Эксπир
Регистрация / Вход

Разработка квантовых сенсоров на основе карбида кремния и создание диагностического приборного комплекса для сканирующей магнитометрии и термометрии

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
14.604.21.0083
Досье недоступно
Организация
ФТИ им. А.Ф.Иоффе
Руководитель работ
Баранов Павел Георгиевич
Продолжительность работ
2014 - 2016, 30 мес.
Бюджетные средства
25 млн
Внебюджетные средства
6,5 млн

Создание новой продукции и технологий с целью создания конкретного образца (типа изделия, материала) или исследования особенностей его функционирования или применения

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Солтамов Виктор Андреевич

Этапы проекта

1
30.06.2014 - 31.12.2014
Исследованы различные по примесному составу кристаллы карбида политипа 6H, отличающиеся друг от друга степенью компенсации мелких донорных примесей акцепторными примесями. Образцы характеризовались различным соотношением показателя Nd - Na. 1) Nd-Na= 1Х10^19 см^-3; 2) 3Х10^18 см^-3; 3) 1Х10^18 см^. Обнаружены ОДМР-центры (оптически детектируемого магнитного резонанса), с высокой степенью зависимости параметра тонкой структуры от температуры кристаллической матрицы. По п. 1.7 ПГ: Определены исследовательские задачи, решение которых необходимо для создания сенсоров на основе парамагнитных оптически-активных центров в конденсированных средах, в том числе микро- и наноструктурах. По п. 1.8 ПГ: Разработаны подходы к проведению измерений температур и магнитных полей с использованием ОДМР-центров, рабочей концепции и блок-схемы макета Спектрометра. Разработанные подходы основаны на уникальных магнитооптических свойствах карбида кремния. Изменение интенсивности оптического отклика система в зависимости от величины и направление окружающих магнитных полей или температуры окружающей среды позволяет использовать данное рабочее тело в качестве сенсора, что лежит в основе разработанный блок-схемы спектрометра. По п. 1.9 ПГ: Разработана программное обеспечение для регистрации спектров по оптическому каналу Спектрометра. Программная документация на программное обеспечение включена в отчетную документацию по проекту
Развернуть
2
01.01.2015 - 30.06.2015
Создание и идентификация ОДМР-центров в карбиде кремния, в том числе:
- Создание ОДМР-центров в карбиде кремния путем облучения кристаллов частицами высоких энергий различными флюенсами.
- Регистрация и анализ спектров фотолюминесценции облученных кристаллах карбида кремния.
-Последовательный отжиг карбида кремния для создания ОДМР-центров нужного типа в высоких концентрациях.
  Исследования облученных и отожженных образцов карбида кремния методами фотолюминесценции для определения оптимальных параметров облучения/отжига, приводящих к формированию ОДМР-центров в карбиде кремния.
  Изготовление экспериментальных образцов карбида кремния с нормальным и измененным изотопным составом, содержащих ОДМР-центры в заданной концентрации для настройки и калибровки Спектрометра
Разработка Спектрометра, в том числе основных принципов интеграции основных модулей, входящих в состав Спектрометра.
Реализация мероприятий по достижению показателей Подведение итогов этапа ПНИ и разработка отчетной документации.
Развернуть
3
01.07.2015 - 31.12.2015
Исследованы облученные и отожженные образцы карбида кремния методами фотолюминесценции для определения оптимальных параметров облучения/отжига, приводящих к формированию ОДМР-центров в карбиде кремния. Изготовлены экспериментальные образцы карбида кремния с нормальным и измененным изотопным составом, содержащих ОДМР-центры в заданной концентрации для настройки и калибровки Спектрометра. Проведена разработка Спектрометра, в том числе основных принципов интеграции основных модулей, входящих в состав Спектрометра. Проведен отбор ОДМР-центров (оптически-детектируемый магнитный резонанс), оптимальных для целей магнитометрии и термометрии, в том числе: определена степень оптической поляризации ОДМР-центров в карбиде кремния. Разработаны схемы оптического выстраивания ОДМР-центров в карбиде кремния. Исследованы основные характеристики ОДМР-центров в карбиде кремния, необходимые для создания на их основе сенсоров температуры. Проведена оценка чувствительности ОДМР-центров в карбиде кремния к изменениям температуры на основании анализа сдвига резонансных линий в зависимости от температуры. Изготовлен макет Спектрометра.
Развернуть
4
01.01.2016 - 30.06.2016
Проведены исследования основных характеристик оптически-детектируемых магнитных резонанс-центров в карбиде кремния, необходимого для создания на их основе сенсоров магнитных полей. Проведены исследования релаксационных спиновых характеристик ОДМР-центров в карбиде кремния c природным содержанием изотопов и обогащённых изотопами с нулевым ядерным спином (28Si или 30Si). Выполнена оценка чувствительности ОДМР-центров в образцах карбида кремния с природным содержанием изотопов кремния и углерода к величинам магнитных полей, выполнена оценка чувствительности ОДМР-центров в изотопно-модифицированных образцах карбида кремния, обогащенных изотопом с нулевым ядерным спином, к величинам магнитных полей. Разработана лабораторная методика настройки и калибровки макета спектрометра.
Развернуть
5
01.07.2016 - 31.12.2016
Разработаны лабораторные методики изготовления сенсоров магнитных полей и температуры в виде образцов карбида кремния, содержащих центры, для магнитометрии и термометрии. Разработана технология создания наноразмерных кристаллов 6H-SiC. Отработана методика введения центров в наноразмерные кристаллы SiС. Получены размеры кристаллов от 600 нанометров до 60 нанометров. Разработан проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Разработка спектрометра для квантовой магнитометрии и термометрии».
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы"

Программное мероприятие

1.2 Проведение прикладных научных исследований для развития отраслей экономики
Продолжительность работ
2014 - 2015, 18 мес.
Бюджетные средства
9,4 млн
Организация
МИЭТ
профинансировано
Продолжительность работ
2014 - 2015, 18 мес.
Бюджетные средства
9,4 млн
Организация
ФГАОУ ВО НИ ТПУ
профинансировано
Продолжительность работ
2014 - 2016, 30 мес.
Бюджетные средства
25 млн
Организация
ИБМХ
профинансировано
Тема
Конкурсный отбор двухлетних прикладных научных исследований, направленных на создание продукции и технологий, по приоритетному направлению "Науки о жизни" в рамках мероприятия 1.2 Программы.
Продолжительность работ
2014 - 2015, 18 мес.
Бюджетные средства
300 млн
Количество заявок
85
Тема
Конкурсный отбор трехлетних прикладных научных исследований, направленных на создание продукции и технологий, по приоритетному направлению "Науки о жизни" в рамках мероприятия 1.2 Программы.
Продолжительность работ
2014 - 2016, 30 мес.
Бюджетные средства
780 млн
Количество заявок
233
Тема
Конкурсный отбор двухлетних прикладных научных исследований, направленных на создание продукции и технологий, по приоритетному направлению «Индустрия наносистем» в рамках мероприятия 1.2 Программы.
Продолжительность работ
2014 - 2015, 18 мес.
Бюджетные средства
300 млн
Количество заявок
105
Тема
Конкурсный отбор трехлетних прикладных научных исследований, направленных на создание продукции и технологий, по приоритетному направлению «Индустрия наносистем» в рамках мероприятия 1.2 Программы.
Продолжительность работ
2014 - 2016, 30 мес.
Бюджетные средства
780 млн
Количество заявок
249
Тема
Конкурсный отбор двухлетних прикладных научных исследований, направленных на создание продукции и технологий, по приоритетному направлению «Информационно-телекоммуникационные системы» в рамках мероприятия 1.2 Программы.
Продолжительность работ
2014 - 2015, 18 мес.
Бюджетные средства
200 млн
Количество заявок
87