Фундаментальные исследования в области интеллектуальных систем управления, навигации и связи

Объектом научного проекта фундаментального характера являются наноматериалы на основе углеродных нанотрубок, арсенида галлия, цирконата титаната свинца, оксида цинка, кремний-углеродных пленок, оксида ванадия для создания энергоэффективной элементной базы микро- и наноэлектроники, устройств сенсорики, преобразования энергии и нейроморфных систем, а также ионосфера, знание параметров которой необходимо для обеспечения информацией о ее состоянии современных систем наземной и космической связи. Цель работы – разработка фундаментальных основ технологий синтеза функциональных наноматериалов для энергоэффективной элементной базы микро- и наноэлектроники, устройств сенсорики, преобразования энергии и нейроморфных систем, а также разработка системы, включающей алгоритмы и программы для сбора и обработки данных вертикального, наклонного, внешнего спутникового и трансионосферного зондирования, с последующей интерпретацией этих данных для выявления, объяснения и моделирования обнаруженных эффектов, связанных с состоянием космической погоды. В результате выполнения НИР достигнуты следующие результаты: 1. Разработаны методы формирования наноразмерных материалов заданного состава и управляемой толщины на основе цирконата-титаната свинца и оксидов олова и цинка для формирования гетероструктур. Проведены исследования физико-химических, электро-физических, фотовольтаических и адсорбционных свойств тонких пленок и наноструктур цирконата-титаната свинца, оксидов олова и цинка и гетероструктур на их основе. 2. Разработаны лабораторные образцы сенсоров контроля содержания веществ в воздушной среде, фоточувствительных элементов на основе гетероструктур с применением разработанных материалов. 3. Разработана технология синтеза наноструктурированных материалов на основе оксидов переходных металлов, распределенных в органической и/или неорганической матрицах с применением химических технологий для создания сенсоров газов и электрохимических конденсаторов с улучшенными характеристиками. 4. Установлены физико-химических закономерности влияния технологических режимов синтеза на свойства наноструктурированных пленок на основе оксидов переходных металлов, распределенных в органической и/или неорганической матрицах. 5. Проведено исследование процессов формирования высоскоаспектных наноразмерных структур углерода и вольфрама методом ионно-стимулированного осаждения из газовой фазы для создания автоэмиссионных катодов. 6. Исследованы электрические характеристики высокоаспектных наноразмерных структур углерода и вольфрама, сформированных методом локального ионно-стимулированного осаждения, и проведена оценка влияния на них размерных эффектов. 7. Проведено исследование физико-химических процессов эпитаксиального синтеза перспективных наноматериалов на основе нанопроволок А3В5. 8. Установлены закономерности влияния режимов и параметров массивов нанопроволок А3В5 на их функциональные характеристики и общие свойства наноматериалов на их основе. 9. Изготовлены экспериментальные образцы ориентированных углеродных нанотрубок с контролируемыми параметрами. 10. Разработаны конструкция и технологический маршрут изготовления чувствительного элемента сенсора газов на основе углеродных нанотрубок. 11. Разработана модель процесса формирования пучков упругодеформированных УНТ под действием внешнего электрического/механического воздействия. Исследование закономерности влияния геометрических параметров пучков УНТ на величину поверхностного потенциала на их вершинах. 12. Установлены закономерности влияния скорости, амплитуды и частоты приложения нагрузки на величину тока и поверхностного потенциала, генерируемых при деформации массива ориентированных УНТ. 13. Исследованы закономерности формирования тонких пленок оксидов металлов для элементов нейроморфных систем. 14. Разработана технология формирования и исследованы свойства мемристорных структур на основе тонких пленок оксидов металлов. 15. Проведена обработка данных наблюдения ионосферных параметров foF2, hmF2, на МНЧ высокоширотных трассах. 16. Проведено тестирование современных моделей ионосферы по данным ВЗ российских высокоширотных ионозондов. 17. Выполнено исследование связи поведения полного электронного содержания ТЕС с максимальными наблюдаемыми частотами на различных трассах. 18. Выявлены связи количественной полного электронного содержания и максимальных наблюдаемых частот с такими параметрами космической погоды, как АЕ, Dst, IМF. 19. Проведена оценка возможности использования прогноза параметров космической погоды для прогноза условий распространения радиоволн 20. На основе сбора и обработки данных отечественных и зарубежных бортовых ионозондов представлены результаты обработки данных и анализа условий, при которых возникают неоднородности различных масштабов. 21. Выполнено описание эксперимента и разработка программы наблюдений. 22. Проведено моделирование N(h)-профиля, соответствующего экспериментальному значению ТЕС и представлены результаты сравнения модельных и экспериментальных N(h)-профилей. 23. Даны рекомендации по улучшению модели верхней ионосферы.