Измерительный канал лазерной стимуляции для изучения физических процессов в широкозонных наноструктурах

1.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КАНАЛ ЛАЗЕРНОЙ СТИМУЛЯЦИИ
ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
В ШИРОКОЗОННЫХ НАНОСТРУКТУРАХ
Студент группы ФтМ-290604
Силенкова Екатерина Андреевна
Руководитель зав.каф., д.ф.-м.н.
Вайнштейн Илья Александрович

2.

Актуальность
Покомпонентное изображение частей
акселерометра на основе AlN[1]
Изображение фотоприемника Gr/h-BN/Si[2]
1H. Kim, S. Kerrigan, M. Bourham, & X. Jiang.
IEEE Transactions on
Industrial Electronics, 2020
2U.Y. Won, B.H. Lee, Y.R. Kim, et al. Nano Research, 2020
График начального роста для дозиметра на AlN[3]
ВАХ мемристора на основе TiO2[4]
(а) - Оптическое изображение части
образца h-10BN,
(b) – Схема детектора нейтронных частиц[5]
3R.K. Choudhary, A. Soni, P. Mishra, et al. Journal of Luminescence, 2014
5A.Maity, S.J. Grenadier, J. Li, J.Y. Lin, & H.X. Jiang. Applied
4H. Wang, L. Hu, & W. Han. Journal of Alloys and Compounds, 2020
Physics Letters, 2020
2

3.

Цель работы
- разработать измерительные каналы лазерной стимуляции (КЛС) образцов в различных режимах на основе
контроля и управления параметрами излучения в ходе экспериментальных исследований широкозонных
наноструктурированных материалов.
Задачи:
1. Познакомиться с основами программирования в среде LabVIEW, принципами работы встроенных виртуальных
приборов (ВП) и техническими средствами системы сбора данных DAQ, а также способами подключения и
настройки драйверов DAQ-устройств.
2. Предложить соответствующие блок-схемы и алгоритмы работы каналов оптической стимуляции для установок
на базе микрозондовой станции Cascade Microtech MPS 150 и люминесцентного спектрометра Perkin Elmer LS
55. Разработать и провести наладку ВП для управления КЛС для электрофизических измерений, а также
расширить и обновить функционал программы управления каналом для люминесцентных исследований.
3. Подключить все элементы и узлы аппаратно-измерительного комплекса. Провести калибровку созданных
каналов стимуляции, на основе измеренных калибровочных зависимостей, рассчитать соответствующие
коэффициенты для управляющих виртуальных приборов.
4. Для проверки корректности работы созданных каналов лазерной стимуляции провести тестовые измерения на
примере исследования вольт-амперных характеристик слоистых структур Ti/TiO2-НТ/Au и люминесцентных
свойств наноструктурированного порошка h-BN, проанализировать полученные экспериментальные результаты
на основе сравнения с независимыми литературными данными.
3

4.

Структурная схема
PXIe
Cascade Microtech
PXIe-4143
Measurement
system
PXIe-6366
Driver
Laser
Cascade Microtech MPS 150
SMU PXIe-4143 (слева) и
DAQ PXIe-6366 (справа)
Лазерный диод
532 нм, 100 мВт
4

5.

Блок-схема ВП «LS-FEM»
DAQmx Create Virtual Channel инициализирует
канал ввода-вывода.
DAQmx Start Task переводит канал в рабочее
состояние.
Включение и выключение лазера осуществляется
с помощью Case Structure.
Если канал включен, мощность пересчитывается в
скважность импульса.
ВП Square Waveform генерирует управляющий
сигнал.
Waveform Graph отображает амплитуду как
функцию времени.
Генерация останавливается либо после нажатия
кнопки «СТОП», либо при возникновении ошибки.
DAQmx Stop Task возвращает виртуальный канал
в исходное состояние.
5

6.

1
Реализация КЛС
1 – генерация тока для измерения ВАХ
2 – запись и сохранение данных
3 – построение измеримых зависимостей
4 – инициализация КЛС
5 – генерация управляющего сигнала и его построение на
лицевой панели
2
3
4
5
Лицевая панель
6

7.

Калибровка канала лазерной стимуляции