Кафедра кріогенної та мікроелектроніки

Історія кафедри кріогенної та мікроелектроніки бере СЃРІС–Р№ початок Р· 1972 СЂ., коли бурхливий розвиток мікроелектроніки, далекого космічного зв’язку обумовили необхідність підготовки фахівців РІС–РґРїРѕРІС–РґРЅРѕС— кваліфікації. Саме радіофізичний факультет університету мав РЅР° той час СѓСЃРµ необхідне для вирішення цієї задачі: були РІС–РґРїРѕРІС–РґРЅС– викладацькі та наукові кадри, сучасна лабораторна база. Організація кафедри та спеціалізації проводилась РїС–Рґ керівництвом РїСЂРѕС„. Находкіна Рњ.Р“., СЏРєРёР№ очолював С—С— протягом 26 СЂРѕРєС–РІ. Першими штатними співробітниками РЅР° новоствореній кафедрі були: запрошена Р· кафедри фізики напівпровідників СЃС‚. РІРёРєР». Карханіна Рќ.РЇ; Р· кафедри квантової радіофізики - доценти Курашов Р’.Рќ. та Мелков Р“.Рђ.; Р· кафедри фізичної електроніки - РґРѕС†. Мельник Рџ.Р’. До викладання РЅР° кафедрі було запрошено також директора НДІ «РЎР°С‚СѓСЂРЅ», РїСЂРѕС„. Алфеєва Р’.Рќ. РљСЂС–Рј викладачів, Сѓ науковій та навчальній роботі кафедри брали участь співробітники РґРІРѕС… проблемних лабораторій: фізичної електроніки (Багненко Р›.Р’., Бардамід Рћ.Р¤., Бутенко Рћ.Р”., Р—РёРєРѕРІ Р“.Рћ., Канченко Р’.Рђ., РљСЂРёРЅСЊРєРѕ Р®.Рњ., Кулик РЎ.Рџ., Левченко Рџ.Р”., Немцев Р’.Рџ., Новосельська Рђ.Р†., Федорченко Рњ.Р†., Чичирко Р’.Р†.) та квантової радіофізики (Луценко Рђ.Р›., Поданчук Р”.Р’., Хорошков Р®.Р’.). Р’ 1998-2004 СЂСЂ. кафедру очолював РїСЂРѕС„. Мелков Р“.Рђ., Р· 2004 СЂРѕРєСѓ завідувачем кафедри С” РґРѕС†. Коваль Р†.Рџ.

НАВЧАЛЬНА РОБОТА

З часу заснування кафедри її навчальна та наукова робота охоплює три основні напрямки, згідно з якими було створено три відповідні структурні підрозділи. Перший з цих напрямків – фізика поверхні твердого тіла та електронна спектроскопія. Його очолює академік НАНУ, проф. Находкін М.Г. Іншим напрямом, пов’язаним з прикладними питаннями оптичної обробки інформації, керує доц. Курашов В.Н. Електроніка й техніка НВЧ і взаємодія НВЧ із речовиною є предметом третього напряму, котрий очолює проф. Мелков Г.А. Всі ці три напрями тісно пов’язані між собою і мають єдину мету - підготовку висококваліфікованих спеціалістів, обізнаних із сучасною мікроелектронною технологією і існуючими методами досліджень і спроможних до практичного застосування цих методів для створення і експлуатації інформаційних систем оптичного і НВЧ діапазонів.

Студенти третього–шостого РєСѓСЂСЃС–РІ кафедри слухають лекційні РєСѓСЂСЃРё: «Р¤С–зичні РѕСЃРЅРѕРІРё мікроелектроніки» (РїСЂРѕС„. Находкін Рњ.Р“., РїСЂРѕС„. Мельник Рџ.Р’., РґРѕС†. Коваль Р†.Рџ.), «Р¤С–зична електроніка» (РїСЂРѕС„. Мельник Рџ.Р’., ас. Кулик РЎ.Рџ.), «Кріогенна електроніка» (РїСЂРѕС„. Мелков Р“.Рђ.), «РўРµС…РЅС–РєР° Р№ електроніка РќР’Р§» (РїСЂРѕС„. Мелков Р“.Рђ.), «РљРІР°РЅС‚РѕРІР° радіофізика та нелінійна оптика» (РґРѕС†. Курашов Р’.Рќ.), «РЎС‚атистична радіофізика» (РґРѕС†. Курашов Р’.Рќ.), «РњРµС‚РѕРґРё РѕР±СЂРѕР±РєРё сигналів» (РґРѕС†. Курашов Р’.Рќ.), «РЎСѓС‡Р°СЃРЅС– методи діагностики поверхні» (РґРѕС†. Коваль Р†.Рџ.), «Р¤С–Р·РёРєР° поверхні» (РґРѕС†. Коваль Р†.Рџ.), «РњРµС‚РѕРґРё РѕР±СЂРѕР±РєРё аналітичної інформації» (РґРѕС†. Коваль І.Рџ.), «Р¤С–Р·РёРєР° Р№ техніка РЅРёР·СЊРєРёС… температур» (РїСЂРѕС„. Пан Р’.Рњ), «Р’исокотемпературна надпровідність» (РїСЂРѕС„. Пан Р’.Рњ.), «Р¤С–Р·РёРєР° твердого тіла» (РґРѕС†. Касаткін Рћ.Р›.), «РќР°РїС–РІРїСЂРѕРІС–РґРЅРёРєРѕРІР° електроніка» (РґРѕС†. Шкавро Рђ.Р“.), «РњР°РіРЅС–тні спінзалежні явища РІ твердих тілах» (РїСЂРѕС„. Рябченко РЎ.Рњ.), «РЎС…емотехніка» (РїСЂРѕС„. Черняк Р’.РЇ.), «РњС–кропроцесорна техніка» (РїСЂРѕС„. Черняк Р’.РЇ.), «РћРїС‚оелектроніка» (Кисленко Р’.Р†.).

Р—Р° останні СЂРѕРєРё суттєво оновлено спеціальні РєСѓСЂСЃРё, СЏРєС– читаються студентам старших РєСѓСЂСЃС–РІ, та розроблено РЅРѕРІС– спецкурси, зокрема, «РљРѕРјРївЂ™СЋС‚ерні технології РІ фізиці» (ас. Прокопенко Рћ.Р’.), «РњРѕР±С–льні телекомунікаційні системи» (РґРѕС†. Серга Рћ.Рћ.), «РўСѓРЅРµР»СЊРЅР° РјС–РєСЂРѕСЃРєРѕРїС–СЏ С– спектроскопія» (ас. Кулик РЎ.Рџ.), «Р¤С–Р·РёРєР° поверхні» (РґРѕС†. Коваль Р†.Рџ.)

РџСЂРё кафедрі функціонує навчальна лабораторія (завідувач Чичирко Р’.Р†.), РґРµ майбутні бакалаври, спеціалісти та магістри оволодівають практичними СѓРјС–РЅРЅСЏРјРё та навичками. РџС–Рґ керівництвом викладачів та наукових співробітників проводяться лабораторні роботи Р· РєСѓСЂСЃС–РІ «Р¤С–зичні РѕСЃРЅРѕРІРё мікроелектроніки» (Мельник Рџ.Р’., Кулик РЎ.Рџ., Голобородько Рђ.Рћ.), «Р¤С–зична електроніка» (Мельник Рџ.Р’., Кулик РЎ.Рџ.), «РўРµС…РЅС–РєР° Р№ електроніка РќР’Р§» (Мелков Р“.Рђ.), «РљРѕРјРївЂ™СЋС‚ерний експеримент» (Коваль Р†.Рџ., Прокопенко Рћ.Р’.), «РЎС‚атистична радіофізика» (Коваленко Рђ.Р’.), «РљРІР°РЅС‚РѕРІР° радіофізика та нелінійна оптика» (Коваленко Рђ.Р’.), «РњРµС‚РѕРґРё РѕР±СЂРѕР±РєРё сигналів» (Коваленко Рђ.Р’.), «Р¤С–Р·РёРєР° Р№ техніка РЅРёР·СЊРєРёС… температур» (Кишенко РЇ.Р†.), Лабораторні роботи проводяться РЅР° унікальному науковому обладнанні, СЏРє промисловому, так С– створеному співробітниками кафедри. РќР° кафедрі розроблено та впроваджено РЅРѕРІС– унікальні лабораторні роботи, СЏРєС– відображають останні досягнення науки, техніки, виробництва: «РЎРєР°РЅСѓСЋС‡Р° тунельна РјС–РєСЂРѕСЃРєРѕРїС–СЏ» (Мельник Рџ.Р’), «Р”ослідження методу реєстрації оптичного фронту сенсора Шека-Хартмана» (Поданчук Р”.Р’.), «РњС–крокріогенна система замкненого циклу» (Іванюта Рћ.Рњ.).

З метою розширення тематики спеціальних курсів до навчального процесу активно залучаються провідні вчені НАН України професори Білоколос Є.І., Молчанов А.А., Пан В.М., Пашицький Е.А., Руденко Е.М., Рябченко С.М., Яковкін І.М., Кордюк О.А.

РЈ 1981 СЂ. Р· метою вдосконалення підготовки спеціалістів РЅР° базі Р’Рћ С–Рј. РЎ.Рџ. Корольова створена С– понад 10 СЂРѕРєС–РІ працювала філія кафедри «РўРµС…нологія С– матеріали» (С—С— завідувач Аверкін Р®.Рђ., викладачі РђРЅРґСЂРѕСЃСЋРє Рќ.Рџ., Белоусов Р†.Р’., Галенко Р’.Рђ., РљРѕСЂРѕР±РєРѕ Р›.Р†. читали лекції С– вели лабораторні роботи Р· «Р¤С–Р·РёРєРё напівпровідникових приладів», «РўРµС…нології С– матеріалів мікроелектроніки», «Р¤С–Р·РёРєРѕ-хімічних РѕСЃРЅРѕРІ мікроелектроніки»).

Р’ 1989 СЂ. РЅР° базі ІМ РђРќ РЈР РЎР  почала СЃРІРѕСЋ роботу філія кафедри Р· високотемпературної надпровідності (Р’РўРќРџ). Студенти філії вивчали РєСѓСЂСЃРё «РќР°РґРїСЂРѕРІС–РґРЅРёРєРѕРІР° електроніка» (РїСЂРѕС„. Руденко Р„.Рњ.), «Р•РєСЃРїРµСЂРёРјРµРЅС‚альна фізика» (РїСЂРѕС„. Пан Р’.Рњ.), «РўРµРѕСЂС–СЏ РЎРџ» (РїСЂРѕС„. Пашицький Р„.Рђ.), «РљСЂРёСЃС‚алохімія» (РїСЂРѕС„. Мельников Р’.РЎ.).

У 1991 р. до складу кафедри ввійшла група по забезпеченню перепідготовки фахівців з вищою освітою на спецфакультеті з функціональної електроніки та високотемпературної надпровідності, що мала на меті перепідготовку фахівців конструкторів та експлуатаційників сучасної складної медичної апаратури, зокрема, з магнітної томографії. В 1995 р. на базі цього напряму було організовано кафедру медичної радіофізики.

НАУКОВА РОБОТА

Наукові дослідження на кафедрі з напряму, пов’язаному з фізикою поверхні твердого тіла та електронною спектроскопією, було розпочато в 1953 р. (ще на кафедрі фізичної електроніки) вивченням процесів взаємодії електронів та м’якого рентгенівського випромінювання із твердим тілом. Були встановлені подібність фотоелектронних та електронних збуджень (Каральник С.М., Находкін М.Г. та ін.) подібність збудження квантами та електронами оже-процесів (Мельник П.В., Находкін М.Г.), та основні закономірності непружного розсіювання електронів середніх енергій у твердих тілах та доведена суттєва роль каскадів кратних розсіювань. Побудовано моделі взаємодії електронів та м’якого рентгенівського випромінювання з твердим тілом, визначено довжини вільного пробігу електронів у твердому тілі та абсолютні значення перерізів пружного розсіювання електронів (Єлізаров О., Кринько Ю.М., Канченко В.А., Коблянський Ю.В., Коваль І.П., Кулик С.П., Мельник П.В., Находкін М.Г., Остроухов О.О., Романовский В.). Висновки, зроблені з цих досліджень, були перевірені в США проф. Фішером Р. і сприяли розробці фізичних основ прогресивних технологій виробництва вакуумних приладів та відіграли значну роль в розробці захисту космонавтів та апаратури від радіаційного впливу.

Значне місце в дослідженнях займала вторинна електронна емісія. Концепція застосування диференціальних характеристик до пружного та непружного розсіювання електронів дозволила вперше отримати такий фізичний параметр як глибина локалізації поверхневих плазмонів, а також розробити новий різновид електронної спектроскопії - спектроскопію пружного розсіяння електронів (Канченко В.А., Кринько Ю.М., Кулик С.П., Мельник П.В., Находкін М.Г., Приходько К.Г.)

У результаті досліджень диференціальних характеристик пружного відбиття електронів, проведених Криньком Ю.М., було встановлено, що аналіз форми спектра характеристичних втрат енергії електронів (ХВЕЕ) відкриває можливість вивчати не тільки розсіювання електронів середніх енергій у приповерхневому шарі речовини, але й визначати просторові характеристики електронної підсистеми в цих шарах, що має особливе значення для діагностики стану електронного газу поблизу базових структур твердотільної та наноелектроніки. В той же час можливість виявлення деталей профілю електронної густини, що змінюється завдяки зовнішнім умовам (наприклад, при адсорбції) - це шлях до керування таким профілем. Був сформований творчий колектив під кервіництвом Находкіна М.Г., до складу якого входили Воскобойніков О.М., Канченко В.А., Кринько Ю.М., Кулик С.П., Мельник П.В., Приходько К.Г., Шека Д.І., метою якого стало дослідження спектрів колективних збуджень в експериментах, коли збудження здійснюються електронами середніх енергій в геометрії на відбиття. Було показано, що такі дослідження здатні давати інформацію про діелектричну функцію при досить великих значеннях хвильового вектора, а кількісний аналіз однозначно ідентифікованих особливостей спектра ХВЕЕ може скласти основу для діагностики стану електронного газу поблизу поверхні; виконано цикл експериментальних та теоретичних досліджень спектрів ХВЕЕ середніх енергій, відбитих полікристалічними мішенями. Встановлено аномальний характер залежностей напівширини піків об’ємного та поверхневого плазмонів у спектрі ХВЕЕ при енергіях первинних електронів менших, ніж 300 еВ. Аномальні залежності напівширини піків якісно й кількісно інтерпретовано на основі запропонованого механізму пружно-непружного розсіювання електронів. Робота колективу була відзначена 1997 р. Державною премією у галузі науки і техніки, яку отримали Находкін М.Г. і Воскобойніков О.М.

Кафедра кріогенної та мікроелектроніки (2001 р.), зліва направо: 1 ряд: Романюк О.В., Афанас’єва Т.В., Тараненко А.В., Находкін М.Г., Мелков Г.А., Кисіль О.В., Родіонова Т.В.; 2 ряд: Деревніна З.М., Чичирко В.І., Малишев В.Ю., Войціцька Т.В., Коваль І.П., Барчук О.І., Зиков Г.О., Мельник П.В.; 3 ряд: Гулий О.П., Лущевський О.В., Пустильнік О.Д., Кондратович Ю.М., Колесник О.Г., Лень Ю.А., Іванюта О.М.,Кишенко Я.І., Якимов К.І., Кулик С.П., Кушнір П.А., Коваленко А.В., Федорченко М.І., Данько В.П., Серга О.О., Коблянський Ю.В., Кринько Ю.М.

Досліджено природу подовженої тонкої структури та залежності коефіцієнта пружного відбиття електронів від їх енергії. Встановлено дифракційну природу цієї структури. На цій основі запропоновано поверхнево чутливий метод дослідження параметрів ближнього порядку в розупорядкованих твердих тілах, захищений авторським свідоцтвом. Цим методом досліджено розупорядковані іонами аргону та напорошені у вакуумі поверхні Si, GaP, Si+Bi, тощо (Бондарчук О.Б., Гойса С.М., Коваль І.П., Мельник П.В., Находкін М.Г.).

Час показав, що концепція РїСЂРѕ виключно важливу роль диференціальних характеристик Сѓ фізиці емісійних СЏРІРёС‰ повністю себе виправдала. РќР° РЅС–Р№ базується розвиток сучасної електронної спектроскопії для досліджень фізики поверхні (рохрізнені РїРѕ кутах фотоелектронна та оже- спектроскопії, Рµ-2Рµ експеримент, тощо). РќР° базі цієї концепції започатковано методику іонізаційної спектроскопії (ІС), СЏРєР° виявилась інформативною стосовно визначення густини незаповнених станів Сѓ приповерхневих шарах твердих тіл, хімічного оточення, суцільності моноатомних шарів, тощо. Проведено комплекс досліджень взаємодії поверхні напівпровідників С–Р· чужорідними атомами. Проблеми ІС відображені Сѓ першому РІ світі РґРѕРІС–РґРЅРёРєСѓ «РђС‚лас ионизационных спектров», що Р±СѓРІ виданий 1989 СЂ. (Коваль Р†.Рџ., Лисенко Р’.Рњ., Мельник Рџ.Р’., Находкін Рњ.Р“.,), та РІ 1992 СЂ. РІ монографії «Р˜РѕРЅРёР·Р°С†РёРѕРЅРЅР°СЏ спектроскопия» (РїС–Рґ ред. Находкіна Рњ.Р“.).

В останні роки розвинуто метод іонізаційної спектроскопії для аналізу хімічної та просторової структури надтонких (<1 нм) шарів твердого тіла. Започатковано метод кількісної іонізаційної спектроскопії (Андрійчук В.С., Афанас’єва Т.В., Воскобойніков О.М., Гойса С.М., Коваль І.П., Лисенко В.М., Мельник П.В., Находкін М.Г., П’ятницький М.Ю., Шека Д.І.)

Було сконструйовано та виготовлено двоканальний лазерний мас-спектрометр (Р—РёРєРѕРІ Р“.Рћ., Матвєєв Р’.Рў., Находкін Рњ.Р“.), Р·Р° РґРѕРїРѕРјРѕРіРѕСЋ СЏРєРѕРіРѕ досліджено вплив надмалих домішок РЅР° фізико-хімічні властивості матеріалів електроніки, біологічні об’єкти та довкілля. Лазерний мас-спектрометр РІС–РґРєСЂРёРІ шлях РґРѕ удосконалення арсеналу методів криміналістичної експертизи, що показано РІ монографії «Р›Р°Р·РµСЂРё РІ криміналістиці та СЃСѓРґРѕРІРёС… експертизах», СЏРєР° була відзначена 1-СЋ премією РњС–РЅРІСѓР·Сѓ РЈР РЎР  РІ 1986 СЂ. Р—Р° РґРѕРїРѕРјРѕРіРѕСЋ цього приладу (Р±СѓРІ нагороджений СЃСЂС–Р±РЅРѕСЋ медаллю ВДНГ РЎР РЎР  Сѓ 1984 СЂ.) вирішуються сучасні проблеми РІ екології довкілля та впливу домішок важких металів РЅР° здоров’я людини, була встановлена справжність «Р“лаголічних листків» - пам’ятки слав’янської культури ІХ СЃС‚.

Встановлені закономірності оксидного катода в газовому середовищі, що мало велике практичне значення для створення стійко та надійно працюючих катодів. Перехід від оксидного катода до монокристала кремнію в цих дослідженнях був стимульований дослідженнями домішкової термоелектронної емісії. Вперше було встановлено, що домішки лужних металів суттєво впливають на електричні та емісійні властивості кремнію (Зиков Г.О., Находкін М.Г. та ін.). Ці дослідження дали рекомендації для вдосконалення технології виготовлення кращих зразків кремнію - основного матеріалу твердотільної електроніки.

Р’ 1960-С… роках почалися дослідження термопластичного запису інформації, СЏРєС– заклали фізичні РѕСЃРЅРѕРІРё розвитку запису інформації РЅР° термопластиках РІ Україні та РЎР РЎР  (Бутенко Рћ.Р”., Р’РѕР·РЅСЋРє Р’.Р’., Кувшинский Рќ.Р“., Находкін Рњ.Р“., Нємцев Р’.Рџ., Новоселець Рњ.Рљ., Саркісов РЎ.РЎ., Федорченко Рњ.Р†., Шевляков Р®.Рњ.). РўРѕРґС– Р¶ Р±СѓРІ започаткований Всесоюзний семінар та Р·Р±С–СЂРЅРёРєР° праць «Р¤СѓРЅРґР°РјРµРЅС‚альные РѕСЃРЅРѕРІС‹ оптической записи информации Рё среды», СЏРєРёР№ видавася 20 СЂРѕРєС–РІ. Це дало можливість створити вітчизняні матеріали, СЏРєС– Р·Р° СЂСЏРґРѕРј параметрів перевищують зарубіжні аналоги. Було створено промислове виготовлення термопластичних середовищ для запису інформації та розроблені обчислювальні напіваналогові пристрої Р· оптичними каналами зв’язку. Р—Р° цикл цих СЂРѕР±С–С‚ співробітники кафедри (Кувшинський Рњ.Р“., Находкін Рњ.Р“., Нємцев Р’.Рџ.) РІ 1970 СЂ. були відзначені Державною премією РЈР РЎР  Сѓ галузі науки Р№ техніки. Дослідження полімерних фоточутливих матеріалів були успішно продовжені РїСЂРѕС„. Кувшинським Рњ.Р“. С– відзначені Державною премією України РІ галузі науки С– техніки РІРґСЂСѓРіРµ.

Оригінальний підхід при вивченні структури тонких плівок дозволив зробити значний внесок у визначення механізмів формування конденсатів із стовпоподібною структурою для великого набору матеріалів (Бардамід О.Ф., Находкін М.Г., Новосельська А.І.). Вперше було встановлено голкоподібне зростання аморфних плівок тетраедричних напівпровідників та систематизовані дані про структуру металевих плівок. Результати по визначенню структури аморфних плівок стали основою для математичного моделювання зростання аморфних конденсатів ученими з США та Нідерландів. Були виявлені нові властивості зростання тонких плівок при лазерному напорошенні (Іванець С.С., Находкін М.Г., Новосельська А.І.).

На основі розробленої оригінальної методики дослідження структури поперечних перерізів систем плівка-підкладка методами просвічуючої електронної мікроскопії (захищена авторським свідоцтвом) було досліджено структуру полікристалічних плівок кремнію та границь розділу в багатошарових плівкових системах (Находкін М.Г., Родіонова Т.В.). Вперше проведено класифікацію типів структур полікремнієвих плівок, встановлено основні процеси, що визначають їх формування, проаналізовані рушійні сили та механізми зростання зерен у плівках при відпалюванні. В полікремнієвих плівках із волокнистою та дендритною структурою встановлено наявність гексагональної фази кремнію. Дослідження поперечних перерізів промислових зразків елементів мікросхем (МДН-структури, тощо) дозволило розробити рекомендації, які були впроваджені в технологічні процеси виробництва елементів мікросхем на основі полікремнію на ВО “Кристал”, в м.Зеленоград, та інш.

РќР° ВДНГ РЎР РЎР  (1984 СЂ.), зліва направо: Президент РђРќ РЎР РЎР , акад. Александров Рћ. Рџ., СЃ. РЅ. СЃ. Р—РёРєРѕРІ Р“. Рђ., Ректор РљРёС—РІСЃСЊРєРѕРіРѕ університету, чл.-РєРѕСЂ. РђРќ РЈР РЎР  Білий Рњ. РЈ.

Останні роки багато сил докладається до розробки та вдосконалення методу скануючої тунельної мікроскопії та спектроскопії. Створено перший у державах СНД унікальний надвисоковакуумний скануючий тунельний мікроскоп. Це дозволило досліджувати процеси на поверхні твердих тіл на атомному рівні, спостерігати окремі атоми і навіть, в окремих випадках, керувати їх поведінкою (Булавенко С.Ю., Горячко А.М., Любинецькиий І.В., Мельник П.В., Находкін М.Г.).

Експериментально та теоретично вивчено електронні та адсорбційні властивості низькоіндексних граней кремнію з різним ступенем упорядкування та процеси формування інтерфейсів кремнію з лужними металами та елементами 5 - ї групи періодичної системи (Афанас’єва Т.В., Булавенко С.Ю., Коваль І.П., Лень Ю.А., Мельник П.В., Находкін М.Г., П’ятницький М.Ю., Федорченко М.І.).

Рішення наукових проблем вимагало наявності відповідної експериментальної бази. Можливості придбати промислове обладнання майже ніколи не було: воно або зовсім не випускалось, або мало незадовільні параметри, або дорого коштувало. Тому поряд із розв’язанням фізичних проблем завжди багато уваги приділялось створенню наукового обладнання власними силами. Було розроблено та виготовлено комплекс унікальної апаратури та розвинуто низку найсучасніших методів дослідження взаємодії електронів та квантів електромагнітного випромінювання з поверхнею твердого тіла, всебічного контролю та керування властивостями поверхні в умовах надвисокого вакууму (Бардамід О.Ф., Бондарчук О.Б., Гойса С.М., Зиков Г.О., Кринько Ю.М., Канченко В.А., Коблянський Ю.В., Коваль І.П., Колесник О.Г., Кулик С.П., Лень Ю.А., Лисенко В.М., Мельник П.В., Находкін М.Г., Новосельська А.І., Родіонова Т.В., Федорченко М.І.). У виготовленні унікального обладнання визначну роль відіграв Карпенко М.С., який працював в університеті більш, ніж 70 років. Значний внесок в цю справу зробили інженерно-технічні співробітники Гулий О.П., Донець В.Н., Зосим М. Л., Крокос В.В., Софієнко В.І., Тяпкін П.В., Чикмаренко Г.В., Чичирко В.І., Якимов К.І.

Науковий напрямок, СЏРєРёР№ пов’язаний Р· прикладними питаннями оптичної РѕР±СЂРѕР±РєРё інформації, Р±СѓРІ започаткований РІ 1970 СЂ. РЈ цей час РЅР° базі кафедри квантової радіофізики була створена голографічна лабораторія. Її організатором та першим співробітником Р±СѓРІ Поданчук Р”.Р’., СЏРєРёР№ Сѓ той час працював Сѓ ПНДЛ квантової радіофізики С– вступив РґРѕ аспірантури (науковий керівник РїСЂРѕС„. Дерюгін Р†.Рђ.). Перші голограми РІ РљРёС—РІСЃСЊРєРѕРјСѓ університеті, були отримані Р·Р° РґРѕРїРѕРјРѕРіРѕСЋ імпульсного СЂСѓР±С–РЅРѕРІРѕРіРѕ та неперервного He-Ne лазерів Сѓ 1971 СЂ. Р’РёСЃРѕРєСѓ оцінку С—Рј дав науковець Р· Ягелонського університету Рј. Кракова (Польща) Будзяк Рђ., СЏРєРёР№ стажувався Сѓ той час РІ лабораторії. Слід відзначити, що РґРѕ лабораторії тоді прийшли Нерєзов РЎ.Рњ. та Хорошков Р®.Р’., СЏРєС– приклали багато зусиль РґРѕ С—С— розвитку. Фактично Сѓ той час виникла РіСЂСѓРїР° однодумців, ентузіастів – голографістів, РґРѕ СЏРєРѕС— приєднався Курашов Р’.Рќ., РІС–РЅ С– став С—С— безпосереднім науковим керівником. РћСЃРЅРѕРІРЅРёРј науковим напрямом лабораторії було вивчення можливостей голографічної реєстрації та відновлення інформації РїСЂРѕ векторні характеристики оптичного поля. Перші значні наукові результати були отримані вже Сѓ 1972 СЂ., що підтверджується публікацією Дерюгіна Р†.Рђ., Курашова Р’.Рќ., Поданчука Р”.Р’., Хорошкова Р®.Р’. «РџРѕР»СЏСЂРёР·Р°С†РёРѕРЅРЅС‹Рµ эффекты РІ голографии» РІ престижному науковому журналі «РЈСЃРїРµС…Рё физических наук», том. 108, РІРёРї. 4, 1972В СЂ. Рђ РІ 1976 СЂ. Поданчук Р”.Р’. захистив кандидатську дисертацію, наукові результати СЏРєРѕС— можна віднести РґРѕ класичної голографії, Р±Рѕ вперше була дана РІС–РґРїРѕРІС–РґСЊ РЅР° питання, СЏРєРёРј чином Р·Р° РґРѕРїРѕРјРѕРіРѕСЋ звичайної скалярної голограми можна відновити інформацію РЅРµ тільки РїСЂРѕ амплітуду С– фазу об’єктної хвилі, але Р№ РїСЂРѕ С—С— поляризацію.

РћРґРЅРёРј С–Р· студентів, що закінчили кафедру кріогенної та мікроелектроніки РІ 1974 СЂ. С– спеціалізувалися РІ лабораторії, Р±СѓРІ Кисіль Рћ.Р’. Р’С–РЅ разом С–Р· Хорошковим Р®.Р’. та Курашовим Р’.Рќ уперше дослідив розповсюдження оптичної просторово-часової кореляційної функції РІ РѕРґРЅРѕСЂС–РґРЅРѕРјСѓ недисперсійному середовищі. Виявлений вплив спектрального складу випромінювання РЅР° просторову когерентність дозволив узагальнити РІС–РґРѕРјСѓ теорему Ван-Циттерта–Церніке. Ці матеріали були опубліковані РІ журналі «РљРІР°РЅС‚РѕРІР° електроніка», С‚.3, в„–1, 1976 СЂ., С– ввійшли РґРѕ підручників С–Р· статистичної радіофізики. Хорошковим Р®.Р’. також було доведено можливість існування єдиної методики отримання зображень об’єктів РЅР° РѕСЃРЅРѕРІС– реєстрації С—С… дифракційного поля незалежно РІС–Рґ властивостей просторової когерентності випромінювання самого об’єкта. Р’ 1982 СЂ. Хорошков Р®.Р’. РїС–Рґ керівництвом Курашова Р’.Рќ. захистив кандидатську дисертацію РЅР° цю тему.

Доц. Курашовим В.Н. розвинено метод узагальнених власних функцій для розв'язку некоректних обернених задач, які зводяться до функціональних рівнянь з неермітовими (несиметричними) лінійними операторами. До вказаного типу безпосередньо відноситься велике число задач когерентної і квантової оптики, у тому числі аналіз спектрів поглинання і випромінювання, розсіювання та розповсюдження випромінювання, визначення форми імпульсу на виході лінійної системи, відновлення зображень, спотворених неідеальністю системи формування, тощо. Перевагами цього методу є не тільки простота обернення, але й можливість регуляризації розв`язків оберненої задачі простим обмеженням розмірності використаного підпростору. Ефективність використання розвинутого підходу продемонстровано на прикладі проблеми дослідження флуктуацій інтенсивності світла за даними статистики фотовідліків, яка зводиться до обернення перетворення Пуассона. Методом комп’ютерного моделювання були отримані розв’язки відповідної оберненої задачі для ряду моделей флуктуацій світла, які описують основні процеси формування, розповсюдження та розсіяння світлових пучків у неоднорідних середовищах, оцінено оптимальний рівень регуляризації та похибку відновлення.

Дослідження статистичних властивостей флуктуацій когерентного оптичного випромінювання, розсіяного випадково-неоднорідним середовищем з негаусівською статистикою флуктуацій проводилось випускником кафедри 1977 р. Коблянським Ю.В. Було показано, зокрема, що безпосередня і однозначна інтерпретація спостережень у цьому випадку можлива лише при врахуванні інформації про вищі статистичні моменти.

Групою співробітників кафедри Барчук О.І., Коваленком А.В., Чумаковим О.Г. під керівництвом Курашова В.Н. детально вивчались поляризаційні явища, що спостерігаються у світловодах через флуктуації показника заломлення. Було показано, що причиною деполяризації світла можуть бути як анізотропні, так і ізотропні флуктуації об’ємного та поверхневого характеру. Вивчення розсіяних векторних оптичних полів дозволило запропонувати фізичну модель утворення поляризаційних спеклів при розсіянні поляризаційно модульованого лазерного випромінювання дифузними середовищами та шорсткими поверхнями. Вперше розв’язано векторну задачу дифракції на анізотропному фазовому екрані. В дослідженнях просторової кореляції світла методами інтерферометрії інтенсивностей показано, що обмеження інтерферометрії амплітуд, обумовлені флуктуаціями показника заломлення у турбулентних каналах, значною мірою можуть бути подолані. Можливість значного покращення чутливості та роздільної здатності інтерферометричних вимірювань підтверджено і в умовах полігонних спостережень.

Асистентом кафедри Коваленком А.В. запропоновано загальний підхід до задачі відновлення хвильового фронту за його локальними нахилами із застосуванням процедури оптимальної оберненої фільтрації. Продемонстровано можливість використання такого методу як для зонального, так і для модального відновлення. Показано, що існує оптимальний порядок модової апроксимації хвильового фронту, що забезпечує мінімальну середньоквадратичну похибку при модальному відновленні. Запропоновано метод практичної оцінки оптимального порядку апроксимації, придатний для практичного використання при обробці результатів фізичного експерименту.

Випускник кафедри 1983 р. Данько В.П. дослідив голографічні методи корекції фазових спотворень просторово-часових модуляторів світла (ПЧМС). Ним були створені оптичні елементи у вигляді голограм сфокусованого зображення, що дозволило суттєво покращити частотне розрізнення спектроаналізатора без звуження смуги одночасно аналізованих просторових частот.

Серед інших наукових досягнень лабораторії слід відзначити вирішення деяких прикладних проблем оптичної обробки інформації:

• експериментально досліджено особливості структурно-кореляційного аналізу РѕРґРЅРѕРІРёРјС–СЂРЅРёС… сигналів, представлених Сѓ РґРІРѕРІРёРјС–СЂРЅРѕРјСѓ бінарно-растровому вигляді та РЅР° узагальненій фазовій площині (Поданчук Р”.Р’., Курашов Р’.Рќ., Кисіль Рћ.Р’.). Показано, що ці методи аналізу дозволяють Сѓ РїРѕРІРЅС–Р№ РјС–СЂС– використовувати двовимірність оптичного каналу та спрощують оптичну реалізацію траспарантів сигналів РЅР° ПЧМС;
• розроблено принципи РїРѕР±СѓРґРѕРІРё спеціалізованих оптоелектронних процесорів, СЏРєС– призначені для виконання операцій лінійної алгебри, багатоканальної кореляційної РѕР±СЂРѕР±РєРё сигналів та формування діаграм напрямків фазованих антенних граток (Поданчук Р”.Р’., Барчук Рћ.Р†., Данько Р’.Рџ.).

За 1998-2001 рр. в лабораторії проведені експериментальні дослідження фазових неоднорідностей хвильових полів, які формуються оптичними приладами з різним ступенем аберацій (Поданчук Д.В., Курашов В.Н.,.Данько В.П., Коваленко А.В.). Основні наукові результати, які були отримані за цей час:

• запропоновано та експериментально реалізовано голографічний метод формування та перетворення хвильових фронтів РІ сенсорах типу Шека-Хартмана, що значно розширило С—С… функціональні можливості;
• розроблено сенсор хвильового фронту, СЏРєРёР№ використовує програмно-керовану апертуру С– може використовуватися для тестування оптичних елементів С–Р· статичними абераціями. Продемонстровано застосування сенсорів для вимірювання фазових спотворень Сѓ комірці Брегга, двозаломлюючій лінзі та форми поверхні ферит - гранатових плівок.
• застосовано метод адаптивної оптики РґРѕ проблеми визначення та корекції аберацій Р·РѕСЂСѓ людини. Отримані експериментальні результати РїРѕ визначенню аберацій РґРІРѕРїСЂРѕС…С–РґРЅРѕС— оптичної моделі РѕРєР° дозволять Сѓ майбутньому створити офтальмологічні прилади принципово РЅРѕРІРѕРіРѕ типу.

В 2002 р. с.н.с. Поданчуком Д.В. запропоновано новий тип сенсорів хвильового фронту, заснований на використанні матриць голографічних мікролінз. Це відкрило широкі можливості при адаптивній обробці хвильового фронту та стало передумовою створення якісно нового покоління сенсорів з кращими технічними характеристиками. Група авторів (Данько О.П., Котов М.М., Сутягіна Н.С.) під керівництвом Поданчука Д.В. запропонувала та експериментально дослідила адаптивний сенсор хвильового фронту з матрицею голографічних мікролінз, що заснований на ітераційному алгоритмі запису голограм з компенсацією спотворень для послідовних станів зашумленого спеклами хвильового фронту. Вперше у світі використано ефект нелінійного запису голограм для створення двофокусної матриці мікролінз. Розроблений на його основі сенсор хвильового фронту з матрицею попередньо корегованих нелінійних голографічних мікролінз, у порівнянні з кращими зарубіжними зразками, має більш широкі функціональні можливості:

• підвищену чутливість та точність вимірювання аберацій, СЏРєР° досягається Р·Р° рахунок оптимального РІРёР±РѕСЂСѓ фокусної відстані голографічної матриці мікролінз та використання спеціального алгоритму РѕР±СЂРѕР±РєРё результатів вимірювання;
• розширений кутовий динамічний діапазон вимірювання, СЏРєРёР№ досягається завдяки спеціальній РїРѕР±СѓРґРѕРІС– матриці мікролінз Р· РґРІРѕРјР° СЂС–Р·РЅРёРјРё фокусними відстанями та використанню алгоритму СЃСѓРјС–СЃРЅРѕС— РѕР±СЂРѕР±РєРё результатів вимірювання;
• можливість попередньої реєстрації нестандартних аберацій РІ голографічній пам’яті сенсора, що дозволяє реалізувати динамічний алгоритм РѕР±СЂРѕР±РєРё Р·РјС–РЅРё фази досліджуваного хвильового фронту РЅР° фоні значної статичної аберації;
• нижчу вартість завдяки використанню РІ сенсорі голографічної матриці мікролінз, СЏРєС– значно дешевші рефракційної оптики.

Ці розробки мають пріоритетний характер і відповідають світову рівню у цій області. За результатами досліджень в 2002-06 рр. опубліковано 57 наукових робіт, з них дві статті в журналі Optical Engineering за 2003 (v.42, №11) та 2006 (v.45, №5) роки.

На подальший розвиток наукової роботи лабораторії вплинуло інтенсивне підвищення потужності доступної обчислювальної техніки, яке почалося з кінця 1980-х років. Одним з ентузіастів інтенсивного використання комп’ютерного моделювання і комп’ютерного експерименту був Чумаков О.Г. Під керівництвом Курашова В.Н. він займався розробкою узагальнених фільтрів для подальшого їх використання в гібридних системах оптоелектронного розпізнавання сигналів. Основною проблемою при їх синтезі була висока обчислювальна складність відомих оптимальних методів їх побудови. Такими відомими методами є перетворення Карунена-Лоева та дискримінантний аналіз. Курашовим В.Н. разом з Чумаковим О.Г. було розроблено швидкий метод синтезу фільтрів Карунена-Лоева для невеликих навчаючих вибірок сигналів з великою кількістю відліків і створено відповідне програмне забезпечення на мові програмування Фортран. З його допомогою вирішувались різні наукові задачі, основними з яких були розпізнавання зображень та радіотехнічних сигналів, зворотні задачі типу надрозрізнення та інші. Цими задачами і пов’язаними з ними задачами займався також Коваленко А.В. На основі наукових результатів було захищено ряд курсових і дипломних робіт.

Р— 1994 СЂ. РІ лабораторії для РѕР±СЂРѕР±РєРё сигналів починає використовуватись РЅРѕРІРёР№ РЅР° той час апарат wavelet (хвилькових) функцій. РЈ 1996 СЂ. Мусатенко Р®.РЎ. РїС–Рґ керівництвом Курашова Р’.Рќ. захистив дипломну роботу РїРѕ швидким алгоритмам наближеного перетворення Карунена-Лоева Р· С—С… використанням. Далі, вже РІ аспірантурі, Мусатенко Р®.РЎ. займався задачами статистичного розпізнавання зображень Р· використанням хвилькових функцій та стиснення наборів зображень РЅР° РѕСЃРЅРѕРІС– хвилькових перетворень та перетворення Карунена-Лоева. Р—Р° роботи РІ цій галузі РІС–РЅ став лауреатом РєРѕРЅРєСѓСЂСЃСѓ РЅР° здобуття премії імені Тараса Шевченка Р·Р° 1998СЂ., СЏРєР° щорічно присуджується РљРёС—РІСЃСЊРєРёРј університетом імені Тараса Шевченка, С– лауреатом РєРѕРЅРєСѓСЂСЃСѓ 1998 СЂ. «РќР° здобуття премій молодих учених С– студентів вищих навчальних закладів Р·Р° кращі наукові роботи», СЏРєС– присуджуються Національною Академією Наук України.

Розробка наукового напряму кафедри, пов’язаного з дослідженням фізики лінійних та нелінійних взаємодій НВЧ випромінювання з речовиною, почалась ще на кафедрі квантової радіофізики. Завідувачем цієї кафедри Дерюгіним І.А. в 1961 р. було поставлено перед Глуховцевим А.І., Закревським С.В. та Мелковим Г.А. задачу дослідити можливість створення електронних приладів для обробки НВЧ сигналів на основі нелінійних властивостей твердого тіла, зокрема, на основі магнітних та напівпровідникових матеріалів. Виконуючи цю задачу, Мелков Г.А. у 1963 р. вперше зареєстрував багатоквантові процеси в феритах у НВЧ діапазоні. Це дало поштовх до відкриття нових фізичних явищ та створення цілої низки НВЧ пристроїв. Зокрема, у 1966 р. Дерюгіним І.А., Запорожцем В.В. та Мелковим Г.А. було вперше спостережено двоквантове поглинання у феритах у НВЧ діапазоні. Це поглинання було резонансним та спостерігалось при постійних магнітних полях, які в два рази перевищували поле звичайного феромагнітного резонансу. Мелков Г.А., Луценко А.Л. та Кутовий М.Г. провели детальне дослідження багатоквантових процесів у феритах, на базі чого їм вдалося створити ряд унікальних феритових помножувачів частоти, які працюють у діапазоні довжин хвиль від 3 см до 4 мм. Вихідна потужність цих помножувачів змінювалась від 1 до 12 кВт, коефіцієнт перетворення потужності сягав 70 %.

Мелковим Р“.Рђ. було встановлено механізми, що обмежують максимальну робочу потужність феритових помножувачів частоти, найважливішим Р· РЅРёС… виявилось параметричне збудження СЃРїС–РЅРѕРІРёС… хвиль. Це стало РѕСЃРЅРѕРІРѕСЋ багаторічних плідних досліджень параметричних взаємодій хвиль та коливань Сѓ магнітних кристалах Сѓ РќР’Р§ діапазоні. Перш Р·Р° РІСЃРµ були РІРёРјС–СЂСЏРЅС– частоти та полярні кути параметричних хвиль, знайдені РЅРѕРІС– типи параметричних нестабільностей, оцінено внесок СЃРїС–РЅ-фононних магнітопружних взаємодій Сѓ феромагнітних кристалах, описано вимушене релєєвське розсіювання СЃРїС–РЅРѕРІРёС… хвиль. Розроблені РЅРѕРІС– оригінальні методи дослідження параметричних процесів, зокрема, Дерюгіним Р†.Рђ., Мелковим Р“.Рђ. та Сигалом Рњ.Рђ. РЈ 1971 СЂ. створений С– захищений авторським свідоцтвом «РџСЂРёСЃС‚СЂС–Р№ для вимірювання РїРѕСЂРѕРіРѕРІРѕС— потужності СЃРїС–РЅРѕРІРёС… хвиль Сѓ феритах». Р—Р° РґРѕРїРѕРјРѕРіРѕСЋ цих методів Дерюгін Р†.Рђ., Гранкін Р’.Р›. та Мелков Р“.Рђ.відкрили СЂСЏРґ РЅРѕРІРёС… нелінійностей, що вперше спостерігалися Сѓ твердому тілі. РўСѓС‚ перш Р·Р° РІСЃРµ слід відмітити трьохмагнонний розпад Сѓ феритах та параметричну нестабільність, СЏРєР° призводить РґРѕ збудження СЃРїС–РЅРѕРІРёС… хвиль Р· частотою, що РІ РґРІР° рази перевищує частоту накачки - Сѓ цьому процесі одночасно бере участь дев’ять СЂС–Р·РЅРѕРіРѕ СЂРѕРґСѓ квазічастинок. Вперше була спостережена тонка структура нелінійної сприйнятливості ферита РїСЂРё повздовжній накачці.

В 1972 р. вперше у світі Мелков Г.А., Луценко А.Л. та Артюх М.М. розробили методику застосування відкритих діелектричних резонаторів у нелінійних приладах НВЧ на основі феритів. Мелковим Г.А. була створена теорія вимушених коливань відкритих діелектричних резонаторів на НВЧ. Діелектричні резонатори дозволили суттєво збільшити концентрацію поля поблизу феритів, тим самим збільшивши ефективність нелінійних процесів та приладів на них: феритових помножувачів, обмежувачів, підсилювачів НВЧ. Більш ніж на два порядка була зменшена порогова потужність паралельної накачки спін-хвильової нестабільності. У 1973 р. Ільченко М.Ю. (Київський політехнічний інститут) та Мелков Г.А. розробили теорію та основи застосування в керованих магнітним полем приладах НВЧ складеного ферит-діелектричного резонатора.

У 1974 р. Мелков Г.А. та Гранкін В.Л.почали вивчення впливу доменної структури та поверхневих неоднорідностей на нелінійні властивості феритів. Температурний інтервал, в якому проводилось дослідження, було розширено від кімнатної температури до гелієвої, що стало першим кроком на шляху постановки на кафедрі кріогенної та мікроелектроніки гелієвих експериментів. Ці експерименти були розпочаті в ІФ АН УРСР разом з Рябченком С.М., а потім, після пуску кріогенного комплексу Київського університету, продовжені в лабораторіях кафедри. Гранкін В.Л. разом зі Львовим В.С. та Рубенчиком О.О. (Сибірське відділення АН СРСР) вперше спостерігали дивний атрактор при параметричному збудженні спінових хвиль у монокристалах залізо - іттрієвого гранату (ЗІГ).

У 1974 р. почалося дослідження магнітодинамічного резонансу в феритах, який являє собою зв’язані коливання діелектричної та спінової систем феритів. Мелковим Г.А. була створена теорія магнітодинамічного резонансу, на базі якої були реалізовані ефективні феритові подвоювачі частоти. За допомогою магнітодинамічного резонансу більш ніж на два порядки була підвищена максимальна робоча потужність резонансних феритових пристроїв. Це було здійснено за рахунок зниження частоти зв’язаного спіново-діелектричного коливання нижче нижньої границі спін-хвильового спектра - при цьому виявилися неможливими параметричні процеси першого та другого порядків, що обмежують максимальну потужність. Серед багатьох корисних застосувань магнітодинамічного резонансу - оптичні модулятори світла на феритах (разом із Меліщуком І.С. та Троньком В.Д.).

РЈ 1977 СЂ., разом Р· вченими РљРёС—РІСЃСЊРєРѕРіРѕ політехнічного інституту Ільченком Рњ.Р®. та РњРёСЂСЃСЊРєРёС… Р“.Рђ. Мелковим Р“.Рђ. була опублікована монографія «РўРІРµСЂРґРѕС‚ільні РќР’Р§ фільтри», СЏРєР° узагальнювала результати багаторічної роботи кафедри кріогенної та мікроелектроніки РІ області використання діелектричних резонаторів та магнітодинамічних коливань для створення РЅРѕРІРёС… електронних приладів, зокрема керованих РќР’Р§ фільтрів.

У 1975 р. Мелковим Г.А. та Луценком А.Л. разом із Касаткіним В.В. (НДІ Радіоприладобудування, м. Москва) була розпочата робота по створенню невзаємних феритових фазообертачів міліметрового діапазону довжин хвиль. Для цього була застосована нова елементна база, яка основана на відкритих діелектричних хвилеводах, що одразу дозволило вийти на світовий рівень і навіть перевищити його за деякими основними параметрами: втратам та енергії перемикання.

В 1977 р. Мелков Г.А. та Круценко І.В. разом із вченими сибірського відділення АН СРСР Львовим В.С. та Черепановим В.Б. розпочали дослідження механізмів обмеження амплітуди параметрично збуджених спінових хвиль у феритах. Було визначено роль фазового механізму, механізму нелінійного затухання та механізму оберненої дії на накачку в встановленні стаціонарної амплітуди спінових хвиль після порога параметричного збудження. Було визначено спектральний склад параметрично збуджених хвиль, досліджено розподіл параметрично збуджених спінових хвиль в частотному та імпульсному просторах (в цій роботі брали участь співробітники Харьківського ФТІ Бакай А.С. та Сергеєва Г.Г.). В 1979 р. було вперше спостережено збуждення другої групи спінових хвиль. Мелковим Г.А. та Житнюком В.С. були досліджені процеси релаксації в системі параметрично збуджених спінових хвиль у феритах. Проведений на кафедрі цикл робіт по дослідженню механізмів обмеження амплітуди при параметричному збудженні хвиль вніс основний вклад в розуміння процесів спін-хвильової турбулентності хвиль при їх параметричній нестабільності і в немалому ступені сприяв створенню Захаровим В.Є., Львовим В.С. та Черепановим В.Б. сучасної нелінійної теорії параметричного збудження хвиль.

Р’ 1981 СЂ. Лавриненком Рђ.Р’., Львовим Р’.РЎ., Мелковим Р“.Рђ. та Черепановим Р’.Р‘. була відкрита принципово РЅРѕРІР° «РєС–нетична» нестійкість сильно нерівноважної системи СЃРїС–РЅРѕРІРёС… хвиль. РЈ результаті цієї нестійкості виникала динамічна Р±РѕР·Рµ-конденсація квазічастинок РЅР° РґРЅС– СЃРїС–РЅ-хвильового спектра, що супроводжувалася випромінюванням С–Р· ферита електромагнітної енергії, частота СЏРєРѕС— РЅРµ залежала РІС–Рґ частоти зовнішніх сигналів, Р° визначалася тільки величиною постійного магнітного поля. Кінетична нестійкість була потім виявлена дослідниками С–Р· багатьох країн С– для хвиль іншої РїСЂРёСЂРѕРґРё: пружних, магнітопружних, ядерних СЃРїС–РЅРѕРІРёС… та С–РЅ. Р—Р° РґРѕРїРѕРјРѕРіРѕСЋ кінетичної нестійкості вдалося одержати СЂСЏРґ фундаментальних відомостей РїСЂРѕ характер СЃРїС–РЅРѕРІРёС… взаємодій Сѓ феромагнетиках, зокрема, РїСЂРѕ границі спектра Р№РѕРіРѕ збуджень.

РЈ 1984 СЂ. Мелков Р“.Рђ., Житнюк Р’.РЎ., Соловйов Р”.Рћ. разом С–Р· співробітниками НДІ «РЎР°С‚СѓСЂРЅ» Гассановим Р›.Р“., Наритніком Рў.Рќ., Федоровим Р’.Р‘. розпочали СЂРѕР·СЂРѕР±РєСѓ РѕСЃРЅРѕРІ діелектроніки - РќР’Р§ мікроелектроніки, що базується РЅР° використанні дзеркальних діелектричних хвилеводів та відкритих діелектричних резонаторів. Використання тонкоплівкової діелектричної техніки дозволило суттєво покращити параметри багатьох лінійних та нелінійних приладів, створити РЅРѕРІС– оригинальні невзаємні прилади РќР’Р§. Останній обставині суттєво сприяло виявлення Мелковим Р“.Рђ. та Соловйовим Р”.Рћ. додаткової площини РєСЂСѓРіРѕРІРѕС— поляризації РІ дзеркальному діелектричному хвилеводі, Р° також детальне вивчення особливостей розповсюдження нижчої хвилі діелектричного хвилевода РїСЂРё малих уповільненнях. РЈ результаті досліджень РІ області діелектроніки була розроблена елементна база електроніки міліметрового діапазону довжин хвиль, СЏРєР° містить, захищені авторськими свідоцтвами, вентилі, змішувачі РќР’Р§, фільтри РќР’Р§, переходи РІС–Рґ звичайних типів ліній РґРѕ діелектричних С– С‚.Рї. Р’СЃС– ці досягнення були втілені РІ створений РЅР° кафедрі кріогенної та мікроелектроніки приймальний модуль трьохміліметрового діапазону довжин хвиль РЅР° діелектричних хвилеводах С– резонаторах, що мав унікальні шумові та масогабаритні характреристики.

Ще одним досягненням в області діелектроніки було створення випробувальних стендів для дослідження магнітодіелектриків. Мелковим Г.А. та Луценком А.Л. разом з співробітниками НВО “Феррит”, м. Ленінград, Сафантьєвським А.П., Фоміною Є.С., Рашевською Л.П. була створена і в 1985 році була впроваджена установка для дослідження порогових властивостей феритів на базі діелектричних резонаторів. У результаті цих досліджень були з’ясовані технологічні шляхи підвищення робочих потужностей магнітодіелектриків, що призвело до розробки нових феромагнітних матеріалів з підвищеним значенням порогу нестабільності, які стали базою для приладів НВЧ високого рівня потужності. Серед них ряд феритів нікелевої системи для пристроїв міліметрового діапазону довжин хвиль, що перевищував за параметрами світовий рівень, а також ряд феритів літієвої системи для керуючих приладів НВЧ.

Дослідження магнітостатичних хвиль (МСХ) у тонких монокристалічних плівках ЗІГ, було розпочато Мелковим Г.А. та Круценком І.В. у 1984 р. Вже у перших експериментах, що були виконані разом із співробітниками ІРЕ АН СРСР, м. Москва, Вашковським А.В. та Зубковим В.І., вдалося отримати підсилення поверхневих МСХ параметричною накачкою. Мелковим Г.А., Круценко І.В. та Ухановим С.А. було виявлено вплив параметрично збуджених спінових хвиль на магнітостатичні хвилі в тонких феромагнітних плівках - цей вплив обумовлює зростання втрат ліній затримки на МСХ при великих потужностях сигналу. В 1985 р. Мелковим Г.А.та Тараненком О.Ю. був вивчений вплив параметричних спінових хвиль і на втрати при лінійному феромагнітному резонансі.

В 1987 р. Мелков Г.А. та Шолом С.В. вперше вивчили параметричне збудження спінових хвиль локальною нестаціонарною накачкою. Показано необхідність урахування локальності накачки в усіх реальних ситуаціях через те, що накачка завжди є обмеженою у просторі. Вивчено параметричну нестабільність першого порядку під дією хвиль накачки, здійснено перетворення частоти магнітостатичних хвиль, що біжать у тонких феромагнітних плівках, вдалося реалізувати параметричне збудження спінових хвиль поверхневою магнітостатичною хвилею, було отримано параметричне підсилення обернених об’ємних та поверхневих магнітостатичних хвиль. У 1991 р. Мелковим Г.А. та Шоломом С.В. була виявлена кінетична нестійкість спінових хвиль у плівках ЗІГ.

Результати досліджень лінійних та нелінійних взаємодій СЃРїС–РЅРѕРІРёС… хвиль та коливань РІ магнітодіелектриках були узагальнені РІ РґРІРѕС… монографіях, що були написані Мелковим Р“.Рђ. разом С–Р· РїСЂРѕС„. Гуревичем Рђ.Р“. (ФТІ РђРќ РЎР РЎР , Рј. Ленінград). РћРґРЅР° Р· цих монографій «Magnetization Oscillation and Waves» була видана РІ 1996 СЂ. РІ РЎРЁРђ, РґСЂСѓРіР° - «РњР°РіРЅРёС‚ные колебания Рё волны» - РІ Р РѕСЃС–С— Сѓ 1994 СЂ.

Після відкриття високотемпературної надпровідності Сѓ 1986 СЂ. РЅР° кафедрі кріогенної та мікроелектроніки почалося інтенсивне дослідження властивостей високотемпературних надпровідників. Спочатку ці дослідження проводились Заблоцьким Р†.Р›. та Мелковим Р“.Рђ., Р° потім РґРѕ РЅРёС… приєдналися Малишев Р’.Р®., Єгоров Р®.Р’., Тиберкевич Р’.РЎ., Іванюта Рћ.Рњ. Головним напрямом досліджень було вивчення нелінійних властивостей Р’РўРќРџ та приладів РЅР° С—С… РѕСЃРЅРѕРІС–. Було проведено детальне дослідження нелінійного імпедансу плівок Р’РўРќРџ РЅР° РќР’Р§ (Мелков Р“.Рђ., Касаткін Рћ.Р›., Малишев Р’.Р®.), Сѓ результаті чого була запропонована модель реальної плівки Р’РўРќРџ. РћСЃРЅРѕРІРѕСЋ цієї моделі було припущення РїСЂРѕ наявність Сѓ плівці СЂС–Р·РЅРѕРіРѕ СЂРѕРґСѓ джозефсонівських зв’язків, суттєво змінюючих поведінку Р’РўРќРџ РІ полях РќР’Р§. РЈ 1996 СЂ. Мелков Р“.Рђ. та Пашицький Р„.Рђ. (ІФ РќРђРќРЈ) вперше висловили припущення РїСЂРѕ те, що аномальна поведінка мікрохвильового імпедансу Р’РўРќРџ може бути пов’язана Р· d - спарюванням надпровідних електронів. Запропонована модель пояснила більшість аномалій Сѓ поведінці поверхневого імпедансу плівок Р’РўРќРџ, зокрема, суттєво СЂС–Р·РЅСѓ залежність цього імпедансу РІС–Рґ постійного та Р·РјС–РЅРЅРѕРіРѕ магнітних полів. РќР° РѕСЃРЅРѕРІС– отриманої моделі Мелков Р“.Рђ., Єгоров Р®.Р’., Тиберкевич Р’.РЎ. провели оптимізацію параметрів магнітокерованих приладів РЅР° мікрохвильових Р’РўРќРџ лініях. Була знайдена оптимальна товщина плівки Р’РўРќРџ, СЏРєР° дозволяє досягти максимальної перебудови параметрів керуючих та параметричних пристроїв РїСЂРё Р·РјС–РЅС– постійного магнітного поля. Для збільшення діапазону перебудови Р±СѓРІ проведений аналіз складеної системи «РїР»С–РІРєР° Р’РўРќРџ+плівка ЗІГ», доведена С—С— перспективність для використання РІ фільтрах РќР’Р§, що перебудовуються.

В 1995 р. Мелков Г.А., Соловйов Д.О. та Рубльов Д.Є. разом із технологами з Сибірського відділення АН СРСР Врацких В.Ф. та Шевчуком П.П. розробили перший в Україні приймальний модуль 8-мм діапазону довжин хвиль, що використовує ВТНП плівки. Приймач, крім вхідного змішувача на діоді Шотткі, включав вхідний мікросмужковий тракт з малими втратами та фільтр НВЧ на базі плівок ВТНП.

У 1996 р. на кафедрі кріогенної та мікроелектроніки разом з університетом м. Окленд (США) почались інтенсивні дослідження нелінійних хвиль в магнітних плівках ЗІГ. Мелковим Г.А., Багадою А.В., Сергою О.О. та Славіним О.М. вперше було отримано параметричне підсилення солітонів у НВЧ діапазоні. В 1997 р. було виявлено та детально досліджено обернення хвильового фронту лінійних сигналів та солітонів магнітостатичних хвиль, вперше обернення хвильового фронту реалізовано за рахунок трихвильової взаємодії. Тиберкевичем В.С. була створена теорія взаємодії МСХ з локальною нестаціонарною параметричною накачкою, яка добре пояснила більшість наявних експериментальних результатів та дозволила знайти оптимальні умови для досягнення максимальних ефектів. У результаті досягнуто підсилення прямих хвиль, що перевищує 30 дБ, на такому ж рівні виявився коефіцієнт перетворення прямої хвилі в обернену. Розроблена та реалізована методика підсилення сигналу із стисненням сигнального імпульсу у часі, що дозволило, зокрема, отримати аномально високе підсилення солітонів - до 17 дБ замість 6 дБ, які можна досягти при підсиленні солітонів в ідеальному лінійному підсилювачі. Вперше в реальному маштабі часу реалізовано інверсію форми сигналу в часі.

В 1999 р. Мелков Г.А., Серга О.О., Тиберкевич В.С., Олійник О.М., Коблянський Ю.В., Славін А.М. почали дослідження недіабатичної взаємодії спін-хвильових пакетів з локальною параметричною накачкою. При цьому розмір області накачки вибирався достатньо малим для того, щоб закони збереження імпульсу дозволяли одночасне збудження як супутніх, так і зустрічних параметричних хвиль. Отримана узагальнена система скорочених рівнянь, що враховує неадіабатичність накачки, при цьому одночасно взаємодіють не дві, як звичайно, а чотири параметричні хвилі. Це відкриває можливість трьоххвильового параметричного процесу обернення хвильового фронту навіть у нелінійній оптиці, де у випадку звичайної накачки ці процеси заборонені законами збереження.

Новий етап у дослідженні надпровідників розпочався у 1997 р. після створення Мелковим Г.А., Корсаком С.К. та Єгоровим Ю.В. нового класу мікрохвильових ВТНП резонаторів - резонаторів поверхневої хвилі (РПХ). Ці резонатори прості у виготовленні (вони складаються тільки з необхідних розмірів плівки ВТНП на діелектричній підкладці), легко збуджуються в стандартних лініях передачі НВЧ, мають високу однорідну амплітуду надвисокочастотних струмів. Єгоровим Ю.В.та Мелковим Г.А. була створена теорія цих резонаторів, що грунтується на багатохвильовому аналізі електромагнітних хвиль у плівці ВТНП. При цьому було встановлено, що поверхнева хвиля РПХ є частковим випадком свіхарт-плазмонної електромагнітної хвилі, яка переходить при певних умовах або в поверхневу, або в свіхартівську хвилю надпровідної лінії передачі.

Через велику амплітуду однорідних НВЧ струмів, РПХ виявився дуже зручним засобом для опромінення гратки джозефсонівських контактів, створених на плівці ВТНП, що утворює сам резонатор поверхневої хвилі. Це стало ясно після досліджень, що були проведені Мелковим Г.А., Іванютою О.М., Єгоровим Ю.В., Малишевим В.Ю., разом із співробітниками наукового центру м. Юліх, Німеччина, Клушиним О.М. та Зігелем М. та співробітником Мюнхенського університету, Німеччина, Семерадом Р. Дослідження проводились на створеній в Німеччині лінійній гратці джозефсонівських контактів, які сформовані на бікристалічній границі. Вдалось отримати сходинки на вольт-амперній характеристиці, що відповідають одночасній синхронній роботі більш ніж ста джозефсонівських контактів. Вивчена можливість використання граток джозефсонівських контактів в РПХ для створення стандартів напруги та джозефсонівських генераторів НВЧ, що перебудовуються. Разом із Джуангом Д., Зенгом Х., Ву К. (Тайвань) розроблена методика використанння РПХ для дослідження властивостей надпровідних плівок.

У 2000 р. Мелковим Г.А., Сергою О.О., Коблянським Ю.В., Тиберкевичем В.С. та Славіним А.М. (університетом м. Окленд, США) виявлена можливість обернення будь-якої оборотної релаксації, наприклад, релєєвського розсіювання світла, розсіювання хвиль у матовому середовищі, а в магнетиках - двомагнонного розсіювання хвиль на неоднорідностях. Це обернення грунтується на частотно-селективному підсиленні хвиль локальною нестаціонарною параметричною накачкою. Отримані перші позитивні результати з обернення двомагнонної релаксації в монокристалічних плівках ЗІГ.

РЈ 2004 СЂ. цикл наукових СЂРѕР±С–С‚ Мелкова Р“.Рђ. С– Коблянського Р®.Р’. «РћР±РµСЂРЅРµРЅРЅСЏ хвильового фронту С– фазове спряження СЃРїС–РЅРѕРІРёС… хвиль С– коливань», що виконані протягом 1999–2004 СЂСЂ., відзначений премією імені Р†.Пулюя РќРђРќ України РІ галузі експериментальної фізики. Проведені дослідження можуть стати РѕСЃРЅРѕРІРѕСЋ РЅРѕРІРѕРіРѕ покоління електронних приладів, що придатні для кореляційної РѕР±СЂРѕР±РєРё мікрохвильової інформації. Зокрема, РЅР° РѕСЃРЅРѕРІС– проведених досліджень створено прототип активної бездисперсійної лінії затримки, максимальний час затримки сигналу РІ СЏРєС–Р№ Сѓ десять разів перевищує досягнуті значення для РІС–РґРѕРјРёС… пасивних ліній затримки. Створено неруйнівний метод вимірювання параметрів релаксації дипольно-РѕР±РјС–РЅРЅРёС… СЃРїС–РЅРѕРІРёС… хвиль, що С” власними збудженнями сучасних нанорозмірних елементів магнітної пам’яті.

Група співробітників під керівництвом проф. Кошової С. В. проводила дослідження нелінійних електромагнітних і акустичних явищ в розподілених системах з сегнетоелектриками.

Було досліджено процеси помноження частоти в хвилеводі, частково заповненого сегнетоелектриком, особливості параметричного підсилення і методи отримання синхронізму в такій системі (Гримальський В.В., Кононов М.В.).

Розроблені технологія і методи виготовлення діелектричних хвилеводів на основі поліетилену з різними наповнювачами. На основі таких хвилеводів розроблено конструкцію генераторів міліметрового діапазону довжин хвиль на лавинопролітних діодах і балансних змішувачів (Гажиєнко В.В., Кишенко Я.І., Кононов М.В., Кошова С.В.)

На підставі дослідження НВЧ властивостей напівпровідників з вузькою забороненою зоною була показана можливість генерації НВЧ коливань у напівпровідниках з безщільовою зоною за рахунок нестандартності закону дисперсії. Показано можливість застосування квазіоптичних резонансних структур з метою створення генераторів НВЧ коливань на безщілинних напівпровідниках. Встановлено також можливість використання поверхневих хвиль для дослідження поверхневих станів безщілинних напівпровідників (Кошова С.В., Пустильнік О.Д.)

Досліджено взаємодію електромагнітних хвиль міліметрового та субміліметрового діапазону з інтегральними p-i-n-структурами і розроблено на їх основі новий клас керуючих приладів. Проводилась розробка радіолокаційних вимірювачів малих переміщень, а також окремих вузлів радіотехнічної системи дистанційного зондування середовищ (Кишенко Я.І., Кошова С.В.).

Визначено фізичні процеси, що обумовлюють швидкодію інтегральних поверхнево-орієнтованих p-i-n-структур. Запропоновано технологічні рішення для оптимізації параметрів та характеристик інтегральних p-i-n-структур. Розроблено широкополосні модулятори високого рівня потужності мм та субмм діапазонів (Гримальский В.В., Кишенко Я.І., Кошова С.В.).

Випускники кафедри продовжують навчання в аспірантурі університету та інститутах НАН України. Серед випускників понад 30 докторів та кандидатів наук. Частина випускників працює викладачами у вищих навчальних закладах, зокрема: Новоселець М.К. був першим завідувачем кафедри медичної радіофізики Київського університету імені Тараса Шевченка, Вознюк В.В. - доцентом Будівельного університету (м. Київ), Курносіков О.В. - доцентом Сімферопольського університету; Гойса С.М., Коблянський Ю.В., Голобородько А.О. Прокопенко О.В. - викладачі Kиївського університету імені Тараса Шевченка. Саркісов С.С. зараз обіймає посаду професора в Університеті штата Алабама (м. Нормаль, США). Серга О.О. працює на посаді наукового співробітника фізичного факультету Кайзерслаутернського технологічного університету (м. Кайзерслаутерн, Німеччина). Багато випускників кафедри працюють у банках та комерційних структурах. Випускник кафедри Фіалковський В.О. був депутатом Верховної Ради України.

Видавнича діяльність кафедри

1. Мелков Г.А., Ільченко М.Є., Мирських Г.А. Твердотільні НВЧ фільтри. - К.: «Техника», 1977.
2. Кошова С.В. Твердотельная СВЧ микроэлектроника. - К.: Вид-во Київського ун-ту, 1977.
3. Молчанов А.А. Микросхемотехника.- К.: КГУ, 1977
4. Кошевая С.В., Сборник задач по твердотельной СВЧ микроэлектронике. - К.: КГУ, 1978.
5. Мелков Г.А. Использование сверхпроводимости в электронике. - К.: КГУ, 1979.
6. Мелков Г.А. Охлаждаемые электронные приборы. - К.: КГУ, 1980.
7. Лазеры в криминалистике и судебных экспертизах. Под ред. Находкина Н.Г. и Гончаренко В.И. - К. Вища школа, 1986. - 231 с.
8. Левитский С.М., Кошовая С.В. Вакуумная и твердотельная электроника СВЧ.- К.: Выща школа, 1986. - 272 с.
9. Атлас ионизационных спектров. Под ред. Находкина Н.Г. - К. Вища школа, 1989. – 232 с.
10. Ионизационная спектроскопия. Под ред. Находкина Н.Г. – К.: Либідь, 1992. – 212 с.
11. Мелков Г.А., Гуревич А.Г. Магнитные колебания и волны.- Москва, 1994. - 464 с.
12. Gurevich A.G., Melkov G.A. Magnetization Oscillations and Waves, CRC Press, New York, London, Tokyo, 1996. - 445 СЂ.
13. Бардамід Рћ.Р¤.. Коваль Р†.Рџ., П’ятницький Рњ.Р®., РЇРєРёРјРѕРІ Рљ.Р†. Растровий електронний РјС–РєСЂРѕСЃРєРѕРї. - Рљ.: Р’РџР¦ «РљРёС—РІСЃСЊРєРёР№ університет», 1998. - 27 СЃ.
14. Бардамід Рћ.Р¤., Коваль Р†.Рџ., П’ятницький Рњ.Р®. Визначення довжини екстинкції електронів Р·Р° РґРѕРїРѕРјРѕРіРѕСЋ електронного РјС–РєСЂРѕСЃРєРѕРїР°. - Рљ.: Р’РџР¦ «РљРёС—РІСЃСЊРєРёР№ університет», 1998. - 22 СЃ.
15. Булавенко РЎ.Р®., Горячко Рђ.Рњ., Мельник Рџ.Р’. Скануюча тунельна РјС–РєСЂРѕСЃРєРѕРїС–СЏ.- Рљ.: Р’РџР¦ «РљРёС—РІСЃСЊРєРёР№ університет», 2000. - 17 СЃ.
16. Находкін М.Г., Сизов Ф.Ф. Елементи функціональної електроніки: - К.: ВПФ УкрІНТЕІ, 2002. - 324 с.
17. Находкін Рњ.Р“., Шека Р”.Р†. Фізичні РѕСЃРЅРѕРІРё РјС–РєСЂРѕ- та наноелектроніки: - Рљ.: Р’РџР¦ «РљРёС—РІСЃСЊРєРёР№ університетет», 2005. - 497 СЃ.