3-12

Журнал «Известия вузов. Радиоэлектроника»
ISSN 0021-3470, ISSN 2307-6011 (Online)
Индекс по каталогу «Пресса России» 42183
№ 10, 2013, Том 56, 4 статьи.
http://radio.kpi.ua/issue/view/2013-10
Журнал индексируется в международных базах:










SCOPUS
Google Scholar
OCLC
ВИНИТИ
РИНЦ
Academic OneFile
EI-Compendex
Gale
INSPEC
Summon by Serial Solutions
Информация представлена по следующему принципу (каждая статья с новой страницы):
1. страницы статьи с, по
2. УДК
3. ФИО авторов сокращенно
4. ФИО авторов полностью, если такая информация есть
5. ФИО авторов на английском
6. Название статьи на русском
7. Название статьи на английском
8. Название организации авторов
9. Аннотация на русском
10. Аннотация на английском
11. Ключевые слова
12. Список литературы статьи
3-12
УДК 621.396
Нечаев Ю. Б.,1 Борисов Д. Н.,1 Климов А. И.,2 Золотухин А. В.3
Yu. B. Nechaev, D. N. Borisov, A. I. Klimov, and A. V. Zolotukhin
Нечаев Юрий Борисович
Nechaev Yu B
nechaev_ub@mail.ru
Борисов, Дмитрий Николаевич
borisov@sc.vsu.ru
Климов Александр Иванович
alexserkos@inbox.ru
Золотухин Алексей Васильевич
zolalvas@mail.ru
Исследование характеристик плоских антенных решеток вытекающей волны,
рассчитанных для режима нормального излучения
Investigation of characteristics of planar leaky-wave antenna arrays designed for broadside
radiation
1
Воронежский государственный университет
Россия, Воронеж, 394006, Университетская пл., д. 1
Voronezh State University
Voronezh, Russia
2
Воронежский институт министерства внутренних дел Российской Федерации
Россия, Воронеж, 394065, пр-т Патриотов, 53
Voronezh Institute of the Ministry of Internal Affairs of the Russian Federation
Voronezh, Russia
3
ОАО Концерн "Созвездие"
Россия, Воронеж, 3944018, ул. Плехановская, 14
Concern "Sozvezdie" JSC
Voronezh, Russia
Приведены результаты компьютерного моделирования и экспериментальных
исследований новых плоских антенных решеток вытекающей волны СВЧ и КВЧ
диапазонов, рассчитанных для режима излучения по нормали к плоскости раскрыва,
содержащих однослойные экранированные диэлектрические волноводы и периодические
дифракционные решетки из металлических лент. Антенны обеспечивают эффективность
излучения не менее 50% и коэффициент усиления 28–30 дБ в полосе частот 3–4%.
The results of computer simulation and experimental investigations of new planar leaky-wave
antenna arrays designed for microwave and EHF bands and for the mode of radiation normal to
the aperture plane have been presented. These arrays comprise single-layer shielded dielectric
waveguides and metal-strip periodic diffraction gratings. The specified antennas ensure the
radiation efficiency of no less than 50% and the gain of about 28–30 dB within the 3–4%
frequency band.
антенная решетка вытекающей волны; нормальное излучение; диэлектрический волновод;
дифракционная решетка; устройство возбуждения; гребенчатая полосковая линия; leakywave antenna array; broadside radiation; dielectric waveguide; diffraction grating; excitation
device; comb stripline
1. Huang K.-Ch. Millimetre Wave Antennas for Gigabit Wireless Communications: a Practical
Guide to Design and Analysis in a System Context / Kao-Cheng Huang, David J. Edwards. —
JohnWiley & Sons Ltd, 2008. — 271 p.
2. Teshirogi T. Wave Summit Course: Modern Millimeter-Wave Technologies / T. Teshirogi, T.
Yoneyama. — Ohmsha : IOS Press, 2001. — 300 p.
3. Ando M. Planar waveguide arrays for millimeter wave systems / M. Ando // IEICE Trans.
Commun. — Oct. 2010. — Vol. E93B, No. 10. — P. 2504–2513.
4. Климов А. И. Разработка и исследование плоских дифракционных антенн СВЧ и КВЧ
диапазонов с электрически управляемыми характеристиками / А. И. Климов. — Воронеж :
Научная книга, 2010. — 117 с.
5. Шестопалов В. П. Физические основы миллиметровой и субмиллиметровой техники. Т.
1. Открытые структуры / В. П. Шестопалов. — К. : Наукова думка, 1985. — 216 с.
6. Oliner A. Scannable Millimeter Wave Arrays / A. Oliner. — Brooklin : Weber Research
Institute, 1989. — 523 p.
7. Pat. No. US 2008/0303734 A1. US Pat. Appl. Publ. Dielectric Leaky Wave Antenna / T.
Teshirogi, et al. — Pub. Dec. 11, 2008.
8. Kawamura T. Dual-layer parallel-plate waveguide feed for dielectric leaky-wave antenna / T.
Kawamura et al. // ISAP 2007 : Niigata, Japan : proc. of conf. — P. 117–120.
9. Kawamura T. Dielectric leaky-wave antenna with planar feed immersed in the dielectric
substrate / T. Kawamura, et al. // ISAP 2006 : proc. of conf. — P. 1–5.
10. Teshirogi T. A Millimeter-wave dielectric leaky-wave antenna with low-profile and high
efficiency / T. Teshirogi, et al. // ISAP 2000 : Fukuoka, Japan : proc. of conf.
11. Пат. № 2435260 Российская Федерация. Плоская антенна / Ю. Б. Нечаев, А. И. Климов,
Н. С. Хохлов, В. И. Юдин, П. Н. Радько. — Заяв. и патентообл. ОАО Концерн «Созвездие»
; опубл. 27.11.2011.
12. Синтез излучающего раскрыва плоской антенны миллиметровых волн / Ю. Б. Нечаев,
Д. Н. Борисов, А. И. Климов, А. В. Золотухин // Радиолокация, навигация, связь :
междунар. науч.-техн. конф. RLNC-2011, Воронеж, Россия : материалы конф. — Воронеж,
2011. — C. 1337–1342.
13. Веселов Г. И. Слоистые металло-диэлектрические волноводы / Г. И. Веселов, С. Б.
Раевский. — М. : Радио и связь, 1988. — 248 с.
14. Снижение уровня боковых лепестков диаграммы направленности антенной решетки
вытекающей волны с центральным питанием / Ю. Б. Нечаев, А. И. Климов, Д. Н. Борисов,
А. В. Золотухин // Радиолокация, навигация, связь : XVIII междунар. науч.-техн. конф.,
12–14 апр. 2012, Воронеж, Россия : материалы конф. — Воронеж, 2012. — Т. 2. — С. 794–
800.
15. Sutinjo A. Beam shaping considerations in a symmetric leaky wave antenna for broadside
radiation / A. Sutinjo, M. Okoniewski, R. H. Johnston. — Режим доступа :
http://ap-s.ei.tuat.ac.jp/isapx/2008/pdf/1644867.pdf. — Дата доступа : 12.02.2012. — Название
с экрана.
16. Sutinjo A. Designing a linear microstrip array for broadside radiation using the leaky wave
approach / A. Sutinjo, M. Okoniewski, R. H. Johnston. — Режим доступа :
http://ap-s.ei.tuat.ac.jp/isapx/2008/pdf/1644852.pdf. — Дата доступа : 12.02.2012. — Название
с экрана.
17. А.с. № 2012144897 Российская Федерация. Плоская антенна вытекающей волны / Ю.
Б. Нечаев, А. И. Климов, Д. Н. Борисов, В. И. Юдин, А. В. Золотухин. — Дата приоритета
22.10.2012.
18. Резонансное рассеяние волн. Т. 1. Дифракционные решетки / В. П. Шестопалов [и др.].
— К. : Наукова думка, 1986. — 232 с.
19. Уолтер К. Антенны бегущей волны / Пер. с англ. под ред. А. Ф. Чаплина. — М. :
Энергия, 1970. — 448 с.
13-27
УДК 648.871
Проектирование и оптимизация аналого-цифрового флеш преобразователя c
использованием дополнительных транзисторов ожидания с логикой управления током
Design and optimization of flash type analog to digital converter using augmented sleep
transistors with current mode logic
*
Работа выполнена при поддержке университета ITM (Гвалиор, Индия) при участии
Cadence System Design (Бангалор, Индия).
This work was supported by ITM University (Gwalior, India) in collaboration with Cadence
System Design (Bangalore, India).
Джеин Пратик, Акеше Шиам
Prateek Jain and Shyam Akashe
Prateek Jain
prtk.ieju@gmail.com
Shyam Akashe
shyam.akashe@yahoo.com
ITM Университет
Индия, Гвалиор
ITM University
Gwalior, India
Представлена оптимизация аналого-цифрового флеш преобразователя с целью
уменьшения тока утечки и вносимой задержки, используя дополнительные транзисторы
ожидания с логикой управления током ASTCML (Augmented Sleep Transistors with Current
Mode Logic) в 45 нм технологическом процессе. Как показали исследования, мощность
утечки при использовании ASTCML уменьшается на 50% при напряжении питания 1 В.
Благодаря уменьшению тока утечки снижается вероятность термической утечки, что
повышает надежность устройства, хотя рассматриваемый аналого-цифровой
преобразователь спроектирован на базе PMOS и NMOS. Предлагаемый аналого-цифровой
преобразователь пригоден для использования в высокоскоростных и беспроводных
сетевых приложениях. В работе рассмотрены различные варианты использования
аналого-цифрового флеш преобразователя.
This paper represents the low leakage & the delay performance optimization of Flash type
Analog to Digital converter using Augmented Sleep Transistors with Current Mode Logic
(ASTCML) at 45 nm technology. It is realized that the leakage power is reduced 50%
approximately in ASTCML logic based analog to digital converter design at 1 V supply voltage.
Due to reduced leakage power, the probability of causing thermal runaway is decreased and the
design stagnation is increased. Even though the featured analog to digital converter is designed
using combination of PMOS and NMOS. The anticipated analog to digital converter is
appropriate for high speed and wireless network application. In this paper, different consecutive
designs with flash type analog to digital converter are represented.
мощность утечки; ASTCML; аналого-цифровой флеш преобразователь; АЦП; leakage
power; ASTCML logic; Flash type analog to digital converter, ADC
1. Sethuram R. Leakage power profiling and leakage power reduction using DFT hardware / R.
Sethuram, K. Arabi, M. Abu-Rahma // 29th IEEE VLSI Test Symposium (VTS) : 1–5 May
2011, Dana Point, CA. — 2011. — P. 46–51. — DOI : 10.1109/VTS.2011.5783753.
2. Khouri K. S. Leakage power analysis and reduction during behavioral synthesis / K. S. Khouri,
N. K. Jha // IEEE Trans. Very Large Scale Integration (VLSI) Systems. — Dec. 2002. — Vol.
10, No. 6. — P. 876–885. — DOI : 10.1109/TVLSI.2002.808436.
3. Halter J. P. A gate-level leakage power reduction method for ultra-low-power CMOS circuits
/ J. P. Halter and F. N. Najm // IEEE Custom Integrated Circuits Conf. : CICC, 5–8 May 1997,
Santa Clara, CA : proc. of conf. — 1997. — P. 475–478. — DOI : 10.1109/CICC.1997.606670.
4. Tuan T. Leakage power analysis of a 90nm FPGA / T. Tuan and B. Lai // IEEE Custom
Integrated Circuits Conf. : CICC, 21-24 Sept. 2003. — 2003. — P. 57–60. — DOI :
10.1109/CICC.2003.1249359.
5. Chun J. W. A novel leakage power reduction technique for CMOS circuit design / Jae Woong
Chun, C. Y. R. Chen // SoC Design Conf. : ISOCC, 22-23 Nov. 2010, Seoul. — 2010. — P.
119–122. — DOI : 10.1109/SOCDC.2010.5682957.
6. Jalan A. Analysis of leakage power reduction techniques in digital circuits / A. Jalan and M.
Khosla // Annual IEEE India Conf. : INDICON, 16–18 Dec. 2011, Hyderabad. — 2011. — P. 1–
4. — DOI : 10.1109/INDCON.2011.6139374.
7. Yeap G. Practical Low Power Digital VLSI Design / Gary Yeap. — Kluwer Academic
Publishers, 1998.
8. Li L. CMOS current mode logic gates for high-speed applications / Lisha Li, Sripriya
Raghavendran, Donald T. Comer // 12th NASA Symp. on VLSI Design : Oct. 4–5, 2005, Coeur
d’Alene, Idaho, USA. — 2005.
9. Allam M. W. Dynamic current mode logic (DyCML): A new low-power high-performance
logic style / Mohamed W. Allam and Mohamed I. Elmasry // IEEE J. Solid-State Circuits. —
Mar. 2001. — Vol. 36, No. 3. — P. 550–558. — DOI : 10.1109/4.910495.
10. Rajani H. P. Novel sleep transistor techniques for low leakage power peripheral circuits / H.
P. Rajani and Srimannarayan Kulkarni // Int. J. VLSI design & Commun. Syst. — 2012. — Vol.
3, No. 4. — DOI : 10.5121/vlsic.2012.3408.
11. Sharma V. K. Comparison among different CMOS inverter for low leakage at different
technologies / Vijay Kumar Sharma and Surender Soni // Int. J. Appl. Eng. Res. Dindigul. —
2010. — Vol. 1, No. 2. — P. 228–233.
12. Ghafari P. Impact of technology scaling on leakage reduction techniques / P. Ghafari, M.
Anis, M. Elmasry // IEEE Northeast Workshop on Circuit and Systems : 5–8 Aug. 2007,
Montreal, Que. — 2007. — P. 1405–1408. — DOI : 10.1109/NEWCAS.2007.4488021.
13. Roy S. Impact of runtime leakage reduction techniques on delay and power sensitivity under
effective channel length variations / S. Roy and A. Pal // IEEE Region 10 Conf. : TENCON
2008, 19–21 Nov. 2008, Hyderabad. — 2008. — P. 1–6. — DOI :
10.1109/TENCON.2008.4766400.
14. Khandelwal V. Leakage control through fine-grained placement and sizing of sleep
transistors / V. Khandelwal and A. Srivastava // IEEE Trans. CAD Integr. Circuits Syst. — July
2004. — Vol. 26, No. 7. — P. 533–536. — DOI : 10.1109/TCAD.2006.888282.
15. Rani M. J. Leakage power reduction and analysis of CMOS sequential circuits / M. Janaki
Rani and S. Malarkann // Int. J. VLSI design & Commun. Syst. — 2012. — Vol. 3, No. 1. — P.
13–23. — DOI : 10.5121/vlsic.2012.3102.
16. Augsburger S. A. Combining dual-supply, dual-threshold and transistor sizing for power
reduction / S. Augsburger and B. Nigolic // Computer Design: VLSI in Computers and
Processors : IEEE Int. Conf. — 2002. — P. 316–321. — DOI : 10.1109/ICCD.2002.1106788.
17. Waste N. H. E. Principles of CMOS Design: A system perspective / Neil H. E. Waste and K.
Eshraghian. — 2nd ed. — Pearson Publication, Inc. and dorling Kindersley Publishing, Inc.,
2000.
18. Kumar D. Performance analysis of dynamic threshold MOS (DTMOS) 4-input multiplexer
switch for low power and high speed FPGA design / Deepak Kumar, Pankaj Kumar, Manisha
Pattanaik // Integrated Circuits and System Design : 23rd Symp. SBCCI’10, Sept. 2010. — 2010.
— P. 2–7. — DOI : 10.1145/1854153.1854156.
19. Sylvester D. Future performance challenges in nanometer design / D. Sylvester, H. Kaul //
DAC 2001, June 18–22, 2001, Las Vegas, Nevada, USA. — June 2001. — P. 3–8.
20. Kumar P. Design & implementation of low power 3-bit flash ADC in 0.18mm CMOS /
Pradeep Kumar and Amit Kolhe // Int. J. Soft Comput. Eng. — 2011. — Vol. 1, No. 5. — P. 71–
74. http://www.ijsce.org/attachments/File/Vol-1_Issue-5/E0150081511.pdf.
21. Shehata K. A. Design and implementation of a high speed low power 4-bit Flash ADC / K.
A. Shehata, H. F. Ragai, H. Husien // Design & Technology of Integrated Systems in Nanoscale
Era : IEEE Int. Conf. DTIS, 2-5 Sept. 2007, Rabat. — 2007. — P. 200–203. — DOI :
10.1109/DTIS.2007.4449519.
22. Al-Ibrahim M. M. A new fast analog-to-digital counting converter / M. M. Al-Ibrahim, S.
Bataineh, M. Irshid // Electronics, Circuits & Systems : Third IEEE Int. Conf. ICECS’96, 13–16
Oct 1996, Rodos. — 1996. — Vol. 2. — P. 912–915. — DOI : 10.1109/ICECS.1996.584533.
23. Design of a low power, variable-resolution flash ADC / S. Veeramachanen, A. M. Kumar, V.
Tummala, M. B. Srinivas // VLSI Design : 22nd Int. Conf., 5–9 Jan. 2009, New Delhi. — 2009.
— P. 117–122. — DOI : 10.1109/VLSI.Design.2009.62.
24. Sharma V. K. Comparison among different CMOS inverter for low leakage at different
technologies / Vijay Kumar Sharma and Surender Soni // Int. J. Appl. Eng. Res. Dindigul. —
2010. — Vol. 1, No. 2. http://www.ipublishing.co.in/jarvol1no12010/EIJAER1021.pdf.
25. Singh A. K. Digital VLSI Design / Ajay Kumar Singh. — PHI Publication, 2011. — 368 p.
26. Yoo J. A 1-GSPS CMOS flash A/D converter for system-on-chip applications / Jincheol Yoo,
Kyusun Choi, Ali Tangel // IEEE Computer Society Workshop on VLSI : WVLSI ’01. — 2001.
— P. 135–139.
27. Richards T. C. Dynamic testing of A/D converters using the coherence function / T. C.
Richards // IEEE Trans. Instrum. Meas. — Dec. 2006. — Vol. 55, No. 6. — P. 2265–2274. —
DOI : 10.1109/TIM.2006.884127.
28-41
УДК 648.93
Абдуламир Л. Ф.,1,2 Джохакар Дж. Д.,1 Срипати У.,1 Кулкарни М.1
L. F. Abdulameer,1,2 J. D. Jokhakar,2 U. Sripati,2 M. Kulkarni2
Lwaa Faisal Abdulameer
lwaa@kecbu.uobaghdad.edu.iq
lwaakhamass@gmail.com
Jignesh Dhruvakumar Jokhakar
jokhakarjignesh@gmail.com
U. Sripati
sripati_acharya@yahoo.co.in
Muralidhar Kulkarni
mkuldce@gmail.com
Улучшение вероятности битовой ошибки для безопасных беспроводных систем связи на
базе технологии DCSK-MIMO в случае рэлеевского канала с замираниями
BER performance enhancement for secure wireless communication systems based on DCSKMIMO techniques under Rayleigh fading channel
1
Национальный технологический институт Карнатака
Индия, Сураткал, Карнатака
National Institute of Technology Karnataka
Surathkal, India
2
Багдадский университет
Ирак, Багдад
University of Baghdad
Baghdad, Iraq
В последние годы наблюдается рост интереса к использованию хаотических техник для
обеспечения безопасности каналов связи. Такая необходимость обоснована
возникновением беспроводных сервисов, которые требуют обеспечения очень низкой
вероятности битовой ошибки BER (Bit Error Rate) наряду с безопасностью данных. С
увеличением объемов данных, передаваемых по беспроводным каналам, возрастает
интерес по несанкционированному доступу к таким системам. В данной работе
исследуется целесообразность использования хаотической связи в каналах с множеством
входов и выходов MIMO (Multiple–Input–Multiple–Output). Проведено изучение
характеристик дифференциальной хаотической манипуляции DCSK (Differential Chaos
Shift Keying) по схемам Алаути 2×2 и 2×1 для различных хаотических карт через канал с
аддитивным белым гауссовым шумом и рэлеевский канал с замираниями. Обе
принципиально широкополосные техники DCSK модуляции и пространственновременного блочного кода STBC (Space–Time Block Code) позволяют бороться с
замираниями вследствие многолучевого распространения. Использование таких схем
приводит к улучшению безопасности без ухудшения BER в рэлеевском канале с
замираниями. Разработан точный метод оценки характеристик DCSK системы связи через
канал с замираниями. Моделирование показало, что комбинация схем STC и карты
палаточного вида обеспечивает лучшую BER и безопасность по сравнению с другими
картами. Таким образом, использование описываемых схем улучшает безопасность без
ухудшения BER при связи через упомянутые каналы.
There has been a growing interest in the use of chaotic techniques for enabling secure
communication in recent years. This need has been motivated by the emergence of a number of
wireless services which require the channel to provide very low bit error rates (BER) along with
information security. As more and more information is transacted over wireless media, there has
been increasing criminal activity directed against such systems. This paper investigates the
feasibility of using chaotic communications over Multiple-Input-Multiple-Output (MIMO)
channels. We have studied the performance of differential chaos shift keying (DCSK) with 2×2
Alamouti scheme and 2×1 Alamouti scheme for different chaotic maps over additive white
Gaussian noise (AWGN) and channels disturbed by Rayleigh fading. Both the inherently
wideband DCSK modulation and the space-time block code (STBC) are techniques that can
mitigate the effect of multipath fading. The use of these schemes allows us to enhance security
without degrading the BER performance for Rayleigh fading channels. We have employed an
exact method to analyze the performances of DCSK communication system over fading channel.
Our simulations indicate that the combination of the STC and tent map provides the best BER
performance in addition to security when compared to the choice of other maps. Hence, this
study shows that the use of these schemes can allow the user to enhance security without
degrading the BER performance while communicating over these channels.
хаотическая техника; MIMO; рэлеевский канал с замираниями; DCSK; chaotic techniques;
MIMO; Rayleigh fading
1. Frey D. R. Chaotic digital encoding: An approach to secure communication / D. R. Frey //
IEEE Trans. Circuits Syst. II: Analog Digital Signal Process. — 1993. — Vol. 40, No. 10. — P.
660–666. — DOI : 10.1109/82.246168.
2. Itoh M. Secure communication systems via Yamakawa’s chaotic chips and Chua’s circuits /
M. Itoh, H. Murakami, L. O. Chua // Fuzzy Systems : IEEE Third World Congress on
Computational Intelligence, 26–29 Jun 1994, Orlando, FL. — 1994. — Vol. 2. — P. 1293–1296.
— DOI : 10.1109/FUZZY.1994.343908.
3. Zhou H. Secure communication via one-dimensional chaotic inverse systems / Hong Zhou,
Xie-Ting Ling, Jun Yu // Circuits and Systems : IEEE Int. Symp., ISCAS’97, 9–12 Jun 1997,
Hong Kong. — 1997. — Vol. 2. — P. 1029–1032. — DOI : 10.1109/ISCAS.1997.621911.
4. Kaddoum G. Performance analysis of differential chaotic shift keying communications in
MIMO systems / G. Kaddoum, Mai Vu, Francois Gagnon // Circuits and Systems : IEEE Int.
Symp., ISCAS, 15–18 May 2011, Rio de Janeiro. — 2011. — P. 1580–1583. — DOI :
10.1109/ISCAS.2011.5937879.
5. Ma H. Space-time coding and processing with differential chaos shift keying scheme /
Huanfei Ma and Haibin Kaan // Communications : IEEE Int. Conf., ICC’09, 14–18 June 2009,
Dresden. — 2009. — P. 1–5. — DOI : 10.1109/ICC.2009.5199469.
6. Coexistence of chaos-based and conventional digital communication systems of equal bit rate
/ F. C. M. Lau, C. K. Tse, Ye. Ming, S. F. Hau // IEEE Trans. Circuits Syst. — 2004. — Vol. 51,
No. 2. — P. 391–408. — DOI : 10.1109/TCSI.2003.822398.
7. Ben Farah M. A. Design of secure digital communication systems using DCSK chaotic
modulation / M. A. Ben Farah, A. Kachouri, M. Samet // Design and Test of Integrated Systems
in Nanoscale Technology : IEEE Int. Conf., DTIS, 5–7 Sept. 2006, Tunis. — 2006. — P. 200–
204. — DOI : 10.1109/DTIS.2006.1708656.
8. Lau Y.-S. A new approach in chaos shift keying for secure communication / Yuu-Seng Lau
and Z. M. Hussain // Information Technology and Applications : Third IEEE Int. Conf., ICITA
2005, 4–7 July 2005. — 2005. — Vol. 2. — P. 630–633. — DOI : 10.1109/ICITA.2005.30.
9. Lee J. Secure communication using chaos / Jaejin Lee, Chungyong Lee, D. B. Williams //
IEEE Global Telecommunication Conf. : GLOBECOM’95, 14–16 Nov 1995. — 1995. — Vol.
2. — P. 1183–1187. — DOI : 10.1109/GLOCOM.1995.502590.
10. A new chaotic communication system / Zhingguo Li, Kun Li, Changyun Wen, Yeng Chai
Soh // IEEE Trans. Commun. — 2003. — Vol. 51, No. 8. — P. 1306–1312. — DOI :
10.1109/TCOMM.2003.815058.
11. A secure communication scheme based on symbolic dynamics / Guoping Tang, Xiaofeng
Liao, Di Xiao, Chuandong Li // Communications, Circuits and Systems : IEEE Int. Conf.,
ICCCAS 2004, 27–29 June 2004. — 2004. — Vol. 1. — P. 13–17. — DOI :
10.1109/ICCCAS.2004.1345929.
12. Lau Y.-S. Space-time encoded secure chaos communications with transmit beamforming /
Yuu-Seng Lau, Kevin H. Lin, Z. M. Hussain // IEEE Region 10 : TENCON, 21–24 Nov. 2005,
Melbourne, Qld. — 2005. — P. 1–5. — DOI : 10.1109/TENCON.2005.301120.
13. Kaddoum G. On the performance of chaos shift keying in MIMO communications systems /
G. Kaddoum, Mai Vu, F. Gagnon // IEEE Wireless Communication and Networking Conf. :
WCNC, 28–31 March 2011, Cancun, Quintana Roo. — 2011. — P. 1432–1437. — DOI :
10.1109/WCNC.2011.5779370.
14. Ma H. Space-time coding and processing with differential chaos shift keying scheme /
Huanfei Ma and Haibin Kan // Communications : IEEE Int. Conf., ICC’09, 14–18 June 2009,
Dresden. — 2009. — P. 1–5. — DOI : 10.1109/ICC.2009.5199469.
15. A generalized BER prediction method for differential chaos shift keying system through
different communication channels / Georges Kaddoum, Francois Gagnon, Pascal Charge, Daniel
Roviras // Wireless Personal Commun. — 2012. — Vol. 64, No. 2. — P. 425–437. — DOI :
10.1007/s11277-010-0207-1.
16. A methodology for bit error rate prediction in chaos-based communication systems / G.
Kaddoum, P. Charge, D. Roviras, D. Fournier-Prunaret // Circuits, Syst. Signal Process. — 2009.
— Vol. 28, No. 6. — P. 925–944. — DOI : 10.1007/s00034-009-9124-5.
17. Exact analytical bit error rates for multiple access chaos-based communication systems / W.
M. Tam, F. C. M. Lau, C. K. Tse, A. J. Lawrance // IEEE Trans. Circuits Syst. — Sept. 2004. —
Vol. 51, No. 9. — P. 473–481. — DOI : 10.1109/TCSII.2004.832773.
18. Dornbusch A. Chaotic generation of PN sequences: A VLSI implementation / A. Dornbusch
and J. P. de Gyvez // Circuits and Systems : IEEE Int. Symp., ISCAS’99, 1999, Orlando, FL. —
1999. — Vol. 5. — P. 454–457. — DOI : 10.1109/ISCAS.1999.777607.
19. Comparative study of 1-D chaotic generators for digital data encryption / Abir Awad, Safwan
El Assad, Wang Qianxue, Calin Vladeanu, Bassem Bakhache // IAENG Int. J. Computer Sci. —
Dec. 2008. — Vol. 35, No. 4. — P. 1.
20. Stavroulakis P. Chaos Applications in Telecommunications / P. Stavroulakis. — Taylor &
Francis Group, 2006.
21. Zhou Z. Exact BER analysis of differential chaos shift keying communication system in
fading channels / Zhibo Zhou, Tong Zhou, Jinxiang Wang // Wireless Communication,
Networking and Mobile Computing : 4th IEEE Int. Conf., WiCOM’08, 12–14 Oct. 2008, Dalian.
— P. 1–4. — DOI : 10.1109/WiCom.2008.516.
42-56
УДК: 538.91
Шеремет В. Н.
V. N. Sheremet
Шеремет, Владимир Николаевич
VolodymyrSheremet@gmail.com
Особенности формирования и свойства омических контактов к n-GaN(AlN) и
синтетическому алмазу
Formation peculiarities and properties of ohmic contacts to n-GaN(AlN) and artificial diamond
Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарева Национальной академии наук
Украины
Украина, Киев, 03028, пр-т Науки, 41
V. E. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics of NAS of Ukraine
Kyiv, Ukraine
Рассмотрены омические контакты Au–TiBx–Al–Ti–n–GaN, Au–Pd–Ti–Pd–n–AlN и Au–Pd–
Ti–n–C к перспективным для использования в микроэлектронике широкозонным
полупроводникам. Формирование омических контактов происходит после нанесения
последовательных слоев металлизации с последующей быстрой термической обработкой,
которая приводит к твердофазным реакциям, проходящим между полупроводником и
металлизацией. Показано, что использование в омическом контакте рентгеноаморфного
слоя TiBx в роли диффузионного барьера позволяет создавать термостойкие контакты до Т
= 900 °С. Токоперенос в рассмотренных омических контактах описан с помощью модели
токопереноса по металлическим шунтам с учетом диффузионного ограничения подвода
носителей заряда.
The paper considers ohmic contacts of Au–TiBx–Al–Ti–n–GaN, Au–Pd–Ti–Pd–n–AlN and Au–
Pd–Ti–n–C to the promising for use in microelectronics wide-gap semiconductors. Ohmic
contact formation takes place after sequential layering of metal with further fast thermal
processing, which leads to solid-phase reactions between the semiconductor and metal. It is
shown that the use of X-ray amorphous TiBx layer in ohmic contact as the diffusion barrier
allows for creating thermal stability contacts up to T = 900 °C. Current flow in the considered
ohmic contacts is described using a model with current flow along metal shunts considering
diffusion limitation on the charge carrier supply.
омический контакт; удельное контактное сопротивление; механизм токопереноса; Ожеспектроскопия; рентгеновская дифрактометрия; ohmic contact; contact resistivity; current
flow mechanism; Oze spectroscopy; X-Ray diffractometry
1. Annaig D. Gallium nitride bulk crystal growth processes: a review / D. Annaig, G. Graziella,
G. Demazeau // Mater. Sci. Eng. R: Reports. — 2006. — Vol. 50, No. 6. — P. 167–194. — DOI
: 10.1016/j.mser.2005.11.001.
2. Levinstein M. Handbook Series on Semiconductor Parameters : Vol. 1, 2 / Ed. by
M. Levinstein, S. Rumyantsev, M. Shur. — London : World Scientific, 1996, 1999.
3. Kamata H. Single-crystal growth of aluminum nitride on 6H–SiC substrates by an opensystem sublimation method / Hiroyuki Kamata, Kunihiro Naoe, Kazuo Sanada, Noboru Ichinose
// J. Crystal Growth. — 2009. — Vol. 311, No. 5. — P. 1291–1295. — DOI :
10.1016/j.jcrysgro.2008.12.025.
4. Blank T. V. Mechanisms of current flow in metal-semiconductor ohmic contacts / T. V. Blank,
Yu. A. Gol’dberg // Semiconductors. — 2007. — Vol. 41, No. 11. — P. 1263–1292. — DOI :
10.1134/S1063782607110012.
5. Широкозонные полупроводники / Ю. Г. Шреттер, Ю. Т. Ребане, В. А. Зыков, В. Г.
Сидоров. — С.-Пб. : Наука, 2001. — 125 с.
6. Васильев А. Г. СВЧ транзисторы на широкозонных полупроводниках / А. Г. Васильев,
Ю. В. Колковский, Ю. А. Концевой. — М. : Техносфера, 2011. — 256 с.
7. First observation of bias oscillations in GaN Gunn diodes on GaN substrate / O. Yilmasoglu,
K. Mutamba, D. Pavlidis, T. Karaduman // IEEE Trans. Electron Devices. — 2008. — Vol. 55,
No. 6. — P. 1563–1567. — DOI : 10.1109/TED.2008.921253.
8. Шеремет В. Н. Особенности создания и электрофизические свойства омических
контактов к нитриду галлия (обзор) / В. Н. Шеремет // Оптоэлектроника и
полупроводниковая техника. — 2009. — Т. 44. — С. 41–59.
9. Mohammad S. N. Contact mechanisms and design principles for alloyed ohmic contacts to n–
GaN / S. Noor Mohammad // J. Appl. Phys. — 2004. — Vol. 95, No. 12. — P. 7940–7953. —
DOI : 10.1063/1.1712016.
10. Третьяков Т. Д. Твердофазные реакции / Т. Д. Третьяков. — М. : Химия, 1978. — 360
с.
11. Auger depth profile analysis and EFTEM analysis of annealed Ti/Al-contacts on Si-doped
GaN / Markus Pidun, Peter Karduck, Joachim Mayer, Klaus Heime, Bernd Schineller, Thomas
Walther // Appl. Surface Sci. — 2001. — Vol. 179, No. 1–4. — P. 213–221. — DOI :
10.1016/S0169-4332(01)00282-3.
12. Фоменко В. С. Эмиссионные свойства материалов. Справочник / В. С. Фоменко. — К. :
Наукова думка, 1981. — 340 с.
13. Development of high-stable contact systems to gallium nitride microwave diodes / A. E.
Belyaev, N. S. Boltovets, V. N. Ivanov, L. M. Kapitanchuk, V. P. Kladko, R. V. Konakova, Ya.
Ya. Kudryk, A. V. Kuchuk, O. S. Lytvyn, V. V. Milenin, V. N. Sheremet, Yu. N. Sveshnikov //
Semicond. Phys. Quantum Electron. Optoelectron. — 2007. — Vol. 10, No. 4. — P. 1–8. —
http://journal-spqeo.org.ua/n4_2007/v10n4–07–p01–08.pdf.
14. Resistance formation mechanisms for contacts to n-GaN and n-AlN with high dislocation
density / A. V. Sachenko, A. E. Belyaev, N. S. Boltovets, Yu. V. Zhilyaev, V. P. Klad’ko, R. V.
Konakova, Ya. Ya. Kudryk, V. N. Panteleev, V. N. Sheremet // Phys. Status Solidi (C). — 2013.
— Vol. 10, No. 3. — P. 498–500. — DOI : 10.1002/pssc.201200530.
15. Жиляев Ю. В. Рост слоев нитрида галлия методом хлоридной газофазной эпитаксии
при пониженной температуре источника / Ю. В. Жиляев, С. Н. Родин // ПЖТФ. — 2010.
— Т. 36, № 9. — С. 11–16.
16. Investigation of resistance formation mechanisms for contacts to n-AlN and n-GaN with a
high dislocation density / A. V. Sachenko, A. E. Belyaev, N. S. Boltovets, Yu. V. Zhilyaev, L.
M. Kapitanchuk, V. P. Klad’ko, R. V. Konakova, Ya. Ya. Kudryk, A. V. Kuchuk, A. V.
Naumov, V. V. Panteleev, V. N. Sheremet // Semicond. Phys. Quantum Electron. Optoelectron.
— 2012. — Vol. 15, No. 4. — P. 351–357. — http://journal-spqeo.org.ua/n4_2012/v15n4-2012p351-357.pdf.
17. Интегральная схема СВЧ-модулятора сантиметрового диапазона на слоях
поликристаллической алмазной пленки / В. В. Басанец, Н. С. Болтовец, А. В. Гуцул, А. В.
Зоренко, В. Г. Ральченко, А. Е. Беляев, В. П. Кладько, Р. В. Конакова, Я. Я. Кудрик, А. В.
Кучук, В. В. Миленин // ЖТФ. — 2013. — Т. 83, № 3. — С. 113–117.
18. Двухслойные теплоотводящие диэлектрические подложки алмаз-нитрид алюминия / В.
Г. Ральченко, А. В. Савельев, А. Ф. Попович, И. И. Власов, С. В. Воронина, Е. Е.
Ашкинази // Микроэлектроника. — 2006. — Т. 35, № 4. — С. 243–247.
19. Contacts to doped and undoped polycrystalline diamond films / R. E. Harper, C. Johnston, P.
R. Chalker, D. Totterdell, I. M. Buckley-Golder, M. Werner, E. Obermeier, M. Van Rossum //
Diamond Relat. Mater. — 1992. — Vol. 1, No. 5–6. — P. 692–696. — DOI : 10.1016/09259635(92)90193-R.
20. Metallic contacts to nitrogen and boron doped diamond-like carbon films / F. M. Wang, M.
W. Chen, Q. B. Lai // Thin Solid Films. — 2010. — Vol. 518, No. 12. — P. 3332–3336. — DOI
: 10.1016/j.tsf.2009.10.041.
21. Carbide contacts on homoepitaxial diamond films / P. Muret, F. Pruvost, C. Saby, E.
Lucazeau, T. A. Nguyen Tan, E. Gheeraert, A. Deneuville // Diamond Relat. Mater. — 1999. —
Vol. 8, No. 2–5. — P. 961–965. — DOI : 10.1016/S0925-9635(98)00380-X.
22. Особенности механизма протекания тока в омическом контакте к GaP / Т. В. Бланк, Ю.
А. Гольдберг, О. В. Константинов, В. Г. Никитин, Е. А. Поссе // ПЖТФ. — 2004. — Т. 30,
№ 19. — С. 17–24.
23. Механизм протекания тока в сплавном омическом контакте In-GaN / Т. В. Бланк, Ю.
А. Гольдберг, О. В. Константинов, В. Г. Никитин, Е. А. Поссе // ФТП. — 2006. — Т. 40, №
10. — С. 1204–1208.
24. Температурная зависимость контактного сопротивления омических контактов Au–Ti–
Pd2Si–n+– Si, подвергнутых микроволновому облучению / А. Е. Беляев, Н. С. Болтовец, Р.
В. Конакова, Я. Я. Кудрик, А. В. Саченко, В. Н. Шеремет, А. О. Виноградов // ФТП. —
2012. — Т. 46, № 3. — С. 344–347.
25. Температурная зависимость контактного сопротивления омических контактов на
основе соединений AIIIBV с высокой плотностью дислокаций / А. В. Саченко, А. Е.
Беляев, А. В. Бобыль, Н. В. Болтовец, В. Н. Иванов, Л. М. Капитанчук, Р. B. Конакова, Я.
Я. Кудрик, В. В. Миленин, С. В. Новицкий, Д. А. Саксеев, И. С. Тарасов, В. Н. Шеремет,
М. А. Яговкина // ФТП. — 2012. — Т. 46, № 3. — С. 348–355.
26. Mechanism of contact resistance formation in ohmic contacts with high dislocation density /
A. V. Sachenko, A. E. Belyaev, N. S. Boltovets, R. V. Konakova, Ya. Ya. Kudryk, S. V.
Novitskii, V. N. Sheremet, J. Li, S. A. Vitusevich // J. Appl. Phys. — 2012. — Vol. 111, No. 8.
— P. 083701. — DOI : 10.1063/1.3702850.
27. К вопросу о механизме формирования контактного сопротивления на шлифованных
образцах n–Si / А. В. Саченко, А. Е. Беляев, Н. С. Болтовец, А. О. Виноградов, Л. М.
Капитанчук, Р. В. Конакова, В. П. Костылев, Я. Я. Кудрик, В. П. Кладько, В. Н. Шеремет //
ФТП. — 2013. — Т. 47, № 3. — С. 426–431.
28. Sze S. M. Physics of Semiconductor Devices / S. M. Sze, K. K. Ng. — 3rd ed. — John Wiley
& Sons, 2007. — 815 p.
29. Rhoderick E. H. Metal-Semiconductor Contacts / E. H. Rhoderick, R. H. Williams. — 2nd
ed. — Oxford : Clarendon Press, 1988.
30. Sheremet V. N. Effect of microwave treatment on current flow mechanism in ohmic contacts
to GaN / V. N. Sheremet // Semicond. Phys. Quantum Electron. Optoelectron. — 2013. — Vol.
16, No. 3.
31. Шеремет В. Н. Особенности механизма токопереноса в омических контактах к AlN /
В. Н. Шеремет, В. С. Жигунов, Ю. В. Жиляев // Лашкарьовські читання–2013 : конф.
молодих вчених з фізики напівпровідників, 2–4 квітня 2013, Київ, Україна : зб. тез. — К.
[б.и.], 2013. — С. 251–253.
32. О механизме токопереноса, обусловленном дислокациями в нитридгаллиевых диодах
Шоттки / А. Е. Беляев, Н. С. Болтовец, В. Н. Иванов, В. П. Кладько, Р. В. Конакова, Я. Я.
Кудрик, А. В. Кучук, В. В. Миленин, Ю. Н. Свешников, В. Н. Шеремет // ФТП. — 2008. —
Т. 42, № 6. — С. 706–710.
33. Шеремет В. Н. Метрологические аспекты измерения сопротивления омических
контактов / В. Н. Шеремет // Радиоэлектроника. — 2010. — T. 53, № 3. — С. 3–12. —
(Известия вузов). — Режим доступа : http://radio.kpi.ua/article/view/S0021347010030015.