Computational nanotechnologyComputational nanotechnologyComputational nanotechnologyComputational nanotechnologyComputational nanotechnologyComputational nanotechnology2313-223X2587-9693YUR-VAK54584810.33693/2313-223X-2023-10-1-138-146NANOTECHNOLOGY AND NANOMATERIALSНАНОТЕХНОЛОГИИ И НАНОМАТЕРИАЛЫResearch ArticleScaling Models of Electrical Properties of Photo- and Beta-Converters with Nano-HeterojunctionsМодели масштабирования электрических свойств фото- и бета-преобразователей с наногетеропереходамиhttps://orcid.org/0000-0002-8725-7831DolgopolovMikhail V.ДолгополовМихаил Вячеславович
Russian Federation

Candidate of Physics and Mathematics, Associate Professor; associate professor at the Department of Higher Mathematics of the Samara State Technical University; Head of the Joint Research Laboratory of Mathematical Physics (NIL-319) of the Samara National Research University named after Academician S.P. Korolev

кандидат физико- математических наук, доцент; доцент кафедры высшей математики Самарского государственного технического университета; заведующий совместной с РАН научно- исследовательской лабораторией математической физики, доцент кафедры общей и теоретической физики Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева

mikhaildolgopolov68@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0001-3097-2703ElisovMaksim V.ЕлисовМаксим Вячеславович
Russian Federation

student at the Samara National Research University named after Academician S.P. Korolev

студент Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева

maksimelisov2003@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-4615-027XRajapovSali A.РаджаповСали Аширович
Uzbekistan

Doctor of Physics and Mathematics; Chief Researcher of the Semiconductor High-sensitivity Sensors Laboratory of the Institute of Physics and Technology of the Scientific and Production Association “Physics-Sun” of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan

доктор физико-математических наук; главный научный сотрудник лаборатории «Полупроводниковые высокочувствительные датчики» Физико-технического института Научно-производственного объединения «Физика-Солнце» Академии наук Республики Узбекистан

rsafti@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0004-0425-0653ChipuraAlexander S.ЧипураАлександр Сергеевич
Russian Federation

student at the Samara National Research University named after Academician S.P. Korolev

магистрант Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева

al_five@mail.ruSamara National Research University named after Academician S.P. KorolevСамарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. КоролеваSamara State Technical UniversityСамарский государственный технический университетInstitute of Physics and Technology of the Scientific and Production Association “Physics-Sun” of the Academy of Sciences of the Republic of UzbekistanФизико-технический институт Научно-производственного объединения «Физика-Солнце» Академии наук Республики Узбекистан15032023101VOL 10, NO1 (2023)ТОМ 10, №1 (2023)13814611072023Copyright ©; 2023, Yur-VAKCopyright ©; 2023, Юр-ВАК2023Yur-VAKЮр-ВАКhttps://journals.eco-vector.com/2313-223X/about/editorialPolicieshttps://journals.eco-vector.com/2313-223X/article/view/545848

The new methodology is developed and the computer simulation of scaling the electrical properties of nanochips-generators of a semiconductor energy converter based on nanoscale contact heterojunctions to ensure maximum power is considered. The variant of optimization of the scaling solution is represented by the connection of nanoheterojunctions with an increase in the current density of nonequilibrium carriers and the open circuit voltage. A generalized equivalent scheme for variations of internal properties and identification of experimental data is presented. The influence of the type of scaling and model parameters is analyzed.

Предложена методология и рассмотрено компьютерное моделирование масштабирования электрических свойств наночипов-генераторов полупроводникового преобразователя энергии на основе наноразмерных контактных гетеропереходов для обеспечения максимальной мощности. Вариант оптимизации решения масштабирования представляется соединением наногетеропереходов с увеличением плотности тока неравновесных носителей и напряжения холостого хода. Представлена обобщенная эквивалентная схема для различных вариаций внутренних свойств и идентификации экспериментальных данных. Проанализировано влияние вида масштабирования и параметров моделей.

scalingnano-heterojunctioncurrent-voltage characteristicsemiconductor convertermathematical modelingsilicon carbide heterostructuresalloyingenergy efficiencysemiconductor microgenerators of ionization currents and voltagescharge point defect formationequivalent circuitмасштабированиенаногетеропереходвольтамперная характеристикаполупроводниковый преобразовательматематическое моделированиегетероструктуры карбида кремниялегированиеэнергоэффективностьполупроводниковые микрогенераторы ионизационных токов и напряженийзарядовое точечное дефектообразованиеэквивалентная схемаImamov E.Z., Muminov R.A., Rakhimov R.Kh. Analysis of the efficiency of a solar cell with nano-dimensional hetero transitions. Computational Nanotechnology. 2021. Vol. 8. No. 4. Pp. 42–50. (In Rus.)Имамов Э.З., Муминов Р.А., Рахимов Р.Х. Анализ эффективности солнечного элемента с наноразмерными гетеропереходами // Computational Nanotechnology. 2021. Т. 8. № 4. С. 42–50.Haken H. Synergetics. Berlin-Heidelberg: Springer, 1977.Shchukin V.A., Ledentsov N.N., Kopev P.S., Bimberg D. Spontaneous ordering of arrays of coherent strained islands. Phys. Rev. Lett. 1995. Vol. 75. No. 16. Pp. 2968–2971.Shchukin V.A., Ledentsov N.N., Kopev P.S., Bimberg D. Spontaneous ordering of arrays of coherent strained islands // Phys. Rev. Lett. 1995. Vol. 75. No. 16. Pp. 2968–2971.Ledentsov N.N., Ustinov V.M., Ivanov S.V. et al. Ordered quantum-dot arrays in semiconducting matrices. Uspekhi fizicheskikh nauk. 1996. No. 39. Pp. 393–398.Леденцов Н.Н., Устинов В.М., Иванов С.В. и др. Упорядоченные массивы квантовых точек в полупроводниковых матрицах // УФН. 1996. Т. 166. № 4. С. 423–428.Imamov E.Z., Muminov R.A., Rakhimov R.Kh. et al. Modeling of the electrical properties of a solar cell with many nano-hetero junctions. Computational Nanotechnology. 2022. Vol. 9. No. 4. Pp. 70–77. (In Rus.)Имамов Э.З., Муминов Р.А., Рахимов Р.Х. и др. Моделирование электрических свойств солнечного элемента с многими наногетеро-переходами // Computational Nanotechnology. 2022. Т. 9. № 4. C. 70–77.Chepurnov V.I., Radzhapov S.A., Dolgopolov M.V. et al. Efficiency determination problems for SiC*/Si microstructures and contact formation. Computational Nanotechnology. 2021. No. 3. Pp. 59–68. (In Rus.)Чепурнов В.И., Раджапов С.А., Долгополов М.В. и др. Задачи определения эффективности для микроструктур SiC*/Si и контактообразования // Computational Nanotechnology. 2021. № 3. С. 59–68.Chepurnov V.I., Puzyrnaya G.V., Gurskaya A.V. et al. Experimental investigation of semiconductor structures of the power source based on carbon-14. Physics of Wave Processes and Radio Engineering Systems. 2019. Vol. 22. № 3. Pp. 55–67. (In Rus.)Долгополов М.В., Чепурнов В.И., Пузырная Г.В. и др. Экспериментальное исследование полупроводниковых структур источника питания на углероде-14 // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2019. Т. 22. № 3. С. 55–67.Physics of semiconductor converters / Acad. of the Russian Academy of Sciences, Prof. A.N. Saburov, Corr. Member, Tatarstan Academy of Sciences, Prof. S.V. Bulyansky (eds.). Moscow: RAS, 2018. 280 p.Физика полупроводниковых преобразователей / под ред. акад. РАН, проф. А.Н. Саурова, чл.-корр. АН Татарстана, проф. С.В. Булярского. М.: РАН, 2018. 280 с.Radzhapov S.A., Rakhimov R.Kh., Dzhanklich M. et al. Semiconductor nuclear radiation detectors on the basis of heterojunction structures of Al–αGe–pSi–Au for measurement of low intensive ionizing radiations. Computational Nanotechnology. 2018. No. 3. Pp. 65–67.Раджапов С.А., Раджапов Б.С., Джанклич М. и др. Полупроводниковые детекторы ядерного излучения на основе гетеропереходных структур Al–αGe–pSi–Au для измерения малоинтенсивных ионизирующих излучений // Computational Nanotechnology. 2018. № 3, С. 65–67.Akimchenko A., Chepurnov V., Dolgopolov M. et al. Betavoltaic device in por-SiC/Si C-Nuclear Energy Converter. EPJ Web of Conferences. 2017. Vol. 158.Akimchenko A., Chepurnov V., Dolgopolov M. et al. Betavoltaic device in por-SiC/Si C-Nuclear Energy Converter // EPJ Web of Conferences. 2017. Vol. 158.Tsoi B. Patent in the Eurasian Patent Office. EP2405487 A1. 30.08.2012.Цой Б. Патент в Евразийском патентном ведомстве (EP2405487 A1. 08.30.2012).Tsoi B. Patent in the World Intellectual Property Organization. № WO 2011/040838 A2 04.07.2011.Цой Б. Патент во всемирной организации интеллектуальной собственности (№ WO 2011/040838 A2 07.04.2011).Pikus G.E. Fundamentals of the theory of semiconductor devices. Moscow: Nauka, 1965. 448 p.Пикус Г.Е. Основы теории полупроводниковых приборов М.: Наука, 1965. 448 с.Rawa M., Calasan M., Abusorrah A. et al. Single diode solar cells–improved model and exact current–voltage analytical solution based on Lambert’s W function. Sensors. 2022. No. 22. P. 4173.Rawa M., Calasan M., Abusorrah A. et al. Single diode solar cells–improved model and exact current–voltage analytical solution based on Lambert’s W function // Sensors. 2022. No. 22. P. 4173.Gurskaya A.V., Dolgopolov M.V., Rajapov S.A., Chepurnov V.I. Contacts for SiC nano-microwatt energy converters. Moscow University Physics Bulletin. 2023. No. 1.Гурская А.В., Долгополов М.В., Раджапов С.А., Чепурнов В.И. Контакты для SiC-преобразователей в диапазоне нано-микроватт // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 3. Физ. Астрон. 2023. № 1. C. 2310103.Gurskaya A.V., Chepurnov V.I., Latukhina N.V., Dolgopolov M.V. Method for obtaining a porous layer of Silicon Carbide heterostructure on a Silicon Substrate. Patent of the Russian Federation No. 2653398 publ. 24.01.2018. Byul. No. 3, priority 19.07.2016.Чепурнов В.И., Гурская А.В., Долгополов М.В., Латухина Н.В. Способ получения пористого слоя гетероструктуры карбида кремния на подложке кремния. Патент № 2653398, получен 18.05.2018, приоритет 19.07.2016.Dolgopolov M.V., Surnin O.L., Chepurnov V.I. Device for generating electric current by converting the energy of radiochemical beta decay of C-14. Patent of the Russian Federation No. 2714690 publ. 19.02.2020. Byul. No. 5.Долгополов М.В, Сурнин О.Л., Чепурнов В.И. Устройство генерирования электрического тока посредством преобразования энергии радиохимического бета-распада С-14. Патент РФ № 2714690, опубл. 19.02.2020. Бюл. № 5.