ ІНТЕГРАЛЬНИХ МІКРОСХЕМ

П. В. Тарадаха
Національний університет “Львівська політехніка”,
кафедра теоретичної радіотехніки і радіовимірювань
© Тарадаха П. В., 2014

Наведені технології побудови формалізованої, метематичної та комп’ютерної моделі технологічного процесу виготовлення біполярних інтегральних мікросхем, а також результати оптимізації цього процесу за критерієм мінімуму сумарних виробничих та експлуатаційних витрат.
Ключові слова: моделювання та оптимізація технологічних процесів, оптимізація технологічного процесу виготовлення біполярних інтегральних мікросхем.

MODELING AND OPTIMIZATION OF THE PROCESS OF MANUFACTURING BIPOLAR INTEGRATED MICROCHIPS

P. V. Taradakha
Lviv Polytechnic National University
Department of Theoretical Radioengineering and Radiomeasurements
© Taradakha P. V., 2014

Technologies of creation of the formalized, mathematical and computer model of technological process of manufacturing a bipolar integrated microchips are given. Results of optimization of this process on criterion of a minimum summary manufacturing and operational costs are given also.
Key words: modeling and optimization of technological processes, optimization of the technological process of manufacturing a bipolar integrated microchips.

Література – 7.

УДК 621.317.4

ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ СУПЕРПАРАМАГНІТНИХ НАНОЧАСТИНОК ЗА ЇХНЬОЮ МАГНІТНОЮ СПРИЙНЯТЛИВІСТЮ

С. Б. Убізський1, Л. П. Павлик1, О. А. Кравчук1, І. І. Сиворотка2, О. А. Бурий1,
П. П. Демченко1,3, Н. Є. Мітіна1, О. С. Заіченко1
1Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, Україна
2Науково-виробниче підприємство “Карат”, Львів, Україна
3Інститут фізики, Варшава, Польща
 Убізський С. Б., Павлик Л. П., Кравчук О. А., Сиворотка І. І., Бурий О. А., Демченко П. П.,
Мітіна Н. Є., Заіченко О. С., 2014

Запропоновано, обґрунтовано та експериментально перевірено спосіб визначення магнітного моменту та розмірів суперпарамагнітних наночастинок (СПНЧ) типу магнітне ядро-полімерна обо¬лонка, що широко використовуються у біомедичних технологіях, з вимірювань залежності їхньої нелінійної магнітної сприйнятливості від магнітного поля. Побудовано модель індукційного відгуку ансамблю СПНЧ на комбіновану дію гармонічного магнітного поля збудження та сталого поля змі¬щення, та проведений аналіз можливих способів визначення магнітного моменту та розміру наночастинок, а також параметрів розподілу цих величин. Експериментальна перевірка запропонованого способу здійснена на зразках СПНЧ з ядром із маґгеміту як у сухому вигляді, так і в колоїдній системі. Результати порівнюються з даними, отриманими іншими методами. Аналізуються та обговорюються переваги запропонованого методу, зокрема з погляду його придатності для рутинного експрес-контролю СПНЧ для біомедичних технологій.
Ключові слова: суперпарамагнітні наночастинки, наночастинки типу “ядро-оболонка”, магнітна сприйнятливість, індукційний відгук, ангармонічний відгук, феромодуляційний ефект.

DETERMINATION OF SUPERPARAMAGNETIC NANOPARTICLES PARAMETERS BY THEIR MAGNETIC SUSCEPTIBILITY

S. B. Ubizskii, L. P. Pavlyk, O. A. Kravchuk, I. I. Syvorotka, O. A. Buryy, P. P. Demchenko,
N. E. Mitina, O. S. Zaichenko
1Lviv Polytechnic National University,
2Scientific Research Company “Carat”, Lviv, Ukraine,
3Institute of Physics, Warsaw, Poland
 Ubizskii S. B., Pavlyk L. P., Kravchuk O. A., Syvorotka I. I., Buryy O. A., Demchenko P. P.,
Mitina N. E., Zaichenko O. S., 2014

For superparamagnetic nanoparticles (SPNP) of the “magnetic core-polymer shell” type which are widely used in biomedical technologies the method of determining their magnetic moment and size from measurements of dependence of the nonlinear magnetic susceptibility upon magnetic field is proposed, substantiated and tested. The model of the induction response of the SPNP ensemble on the combined action of the magnetic harmonic excitation field and permanent bias field is build and the analysis of possible ways to determine the magnetic moment and size of the nanoparticles as well as the parameters of the distribution of these variables is performed. Experimental verification of the proposed method implemented on samples of SPNP with maghemite core as in dry form and in colloidal systems. The results are compared with the data obtained by other methods. Advantages of the proposed method are analysed and discussed, particularly in terms of its suitability for routine express testing of SPNP for biomedical technology.
Key words: superparamagnetic nanoparticles, nanoparticles of “core-shell” type, magnetic susceptibility, inductive response, unharmonic response, ferromodulation effect.

Література – 28

УДК 548.0:535.5+537.2

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ АНІЗОТРОПІЇ ЕЛЕКТРООПТИЧНОГО ЕФЕКТУ НА ПРИКЛАДІ КРИСТАЛІВ LINBO3

О. В. Юркевич1, В. С. Андрущак1, І. М. Сольський2, А. В. Кітик3, А. С. Андрущак1
1 Національний університет “Львівська політехніка”, кафедра телекомунікацій,
2 Науково-виробниче підприємство “Карат”, Львів, Україна,
3 Ченстоховський технологічний університет, Ченстохова, Польща
© Юркевич О. В., Андрущак В. С., Сольський І. М., Кітик А. В., Андрущак А. С., 2014

На прикладі кристалів ніобату літію були проведені експериментальні дослідження просторової анізотропії лінійного електрооптичного ефекту. Для цього на вісьмох різних зразках прямого та Х/α (α = 10°, 23.3°, 36°, 46.8°, 54°, 66.7°, 80°) зрізів, вирізаних із однієї ростової булі кристала, були визначені для всіх можливих умов експерименту діючі ефективні величини як абсолютного електрооптичного коефіцієнта інтерферометричним методом, так і електроіндукованої зміни двозаломлення поляризаційно-оптичним методом вимірювання. Добре узгодження отриманих просторових розподілів лінійного електрооптичного ефекту із результатами проведеного аналітичного розрахунку відповідної анізотропії цього ефекту на основі вказівних поверхонь свідчить про достовірність експериментальних результатів та підтверджує перспективність інформаційної технології найефективнішого та стабіль¬нішого використання кристалічних матеріалів, розвинутої в попередніх роботах.
Ключові слова: лінійний електрооптичний ефект, просторова анізотропія, вказівна поверхня, кристалічні матеріали, ніобат літію.

EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF THE ELECTRO-OPTICAL EFFECT ANISOTROPY ON THE EXAMPLE OF LINBO3 CRYSTALS

O. V. Yurkevych1, V. S. Andrushchak1, I. M. Solskii2, A. V. Kityk3, A. S. Andrushchak1
1Lviv Polytechnic National University, Department of Telecommunications,
2Scientific Research Company “Carat”, Lviv, Ukraine
3Czestochowa University of Technology, Czestochowa, Poland
© Yurkevych O. V., Andrushchak V. S., Solskii I. M., Kityk A. V., Andrushchak A. S., 2014

The experimental studies of spatial anisotropy of linear electro-optical effect on the examples of lithium niobate crystals have been carried out. These experiments were performed on eight different samples of direct and X/α (α = 10°, 23.3°, 36°, 46.8°, 54°, 66.7°, 80°) cuts, which were cut from a single crystal boule. For all possible experimental conditions the effective values of absolute electro-optical coefficient using interferometric method as well as electro-induced change of birefringence using polarization-optical method were determined. Good agreement of obtained spatial distributions of linear electro-optical effect with the results of analytical calculations proves the reliability of experimental results and confirms the prospects of the information technology for the most efficient and more stable application of crystalline materials developed in our previous works.
Key words: linear electro-optical effect, spatial anisotropy, indicative surface, crystalline materials, lithium niobate
Література – 28.