ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ:

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ:
ИСТОЧНИКИ, СРЕДЫ, ПРИЕМНИКИ
Основатель
Петров Алексей Сергеевич, д.физ.-мат.н., профессор, заслуженный деятель науки и
техники СССР, лауреат премии Ленинского комсомола.
Руководитель научно-педагогического коллектива
Войцеховский Александр Васильевич, д.физ.-мат.н., профессор,
работник ВШ РФ.
заслуженный
Факультет, кафедра (лаборатория)
Радиофизический факультет, кафедра квантовой электроники и фотоники.
Направления научных исследований научно-педагогического коллектива
– Теоретические и экспериментальные исследования фотоприемных устройств
инфракрасного диапазона на основе многослойных полупроводниковых структур,
включая наноразмерные структуры.
– Физические основы взаимодействия мощных пучков ионов и электронов с
фоточувствительными полупроводниковыми материалами и структурами на их
основе.
– Моделирование динамики нелинейных явлений в оптических системах
(синергетический подход).
– Физика СВЧ неразрушающих методов контроля параметров полупроводниковых
материалов и структур.
– Исследование взаимодействия оптического излучения с газовыми средами и
создание информационно-поисковых систем по оптике газовых сред.
– Разработка и исследование систем оптического мониторинга на основе
фотоприемных устройств ИК-диапазона.
По рубрикатору ГРНТИ
29.31.27 – Взаимодействие оптического излучения с веществом.
47.33.33 – Оптоэлектронные приборы.
По рубрикатору ВАК
01.04.10. – Физика полупроводников.
01.04.05 – Оптика.
Направления подготовки инженеров, бакалавров и магистров
511500 – Радиофизика.
654000 – Оптотехника.
Состав коллектива
Всего – 41, в том числе:
заслуженных деятелей науки и лауреатов государственных премий – 4,
докторов наук – 7,
кандидатов наук – 26.
Ведущие представители коллектива
Солдаткин Николай Петрович, д.техн.н., с.н.с.
Коханенко Андрей Павлович, д.физ.-мат.н., с.н.с.
Войцеховская Ольга Кузьминична, д.физ.-мат.н., профессор.
Медведев Юрий Васильевич, д.физ.-мат.н., профессор.
Тюльков Геннадий Иванович, д.физ.-мат.н., профессор.
История становления научно-педагогического коллектива
Научная школа по взаимодействию излучения с веществом исторически связана с
работами профессора радиофизического факультета ТГУ А.Б. Сапожникова,
изучавшего нелинейные радиоэлектронные системы. Исследования в этом
направлении были продолжены в начале 1950-х гг. его аспирантами:
Э.С. Воробейчиковым, В.Н. Детинко, Ф.М. Клементьевым, которые получили ряд
новых результатов в области синхронизации генераторов различных типов под
воздействием внешних гармонических сигналов и процессов резонансного поглощения
радиоволн в различных средах.
Защитив в 1954 г. кандидатскую диссертацию, В.Н. Детинко углубился в
начинавшую складываться тогда полупроводниковую электронику, ставшую с 1955 г.
одним из направлений НИР Сибирского физико-технического института. Под
руководством В.Н. Детинко с 1959 г. развернулись исследования параметрических
усилителей сверхвысоких частот, позволившие осуществить новый перспективный
режим усиления, названный модуляционным, глубокое понимание физических
механизмов которого привело в будущем к идее экстраполировать полученные
результаты на оптический диапазон.
Одним из наиболее талантливых учеников В.Н. Детинко, выпускником
радиофизического факультета ТГУ (1960 г.) А.С. Петровым была выполнена
дипломная работа по изучению модуляционного режима широкополосных
параметрических усилителей. Успешным итогом этой работы стала защита
А.С. Петровым кандидатской диссертации в 1964 г. и в дальнейшем реализация идеи
применения СВЧ полей для исследования фотоэлектрических явлений в
полупроводниках.
С этой целью было предпринято изучение физических и технических вопросов
разработки высокочувствительных приемников оптического диапазона, в которых
фоточувствительный полупроводниковый элемент помещался в СВЧ поле
запредельного резонатора. Кроме того, проводились работы по исследованию
модуляции лазерного излучения с помощью электрооптических кристаллов. В них
принимали участие сотрудники лаборатории электроники СФТИ, преподаватели и
аспиранты кафедры радиоэлектроники (открытой в 1960 г. и переименованной в
1970 г. в кафедру квантовой электроники) РФФ ТГУ. За цикл исследований по
созданию фотодетекторов инфракрасного диапазона группа научных работников
СФТИ,
возглавлявшаяся
А.С. Петровым
(Ю.В. Медведев,
Н.П. Солдаткин,
Г.И. Тюльков и др.) в 1972 г. была удостоена премии Ленинского комсомола.
С начала 1970-х гг. в рамках лаборатории квантовой электроники СФТИ
(открытой в 1970 г.) под руководством Петрова А.С. продолжались научноисследовательские работы по изучению фотоэлектрических и флуктуационных
явлений в полупроводниковых структурах и приборах. Тем самым была заложена
теоретическая, инженерно-физическая и технологическая база для создания различных
типов приёмников оптического излучения. Эти результаты были систематизированы и
обобщены в докторской диссертации А.С. Петрова (1975 г.) и в кандидатских
диссертациях его учеников, преимущественно выпускников РФФ ТГУ
(А.В. Войцеховский, Ю.В. Медведев, Н.П. Солдаткин, Г.И. Тюльков, В.А. Табарин,
ставшие впоследствии докторами наук, и другие).
В работах, продолженных учениками А.С. Петрова, исследованы процессы
генерации-рекомбинации носителей заряда, фотопроводимости в классических
полупроводниках германия и кремния, полупроводниках, легированных глубокими
примесями, узкозонных полупроводниковых соединениях. К этой группе работ
относятся исследования по созданию методов неразрушающего контроля параметров
полупроводниковых материалов, а также способов детектирования ионизирующих
ядерных излучений с высокой разрешающей способностью. Логичным этапом
развития этого направления стала разработка автоматизированных установок для
контроля полупроводниковых материалов и приборов, широко внедрённых в
организациях отечественной электронной промышленности.
В 1982 г. А.С. Петров становится проректором по научной работе ТГУ (и
занимает эту должность до 1989 г.). Заведующим кафедрой квантовой электроники
радиофизического факультета госуниверситета (по совместительству зав.
лабораторией фотоэлектроники СФТИ (с 1988 г.), а затем зав. отделом
радиоэлектроники СФТИ (с 1996 г.) был избран Войцеховский А.В., который
продолжил
исследования
по
проблеме
взаимодействия
излучения
с
полупроводниковыми материалами и успешно защитил в 1984 г. диссертацию на
соискание ученой степени доктора физико-математических наук.
Им сформировано новое научное направление: радиационная физика узкозонных
полупроводниковых соединений и фотоэлектрических структур на их основе. Оно
включает в себя закономерности радиационных воздействий на сложные
полупроводниковые соединения, физические основы элементов радиационной
технологии получения фоточувствительных материалов и структур с заданными
параметрами, а также создание опытных образцов фотоприемников ИК-излучения для
активных и пассивных оптических систем различного назначения. Не менее важным
результатом является развитие физических представлений об электронных процессах
на границах раздела диэлектрик-узкозонный полупроводник, разработка и
исследование приборных структур типа металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) на
основе узкозонных полупроводниковых соединений и создание фоточувствительных
МДП-датчиков излучения для регистрации слабых световых потоков. По
вышеприведенной тематике защищены докторские диссертации В.Н. Давыдова и
А.П. Коханенко.
В настоящее время основное внимание уделяется исследованиям свойств
многослойных полупроводниковых структур, включая гетеропереходы, сверхрешетки
и квантовые ямы, созданные методом молекулярно-лучевой эпитаксии, и разработке на
их основе многоэлементных приемников излучения. Продолжается разработка
физических основ новейшей технологии изготовления матричных поверхностнобарьерных приемников ИК-диапазона на основе силицидов металлов и сплавов
германия-кремния с помощью мощных импульсных пучков ионов и электронов
наносекундной длительности.
Параллельно ведутся работы по синтезу и применению сложных
полупроводниковых соединений со специальными оптическими свойствами
(Егоров Ю.П., Малиновская Т.Д.), по применению фотоприемных устройств в
оптических системах лазерного зондирования атмосферы и мониторинга окружающей
среды (Солдаткин Н.П. и Табарин В.А.), а также в тепловизионных системах и
оптических приборах различного назначения (Войцеховский А.В., Коханенко А.П.).
С начала 1990-х гг. развёрнуты исследования процессов в нелинейных
оптических кольцевых системах на основе представлений и математических методов
синергетики. В частности, изучаются
условия возникновения в них
детерминированного хаоса и пути применения его в информационной оптике (доцент
Б.Н. Пойзнер), а также исследования в области оптики неоднородных газовых сред и
разработке автоматизированных информационных систем, включающих приемники,
источники
излучения и
среды
распространения излучения (профессор
Войцеховская О.К.).
На кафедре квантовой электроники и фотоники и базовом научном отделе
радиоэлектроники СФТИ, территориально расположенных в одном корпусе, создан
единый научно-педагогический комплекс, включающий студентов, аспирантов,
преподавателей университета и научных сотрудников Сибирского физикотехнического института. Обучение и научная работа студентов проходит в едином
научно-педагогическом коллективе с использованием для педагогических и научных
целей современного оборудования. При этом подготовка специалистов, магистров и
аспирантов проводится в научных группах под руководством профессоров, докторов
наук, определяющих лицо школы в настоящее время.
Основные научные результаты, полученные в течение последних пяти лет
Созданы основы радиационной физики узкозонных полупроводниковых
соединений,
включая
радиационное
дефектообразование
и
радиационностимулированную диффузию примеси. Разработаны элементы технологии,
радиационной модификации и ионной имплантации полупроводниковых соединений
для создания высокочувствительных фотоприемников ИК-диапазона.
Разработаны физические принципы построения ИК-фотоприемников на основе
узкозонных полупроводников и поверхностно-барьерных структур силицид кремниякремний, сплава германий-кремний.
Подготовлена
версия
информационно-поисковой
системы
HOTGAS,
осуществляющей генерацию баз данных по параметрам спектральных линий оксида
углерода, водяного пара и углекислого газа в диапазоне температур 300–3000 К с
последующим расчетом спектральных характеристик газов.
Разработаны модели и программное обеспечение для исследования сложной
динамики двумерных кольцевых нелинейных систем с запаздыванием, в частности, для
разработки новых оптических способов скрытой передачи информации.
Созданы комплексы приборов и систем оптического мониторинга окружающей
среды на базе фотоприемных устройств ИК-диапазона.
Созданы приборы бесконтактного контроля параметров полупроводниковых
материалов и структур для электронной промышленности.
Разработан действующий прототип программного комплекса (Beams) для
проведения
численного
моделирования
процессов,
происходящих
при
высокоинтенсивном воздействии на твердое тело импульсных и непрерывных потоков
заряженных частиц (ионов, электронов) и фотонов.
Важнейшие публикации коллектива
Монографии – 10, учебники – 15, в т.ч. с грифом министерства – 2, статьи – 292, в т.ч.
в центральных журналах – 68.
1. Tarasenko V.F., et al. UV and VUV exilamps excited by glow, barrier and capacity discharges //
J.Appl.Phys.A. 1999. Vol. 69, № 7. P. 327329.
2. Voitsekhovskaya O.K., Aksenova E.N. and Shatrov F.G. Influence of CO2-laser linewidth on
the measured absorption coefficients of water vapor and ammonia // Appl. Opt. 1999. Vol. 38,
№ 12. Р. 23372341.
3. Войцеховский А.В., Волошин В.О., Гольман М.Б., Коханенко А.П. Радиационная физика
узкозонных полупроводников. Алматы: Изд-во “Гылым” (Наука), Казахстан, 1998. 165 с.
4. Войцеховский А.В., Давыдов В.Н. Фотоэлектрические МДП-структуры из узкозонных
полупроводников. Томск: Радио и связь, 1990. 328 с.
5. Войцеховский А.В., Коротаев А.Г., Коханенко А.П. Электрон-позитронная аннигиляция в
узкозонных полупроводниках Hg 1-xCdx Te // Изв. вузов. Физика. 1995. Т. 38, вып. 10.
С. 321.
6. Войцеховский А.В., Кульчицкий Н.А., Мельников А.А. Полупроводниковые
сверхрешетки: свойства, применение: Изд-во МГИРЭА, Москва, 2000. 80 с.
7. Войцеховский А.В., Кульчицкий Н.А., Средин В.Г. Оптоэлектронные приборы на
квантово-размерных структурах. М.: Изд-во Мин. обороны РФ, 1999. 176 с.
8. Измайлов И.В., Пойзнер Б.Н., Раводин В.О. Модель взаимодействия двух научных
направлений (одно или оба из которых затухающие) с ограничением роста достижений и
запаздыванием // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2001. Т. 9, № 45.
С. 119139.
9. Измайлов И.В., Пойзнер Б.Н., Раводин В.О. Синергия, конкуренция, хаос в модели
взаимодействия двух научных направлений. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. 100 с.
10. Ломаев М.И., Скакун В.С., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф., Шитц Д.В., Ерофеев М.В.
Эксилампы – эффективные источники спонтанного УФ и ВУФ излучения // Успехи
физических наук. 2003. Т. 173, № 2. С. 201217.
11. Орловский В.М., Пономоренко А.Г., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф., Хапов Ю.И.
Эффективность химического лазера на смеси SF6-H2 c накачкой электронным пучком //
ЖТФ. 1999. Т. 69, № 1. С. 7681.
12. Региональный мониторинг атмосферы. Ч.2. Новые приборы и методика измерений / Под
ред. М.В. Кабанова. Томск: Изд-во СО РАН, 1997, 295 с.
13. Энциклопедия «Экологическая диагностика (Безопасность России)» / Под ред.
В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 2000. 496 с.
Участие в течение последних трех лет в
научно-технических программах
федеральных – 7:
3 – ФЦП, из них «Интеграция», (19972001 гг.; 20022006 гг.); «Лазерные
системы и технологии», (20012002);
3 – НП «Университеты России» (№ 990682; № 990695, № 690675);
1 – НТП «Научные исследования высшей школы по приоритетным
направлениям науки и техники» (№ 08.01.09);
международных – 1
Межгосударственная Российско-Украинская программа «Нанофизика и
наноэлектроника» (2000-2002 гг.);
международных проектах – 1
Совместный грант Королевского общества Великобритании (№ 14123);
Победы в конкурсе грантов – 5
3 – гранты РФФИ (№ 01-01-00770, № 02-02-30031, № 00-06-80195);
2 – гранта МО (№ Т00-7.5-2779, № Г02-1.4-377).
Подготовка кадров высшей квалификации за последние девять лет
Всего аспирантов – 21, из других вузов – 1.
Всего докторантов – 6. Защит докторских – 3. Защит кандидатских – 15.
Общественное признание научно-педагогического коллектива
Международные и государственные премии, научные медали
Премия Ленинского комсомола  Петров А.С., Тюльков Г.И, Солдаткин Н.П.
Медали и дипломы выставок, конференций и т.д.
Бронзовая медаль ВВЦ РФ, Москва, 2001 («КВЧ модули для систем связи и
сотового телевидения» – Воторопин С.Д.).
Серебряная медаль Нижегородской ярмарки, 2001 («Ультрафиолетовый
излучатель ЛЕРА-5»  Тарасенко В.Ф., Соснин Э.А., Шитц Д.В).
Золотая медаль V Московского Международного салона промышленной
собственности «Архимед-2002» за материалы по промышленной собственности на
эксилампы емкостного разряда (Тарасенко В.Ф., Соснин Э.А., Ломаев М.В., Шитц
Д.В.).
Диплом инновационной ярмарки «Сибирские Афины»», Томск, 2001
(«Эксилампа емкостного разряда XeBr»  Тарасенко В.Ф., Соснин Э.А., Шитц Д.В.).
Диплом Выставки-ярмарки «Средства и системы безопасности», Томск, 2001
(«Прибор для контроля технического состояния тормозных систем автотранспортных
средств в дорожных условиях»  Воторопин С.Д.).
Медаль МО РФ за лучшую студенческую научную работу, 2001 (Измайлов
И.В.).
12 дипломов МО РФ за лучшую студенческую научную работу, более 50
дипломов международных конференций.
Членство в различных российских и зарубежных научных организациях
Войцеховский А.В – член-корр. МАН ВШ РФ, член Нью-Йоркской академии наук.
Почетные звания
Пойзнер Б.Н.  Почетный работник ВШ РФ (2001).
Войцеховский А.В.  Заслуженный работник ВШ РФ (2000).
Основатель школы Петров А.С.  заслуженный деятель науки и техники СССР (1990).
Связь с другими организациями
Российская академия наук
Инициативные совместные исследовательские работы: ИОФ РАН, ФИ РАН г. Москва
(20002003 г.), хоздоговорные научно-исследовательские работы ИФП СО РАН,
г.Новосибирск (20002003 г.), ИСЭ СО РАН, ИОМ СО РАН, ИОА СО РАН (г. Томск)
– инициативные и хоздоговорные научно-исследовательские совместные работы
(19902003 г.).
Отраслевые научные организации
инициативные и хоздоговорные НИР – ФГУП «НПО Орион», (1985–2003 гг.),
инициативные совместные НИР – ФГУП «ЦНРТИ» г. Москва (1995–2003 гг.), ФГУП
«НИИ ПП» г. Томск (1995–2003 гг.)
Высшие учебные заведения
инициативные и хоздоговорные НИР:
Московский государственный университет (19902000),
Московский инженерно-физический институт (19902000),
Новосибирский государственный университет (19902000),
Новосибирский государственный технический университет (19902000),
Томский политехнический университет (19902000),
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
(1990-2000),
инициативные совместные НИР:
Московский государственный институт радиотехники, электроники и
автоматики (19902000),
МИСИС Москва (19902000),
Кемеровский государственный университет (19902000),
Павлодарский госуниверситет, Казахстан (19802000),
совместная НИР по гранту:
Университет Лохборо (Великобритания), (20022004),
совместные работы, повышение квалификации специалистов, издание учебных и
научных трудов:
Университет прикладных наук (Германия) (19992003),
Военно-технологическая академия (Польша) (19992003).
Деятельность научно-педагогического коллектива в области
Создания новых учебных дисциплин
Электродинамика СВЧ и оптического диапазона (лекционный курс, практические
занятия).
Источники оптического излучения.
Нелинейная оптика.
Приемники оптического излучения.
Оптические квантовые генераторы.
Принципы управления оптическим излучением.
Интегральная оптика.
Аналитические методы в оптоэлектронике.
Функциональная электроника.
Метрология и оптические измерения.
Волоконно-оптические линии связи.
Оптические системы связи.
Локальные и глобальные сети.
Оптическая синергетика.
Информационные технологии в квантовой радиофизике.
Современные проблемы функциональной микроэлектроники.
Квантовая теория излучения (лекционный курс).
Телекоммуникационные системы (лекционный курс).
Разработки учебных программ
Разработаны программы по всем новым курсам.
Организации симпозиумов, конференций
4 Всесоюзных конференции «Примеси и дефекты в узкозонных полупроводниках»
(1983, 1985, г. Томск; 1987, 1989, г. Павлодар).
В других областях
Войцеховский А.В.  член спец. советов по защитам докторских диссертаций
Д 212.267.07, Д 212.269.02, Д 212.267.04; член редколлегии журнала «Известия вузов.
Физика»; член УМО РФ по образованию в области приборостроения и оптотехники;
Пойзнер Б.Н. - Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.267.04.
Материально-техническая база, имеющаяся в распоряжении коллектива
Коллектив имеет основное технологическое, измерительное оборудование для
выполнения экспериментальных работ:
установка для катодного распыления;
комплекс технологического оборудования для отжига;
экспериментальный комплекс для ВИМС;
экспериментальный комплекс для измерений электрофизических
параметров кристаллов при помощи радиоволновой методики;
установки для вакуумного нанесения тонких металлических покрытий и
диэлектрических слоев;
установка для инфракрасной Фурье-спектрометрии;
измерительный комплекс для исследования темновых, фотоэлектрических,
шумовых характеристик многослойных эпитаксиальных структур;
вычислительный комплекс на базе персональной ЭВМ Pentium для проведения
численного моделирования.
Контактные адреса и телефоны
634050, Томск, пр. Ленина, 36, Томский госуниверситет, радиофизический факультет,
кафедра квантовой электроники и фотоники.
Телефон (382-2)-412772, факс (382-2)-412573, E-mail [email protected]