CC BY
12Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокосмической отрасли
1000
Energy ieV) Energy (eV)
Samples with different temperature while deponing QDs (left) and PIN structures with different Sb content in GaAsSb SRL (right).
Дж. Кубистова Чешский технический университет, Чешская Республика, Прага
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СТРУКТУРЫ С КВАНТОВЫМИ ПРИМЕСЯМИ InGa/GaAs
Рассмотрены свойства образцов с квантовыми примесями (QD), которые способны перемещать люминесцентный максимум в телекоммуникационный режим, повышая его интенсивность и сужая полную ширину на полувысоте (FWHM). Были измерены различные параметры образцов с квантовыми примесями, проведены наблюдения за их влиянием на люминесцентный сдвиг в заданном направлении. Выявлена важность покрытия образцов с квантовыми примесями слоем уменьшения напряжения GaAsSb. Данный слой влияет на локализацию дырок, способствует их перекрытию действием волны в зависимости от содержания Sb в слое для уменьшения напряжения, оказывает содействие достижению волной длины 1300 nm.
© Kubistova J., 2011
УДК 541.18,541.183,541.572
М. П. Анисимов, Е. Г. Фоминых Конструкторско-технологический институт научного приборостроения Сибирского отделения Российской академии наук, Россия, Новосибирск
МОДЕЛИРОВАНИЕ АЭРОЗОЛЕОБРАЗОВАНИЯ В ПАРО-ГАЗОВЫХ СИСТЕМАХ (обзор)*
Приводится обзор современного состояния и ограничений теории нуклеации. Предлагается создание базы данных элементарных поверхностей скорости нуклеации, из которых с привлечением компьютерных методов можно строить поверхности скоростей для любой практически значимой системы.
В атмосфере замкнутых помещений, равно как и в атмосфере промышленного города, также в атмосфере других объектов, а если глобально, то в атмосфере Земли, достаточно часто возникает аэрозолеобразова-ние из пересыщенных паров. Модель нуклеации в достаточно общем случае должна включать данные о потоках солнечной радиации (включая потоки частиц на земной шар) и отраженную часть этого потока, информацию о собственно атмосфере, гидросфере, литосфере, биосфере, включая человека и результаты антропогенной деятельности. Сложное взаимодействие далеко неполного перечня перечисленных здесь элементов порождает необъятное количество связей, которые должны найти отражение в математической постановке задачи. Эта необъятность усложняется рядом неопределенных на количественном, а то и качественном уровнях эффектов, что делает очевидной необходимость введения упрощающих предположений, которые
позволяют согласовать объем задачи с возможностями современной вычислительной техники [1; 2].
Данный обзор имеет целью дать представление о достижениях в современных исследованиях кинетики зародышеобразования и перспективности использования современных эмпирических и теоретических результатов в моделях нуклеации в паро-газовой среде. Общее представление о состоянии теории и экспериментов по нуклеации можно получить из обзора [3]. Законченный вид теории нуклеации придали Зельдович [4] и Френкель [5]. Теория в виде, сформулированном этими авторами, стала называться «классической теорией нуклеации».
Для достижения согласия теории и эксперимента необходимо преодолеть ряд проблем фундаментального характера, не имеющих решения до настоящего времени.
*Работа выполнена при частичной поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант № 11 -03-00049-а
Решетневскце чтения
Нулевым пределом для скоростей нуклеации являются линии межфазных равновесий на соответствующих диаграммах [3]. Отсюда легко понять, что успех создания теории нуклеации определенно зависит от успехов в построении из первых принципов теории равновесия фаз. Предсказание (построение) количественных диаграмм фазовых равновесий из первых принципов остается до настоящего времени нерешаемой задачей. Отсюда следует, что построение общей теории нуклеации следует ожидать только после существенного прогресса в теоретическом описании динамики многих тел и построения общей (непараметрической) теории диаграмм фазовых равновесий. Приближение среднего поля и популярное в последнее время приближение функционала плотности не дают достаточную базу для построения теории нуклеации из первых принципов [3].
В настоящее время можно надеяться только на создание параметризаций для классов систем, имеющих приводимые диаграммы фазовых равновесий [6]. Одной из актуальнейшей задач сегодняшнего дня является критический анализ наборов аксиоматических утверждений, используемых для интерпретации экспериментальных данных, и пересмотр допущений для теоретических построений. Однако в настоящее время существуют только предпосылки для такого анализа. Создание полного набора аксиоматических утверждений, достаточных для построения замкнутой теории нуклеации, будет оставаться актуальной задачей на достаточно долгую перспективу.
Из упомянутой выше связи поверхностей скорости нуклеации и диаграммам фазовых равновесий, с очевидностью следует существование двух поверхностей скорости нуклеации в окрестности тройной точки [7]. Две линии равновесий порождают две поверхности скоростей нуклеации, т. е. поверхность скоростей нуклеации в окрестности тройной точки двухслойна. Использование одноканальной версии теории является ошибочным для описания, например, скоростей зародышеобразования паров воды в окрестности тройной точки, где реализуется два канала нуклеации (или две поверхности скоростей нуклеации) [7].
В общем случае невозможно создать адекватную модель атмосферной нуклеации или модель нуклеа-ции в замкнутом технологическом объеме, поскольку размерность задачи существенно превышает размерность моделей, обычно применяемых в математических построениях явления. Весьма разумно выполнить серию лабораторных измерений скоростей нук-леации отдельных компонентов, присутствующих в атмосфере, представляющей практический интерес.
Полуэмпирическое построение поверхностей скорости нуклеации над диаграммами фазовых равновесий обнаруживают возможность разложения обычно сложной топологии поверхностей зародышеобразова -ния на элементарные, которых должны быть подкреплены надежными эмпирическими данными [8]. Сложением элементарных поверхностей, соответствующих элементарным диаграммам, на которые разлагаются сложные, наперед заданные диаграммы, позволяет, в принципе, получить поверхности скоростей нуклеации для любых сложных нуклеирующих систем. Ограничения могут возникнуть только из-за неполноты базы данных об элементарных поверхностях скоростей нуклеации. Многомерность результирующих поверхностей скорости нуклеации не поддается описанию с помощью современных версий теорий зародышеобразования. Создание библиотек топологий поверхностей скоростей нуклеации, подкрепленных систематическими измерениями скоростей заро-дышеобразования, является актуальнейшей проблемой сегодняшнего дня. Решение этой задачи будет основой для компьютерных предсказаний нуклеации в системах, имеющих значимость, например, для безопасности биообъектов, атмосферной нуклеации, нуклеации в замкнутых ограниченных пространствах различных технологий и т. д.
Библиографические ссылки
1. Марчук Г. И. Численные методы в прогнозе погоды. Л. : [б. и.], 1967,
2. Кондратьев К. Я., Поздняков Д. В. Аэрозольные модели атмосферы. М. : Наука, 1981.
3. Анисимов М. П. Нуклеация: теория и эксперименты // Успехи химии. 2003. Т. 72(7). C. 664-705.
4. Зельдович Я. Б. Теория образования новой фазы. Кавитация // ЖЭТФ. 1942. № 12. С. 525-538.
5. Френкель Я. И. Общая теория гетерофазных флуктуаций и предпереходных явлений // ЖЭТФ. 1939. Т. 12, № 8. С. 952-961.
6. Анисимов М. П., Фоминых Е. Г. Современные исследования нуклеации: эксперимент и полуэмпирические подходы // Химическая физика. 2010. Т. 29(1). С. 75-85.
7. Anisimova L., Hopke P. K., Terry J. Two channel vapor nucleation in the vicinity of the triple point // J. Chem. Phys. 2001. Vol. 114. № 22. P. 9852-9855.
8. Anisimov M. P., Hopke P. K. Nucleation rate surface topologies for binary systems // J. Phys. Chem. B. 2001. Vol. 105(47). P. 11817-11822.
M. P. Anisimov, E. G. Fominykh
Technological Design Institute of Scientific Instrument Engineering, Russian Academy of Sciences,
Siberian Branch, Russia, Novosibirsk
AN AEROSOL FORMATION MODELLING FOR VAPOR - GAS SYATEMS (Review)
Review of the current state and constrains of the present nucleation theories is presented. The data bases of the elementary nucleation rate surface libraries need to be collected. Using the computer techniques every complicate nucleation rate surface can be constructed using the elementary nucleation rate surfaces.
© AHHCHMOB M. n., OoMHHLix E. r., 2011
