Кафедра кріогенної та мікроелектроніки

Історія кафедри кріогенної та мікроелектроніки бере свій початок з 1972 р., коли бурхливий розвиток мікроелектроніки, далекого космічного зв’язку обумовили необхідність підготовки фахівців відповідної кваліфікації. Саме радіофізичний факультет університету мав на той час усе необхідне для вирішення цієї задачі: були відповідні викладацькі та наукові кадри, сучасна лабораторна база. Організація кафедри та спеціалізації проводилась під керівництвом проф. Находкіна М.Г., який очолював її протягом 26 років. Першими штатними співробітниками на новоствореній кафедрі були: запрошена з кафедри фізики напівпровідників ст. викл. Карханіна Н.Я; з кафедри квантової радіофізики - доценти Курашов В.Н. та Мелков Г.А.; з кафедри фізичної електроніки - доц. Мельник П.В. До викладання на кафедрі було запрошено також директора НДІ «Сатурн», проф. Алфеєва В.Н. Крім викладачів, у науковій та навчальній роботі кафедри брали участь співробітники двох проблемних лабораторій: фізичної електроніки (Багненко Л.В., Бардамід О.Ф., Бутенко О.Д., Зиков Г.О., Канченко В.А., Кринько Ю.М., Кулик С.П., Левченко П.Д., Немцев В.П., Новосельська А.І., Федорченко М.І., Чичирко В.І.) та квантової радіофізики (Луценко А.Л., Поданчук Д.В., Хорошков Ю.В.). В 1998-2004 рр. кафедру очолював проф. Мелков Г.А., з 2004 року завідувачем кафедри є доц. Коваль І.П.

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 курсів кафедри слухають лекційні курси: «Фізичні основи мікроелектроніки» (проф. Находкін М.Г., проф. Мельник П.В., доц. Коваль І.П.), «Фізична електроніка» (проф. Мельник П.В., ас. Кулик С.П.), «Кріогенна електроніка» (проф. Мелков Г.А.), «Техніка й електроніка НВЧ» (проф. Мелков Г.А.), «Квантова радіофізика та нелінійна оптика» (доц. Курашов В.Н.), «Статистична радіофізика» (доц. Курашов В.Н.), «Методи обробки сигналів» (доц. Курашов В.Н.), «Сучасні методи діагностики поверхні» (доц. Коваль І.П.), «Фізика поверхні» (доц. Коваль І.П.), «Методи обробки аналітичної інформації» (доц. Коваль І.П.), «Фізика й техніка низьких температур» (проф. Пан В.М), «Високотемпературна надпровідність» (проф. Пан В.М.), «Фізика твердого тіла» (доц. Касаткін О.Л.), «Напівпровідникова електроніка» (доц. Шкавро А.Г.), «Магнітні спінзалежні явища в твердих тілах» (проф. Рябченко С.М.), «Схемотехніка» (проф. Черняк В.Я.), «Мікропроцесорна техніка» (проф. Черняк В.Я.), «Оптоелектроніка» (Кисленко В.І.).

За останні роки суттєво оновлено спеціальні курси, які читаються студентам старших курсів, та розроблено нові спецкурси, зокрема, «Комп’ютерні технології в фізиці» (ас. Прокопенко О.В.), «Мобільні телекомунікаційні системи» (доц. Серга О.О.), «Тунельна мікроскопія і спектроскопія» (ас. Кулик С.П.), «Фізика поверхні» (доц. Коваль І.П.)

При кафедрі функціонує навчальна лабораторія (завідувач Чичирко В.І.), де майбутні бакалаври, спеціалісти та магістри оволодівають практичними уміннями та навичками. Під керівництвом викладачів та наукових співробітників проводяться лабораторні роботи з курсів «Фізичні основи мікроелектроніки» (Мельник П.В., Кулик С.П., Голобородько А.О.), «Фізична електроніка» (Мельник П.В., Кулик С.П.), «Техніка й електроніка НВЧ» (Мелков Г.А.), «Комп’ютерний експеримент» (Коваль І.П., Прокопенко О.В.), «Статистична радіофізика» (Коваленко А.В.), «Квантова радіофізика та нелінійна оптика» (Коваленко А.В.), «Методи обробки сигналів» (Коваленко А.В.), «Фізика й техніка низьких температур» (Кишенко Я.І.), Лабораторні роботи проводяться на унікальному науковому обладнанні, як промисловому, так і створеному співробітниками кафедри. На кафедрі розроблено та впроваджено нові унікальні лабораторні роботи, які відображають останні досягнення науки, техніки, виробництва: «Скануюча тунельна мікроскопія» (Мельник П.В), «Дослідження методу реєстрації оптичного фронту сенсора Шека-Хартмана» (Поданчук Д.В.), «Мікрокріогенна система замкненого циклу» (Іванюта О.М.).

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.

У 1981 р. з метою вдосконалення підготовки спеціалістів на базі ВО ім. С.П. Корольова створена і понад 10 років працювала філія кафедри «Технологія і матеріали» (її завідувач Аверкін Ю.А., викладачі Андросюк Н.П., Белоусов І.В., Галенко В.А., Коробко Л.І. читали лекції і вели лабораторні роботи з «Фізики напівпровідникових приладів», «Технології і матеріалів мікроелектроніки», «Фізико-хімічних основ мікроелектроніки»).

В 1989 р. на базі ІМ АН УРСР почала свою роботу філія кафедри з високотемпературної надпровідності (ВТНП). Студенти філії вивчали курси «Надпровідникова електроніка» (проф. Руденко Є.М.), «Експериментальна фізика» (проф. Пан В.М.), «Теорія СП» (проф. Пашицький Є.А.), «Кристалохімія» (проф. Мельников В.С.).

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 про виключно важливу роль диференціальних характеристик у фізиці емісійних явищ повністю себе виправдала. На ній базується розвиток сучасної електронної спектроскопії для досліджень фізики поверхні (рохрізнені по кутах фотоелектронна та оже- спектроскопії, е-2е експеримент, тощо). На базі цієї концепції започатковано методику іонізаційної спектроскопії (ІС), яка виявилась інформативною стосовно визначення густини незаповнених станів у приповерхневих шарах твердих тіл, хімічного оточення, суцільності моноатомних шарів, тощо. Проведено комплекс досліджень взаємодії поверхні напівпровідників із чужорідними атомами. Проблеми ІС відображені у першому в світі довіднику «Атлас ионизационных спектров», що був виданий 1989 р. (Коваль І.П., Лисенко В.М., Мельник П.В., Находкін М.Г.,), та в 1992 р. в монографії «Ионизационная спектроскопия» (під ред. Находкіна М.Г.).

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 (Зиков Г.О., Матвєєв В.Т., Находкін М.Г.), за допомогою якого досліджено вплив надмалих домішок на фізико-хімічні властивості матеріалів електроніки, біологічні об’єкти та довкілля. Лазерний мас-спектрометр відкрив шлях до удосконалення арсеналу методів криміналістичної експертизи, що показано в монографії «Лазери в криміналістиці та судових експертизах», яка була відзначена 1-ю премією Мінвузу УРСР в 1986 р. За допомогою цього приладу (був нагороджений срібною медаллю ВДНГ СРСР у 1984 р.) вирішуються сучасні проблеми в екології довкілля та впливу домішок важких металів на здоров’я людини, була встановлена справжність «Глаголічних листків» - пам’ятки слав’янської культури ІХ ст.

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.

В 1960-х роках почалися дослідження термопластичного запису інформації, які заклали фізичні основи розвитку запису інформації на термопластиках в Україні та СРСР (Бутенко О.Д., Вознюк В.В., Кувшинский Н.Г., Находкін М.Г., Нємцев В.П., Новоселець М.К., Саркісов С.С., Федорченко М.І., Шевляков Ю.М.). Тоді ж був започаткований Всесоюзний семінар та збірника праць «Фундаментальные основы оптической записи информации и среды», який видавася 20 років. Це дало можливість створити вітчизняні матеріали, які за рядом параметрів перевищують зарубіжні аналоги. Було створено промислове виготовлення термопластичних середовищ для запису інформації та розроблені обчислювальні напіваналогові пристрої з оптичними каналами зв’язку. За цикл цих робіт співробітники кафедри (Кувшинський М.Г., Находкін М.Г., Нємцев В.П.) в 1970 р. були відзначені Державною премією УРСР у галузі науки й техніки. Дослідження полімерних фоточутливих матеріалів були успішно продовжені проф. Кувшинським М.Г. і відзначені Державною премією України в галузі науки і техніки вдруге.

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.

На ВДНГ СРСР (1984 р.), зліва направо: Президент АН СРСР, акад. Александров О. П., с. н. с. Зиков Г. А., Ректор Київського університету, чл.-кор. АН УРСР Білий М. У.

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, який пов’язаний з прикладними питаннями оптичної обробки інформації, був започаткований в 1970 р. У цей час на базі кафедри квантової радіофізики була створена голографічна лабораторія. Її організатором та першим співробітником був Поданчук Д.В., який у той час працював у ПНДЛ квантової радіофізики і вступив до аспірантури (науковий керівник проф. Дерюгін І.А.). Перші голограми в Київському університеті, були отримані за допомогою імпульсного рубінового та неперервного He-Ne лазерів у 1971 р. Високу оцінку їм дав науковець з Ягелонського університету м. Кракова (Польща) Будзяк А., який стажувався у той час в лабораторії. Слід відзначити, що до лабораторії тоді прийшли Нерєзов С.М. та Хорошков Ю.В., які приклали багато зусиль до її розвитку. Фактично у той час виникла група однодумців, ентузіастів – голографістів, до якої приєднався Курашов В.Н., він і став її безпосереднім науковим керівником. Основним науковим напрямом лабораторії було вивчення можливостей голографічної реєстрації та відновлення інформації про векторні характеристики оптичного поля. Перші значні наукові результати були отримані вже у 1972 р., що підтверджується публікацією Дерюгіна І.А., Курашова В.Н., Поданчука Д.В., Хорошкова Ю.В. «Поляризационные эффекты в голографии» в престижному науковому журналі «Успехи физических наук», том. 108, вип. 4, 1972 р. А в 1976 р. Поданчук Д.В. захистив кандидатську дисертацію, наукові результати якої можна віднести до класичної голографії, бо вперше була дана відповідь на питання, яким чином за допомогою звичайної скалярної голограми можна відновити інформацію не тільки про амплітуду і фазу об’єктної хвилі, але й про її поляризацію.

Одним із студентів, що закінчили кафедру кріогенної та мікроелектроніки в 1974 р. і спеціалізувалися в лабораторії, був Кисіль О.В. Він разом із Хорошковим Ю.В. та Курашовим В.Н уперше дослідив розповсюдження оптичної просторово-часової кореляційної функції в однорідному недисперсійному середовищі. Виявлений вплив спектрального складу випромінювання на просторову когерентність дозволив узагальнити відому теорему Ван-Циттерта–Церніке. Ці матеріали були опубліковані в журналі «Квантова електроніка», т.3, №1, 1976 р., і ввійшли до підручників із статистичної радіофізики. Хорошковим Ю.В. також було доведено можливість існування єдиної методики отримання зображень об’єктів на основі реєстрації їх дифракційного поля незалежно від властивостей просторової когерентності випромінювання самого об’єкта. В 1982 р. Хорошков Ю.В. під керівництвом Курашова В.Н. захистив кандидатську дисертацію на 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 одновимірних сигналів, представлених у двовимірному бінарно-растровому вигляді та на узагальненій фазовій площині (Поданчук Д.В., Курашов В.Н., Кисіль О.В.). Показано, що ці методи аналізу дозволяють у повній мірі використовувати двовимірність оптичного каналу та спрощують оптичну реалізацію траспарантів сигналів на ПЧМС;
розроблено принципи побудови спеціалізованих оптоелектронних процесорів, які призначені для виконання операцій лінійної алгебри, багатоканальної кореляційної обробки сигналів та формування діаграм напрямків фазованих антенних граток (Поданчук Д.В., Барчук О.І., Данько В.П.).

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 в сенсорах типу Шека-Хартмана, що значно розширило їх функціональні можливості;
розроблено сенсор хвильового фронту, який використовує програмно-керовану апертуру і може використовуватися для тестування оптичних елементів із статичними абераціями. Продемонстровано застосування сенсорів для вимірювання фазових спотворень у комірці Брегга, двозаломлюючій лінзі та форми поверхні ферит - гранатових плівок.
застосовано метод адаптивної оптики до проблеми визначення та корекції аберацій зору людини. Отримані експериментальні результати по визначенню аберацій двопрохідної оптичної моделі ока дозволять у майбутньому створити офтальмологічні прилади принципово нового 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, яка досягається за рахунок оптимального вибору фокусної відстані голографічної матриці мікролінз та використання спеціального алгоритму обробки результатів вимірювання;
розширений кутовий динамічний діапазон вимірювання, який досягається завдяки спеціальній побудові матриці мікролінз з двома різними фокусними відстанями та використанню алгоритму сумісної обробки результатів вимірювання;
можливість попередньої реєстрації нестандартних аберацій в голографічній пам’яті сенсора, що дозволяє реалізувати динамічний алгоритм обробки зміни фази досліджуваного хвильового фронту на фоні значної статичної аберації;
нижчу вартість завдяки використанню в сенсорі голографічної матриці мікролінз, які 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.

З 1994 р. в лабораторії для обробки сигналів починає використовуватись новий на той час апарат wavelet (хвилькових) функцій. У 1996 р. Мусатенко Ю.С. під керівництвом Курашова В.Н. захистив дипломну роботу по швидким алгоритмам наближеного перетворення Карунена-Лоева з їх використанням. Далі, вже в аспірантурі, Мусатенко Ю.С. займався задачами статистичного розпізнавання зображень з використанням хвилькових функцій та стиснення наборів зображень на основі хвилькових перетворень та перетворення Карунена-Лоева. За роботи в цій галузі він став лауреатом конкурсу на здобуття премії імені Тараса Шевченка за 1998р., яка щорічно присуджується Київським університетом імені Тараса Шевченка, і лауреатом конкурсу 1998 р. «На здобуття премій молодих учених і студентів вищих навчальних закладів за кращі наукові роботи», які 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 Г.А. було встановлено механізми, що обмежують максимальну робочу потужність феритових помножувачів частоти, найважливішим з них виявилось параметричне збудження спінових хвиль. Це стало основою багаторічних плідних досліджень параметричних взаємодій хвиль та коливань у магнітних кристалах у НВЧ діапазоні. Перш за все були виміряні частоти та полярні кути параметричних хвиль, знайдені нові типи параметричних нестабільностей, оцінено внесок спін-фононних магнітопружних взаємодій у феромагнітних кристалах, описано вимушене релєєвське розсіювання спінових хвиль. Розроблені нові оригінальні методи дослідження параметричних процесів, зокрема, Дерюгіним І.А., Мелковим Г.А. та Сигалом М.А. У 1971 р. створений і захищений авторським свідоцтвом «Пристрій для вимірювання порогової потужності спінових хвиль у феритах». За допомогою цих методів Дерюгін І.А., Гранкін В.Л. та Мелков Г.А.відкрили ряд нових нелінійностей, що вперше спостерігалися у твердому тілі. Тут перш за все слід відмітити трьохмагнонний розпад у феритах та параметричну нестабільність, яка призводить до збудження спінових хвиль з частотою, що в два рази перевищує частоту накачки - у цьому процесі одночасно бере участь дев’ять різного роду квазічастинок. Вперше була спостережена тонка структура нелінійної сприйнятливості ферита при 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.).

У 1977 р., разом з вченими Київського політехнічного інституту Ільченком М.Ю. та Мирських Г.А. Мелковим Г.А. була опублікована монографія «Твердотільні НВЧ фільтри», яка узагальнювала результати багаторічної роботи кафедри кріогенної та мікроелектроніки в області використання діелектричних резонаторів та магнітодинамічних коливань для створення нових електронних приладів, зокрема керованих НВЧ 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.

В 1981 р. Лавриненком А.В., Львовим В.С., Мелковим Г.А. та Черепановим В.Б. була відкрита принципово нова «кінетична» нестійкість сильно нерівноважної системи спінових хвиль. У результаті цієї нестійкості виникала динамічна бозе-конденсація квазічастинок на дні спін-хвильового спектра, що супроводжувалася випромінюванням із ферита електромагнітної енергії, частота якої не залежала від частоти зовнішніх сигналів, а визначалася тільки величиною постійного магнітного поля. Кінетична нестійкість була потім виявлена дослідниками із багатьох країн і для хвиль іншої природи: пружних, магнітопружних, ядерних спінових та ін. За допомогою кінетичної нестійкості вдалося одержати ряд фундаментальних відомостей про характер спінових взаємодій у феромагнетиках, зокрема, про границі спектра його збуджень.

У 1984 р. Мелков Г.А., Житнюк В.С., Соловйов Д.О. разом із співробітниками НДІ «Сатурн» Гассановим Л.Г., Наритніком Т.Н., Федоровим В.Б. розпочали розробку основ діелектроніки - НВЧ мікроелектроніки, що базується на використанні дзеркальних діелектричних хвилеводів та відкритих діелектричних резонаторів. Використання тонкоплівкової діелектричної техніки дозволило суттєво покращити параметри багатьох лінійних та нелінійних приладів, створити нові оригинальні невзаємні прилади НВЧ. Останній обставині суттєво сприяло виявлення Мелковим Г.А. та Соловйовим Д.О. додаткової площини кругової поляризації в дзеркальному діелектричному хвилеводі, а також детальне вивчення особливостей розповсюдження нижчої хвилі діелектричного хвилевода при малих уповільненнях. У результаті досліджень в області діелектроніки була розроблена елементна база електроніки міліметрового діапазону довжин хвиль, яка містить, захищені авторськими свідоцтвами, вентилі, змішувачі НВЧ, фільтри НВЧ, переходи від звичайних типів ліній до діелектричних і т.п. Всі ці досягнення були втілені в створений на кафедрі кріогенної та мікроелектроніки приймальний модуль трьохміліметрового діапазону довжин хвиль на діелектричних хвилеводах і 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 спінових хвиль та коливань в магнітодіелектриках були узагальнені в двох монографіях, що були написані Мелковим Г.А. разом із проф. Гуревичем А.Г. (ФТІ АН СРСР, м. Ленінград). Одна з цих монографій «Magnetization Oscillation and Waves» була видана в 1996 р. в США, друга - «Магнитные колебания и волны» - в Росії у 1994 р.

Після відкриття високотемпературної надпровідності у 1986 р. на кафедрі кріогенної та мікроелектроніки почалося інтенсивне дослідження властивостей високотемпературних надпровідників. Спочатку ці дослідження проводились Заблоцьким І.Л. та Мелковим Г.А., а потім до них приєдналися Малишев В.Ю., Єгоров Ю.В., Тиберкевич В.С., Іванюта О.М. Головним напрямом досліджень було вивчення нелінійних властивостей ВТНП та приладів на їх основі. Було проведено детальне дослідження нелінійного імпедансу плівок ВТНП на НВЧ (Мелков Г.А., Касаткін О.Л., Малишев В.Ю.), у результаті чого була запропонована модель реальної плівки ВТНП. Основою цієї моделі було припущення про наявність у плівці різного роду джозефсонівських зв’язків, суттєво змінюючих поведінку ВТНП в полях НВЧ. У 1996 р. Мелков Г.А. та Пашицький Є.А. (ІФ НАНУ) вперше висловили припущення про те, що аномальна поведінка мікрохвильового імпедансу ВТНП може бути пов’язана з d - спарюванням надпровідних електронів. Запропонована модель пояснила більшість аномалій у поведінці поверхневого імпедансу плівок ВТНП, зокрема, суттєво різну залежність цього імпедансу від постійного та змінного магнітних полів. На основі отриманої моделі Мелков Г.А., Єгоров Ю.В., Тиберкевич В.С. провели оптимізацію параметрів магнітокерованих приладів на мікрохвильових ВТНП лініях. Була знайдена оптимальна товщина плівки ВТНП, яка дозволяє досягти максимальної перебудови параметрів керуючих та параметричних пристроїв при зміні постійного магнітного поля. Для збільшення діапазону перебудови був проведений аналіз складеної системи «плівка ВТНП+плівка ЗІГ», доведена її перспективність для використання в фільтрах НВЧ, 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.

У 2004 р. цикл наукових робіт Мелкова Г.А. і Коблянського Ю.В. «Обернення хвильового фронту і фазове спряження спінових хвиль і коливань», що виконані протягом 1999–2004 рр., відзначений премією імені І.Пулюя НАН України в галузі експериментальної фізики. Проведені дослідження можуть стати основою нового покоління електронних приладів, що придатні для кореляційної обробки мікрохвильової інформації. Зокрема, на основі проведених досліджень створено прототип активної бездисперсійної лінії затримки, максимальний час затримки сигналу в якій у десять разів перевищує досягнуті значення для відомих пасивних ліній затримки. Створено неруйнівний метод вимірювання параметрів релаксації дипольно-обмінних спінових хвиль, що є 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

Мелков Г.А., Ільченко М.Є., Мирських Г.А. Твердотільні НВЧ фільтри. - К.: «Техника», 1977.
Кошова С.В. Твердотельная СВЧ микроэлектроника. - К.: Вид-во Київського ун-ту, 1977.
Молчанов А.А. Микросхемотехника.- К.: КГУ, 1977
Кошевая С.В., Сборник задач по твердотельной СВЧ микроэлектронике. - К.: КГУ, 1978.
Мелков Г.А. Использование сверхпроводимости в электронике. - К.: КГУ, 1979.
Мелков Г.А. Охлаждаемые электронные приборы. - К.: КГУ, 1980.
Лазеры в криминалистике и судебных экспертизах. Под ред. Находкина Н.Г. и Гончаренко В.И. - К. Вища школа, 1986. - 231 с.
Левитский С.М., Кошовая С.В. Вакуумная и твердотельная электроника СВЧ.- К.: Выща школа, 1986. - 272 с.
Атлас ионизационных спектров. Под ред. Находкина Н.Г. - К. Вища школа, 1989. – 232 с.
Ионизационная спектроскопия. Под ред. Находкина Н.Г. – К.: Либідь, 1992. – 212 с.
Мелков Г.А., Гуревич А.Г. Магнитные колебания и волны.- Москва, 1994. - 464 с.
Gurevich A.G., Melkov G.A. Magnetization Oscillations and Waves, CRC Press, New York, London, Tokyo, 1996. - 445 р.
Бардамід О.Ф.. Коваль І.П., П’ятницький М.Ю., Якимов К.І. Растровий електронний мікроскоп. - К.: ВПЦ «Київський університет», 1998. - 27 с.
Бардамід О.Ф., Коваль І.П., П’ятницький М.Ю. Визначення довжини екстинкції електронів за допомогою електронного мікроскопа. - К.: ВПЦ «Київський університет», 1998. - 22 с.
Булавенко С.Ю., Горячко А.М., Мельник П.В. Скануюча тунельна мікроскопія.- К.: ВПЦ «Київський університет», 2000. - 17 с.
Находкін М.Г., Сизов Ф.Ф. Елементи функціональної електроніки: - К.: ВПФ УкрІНТЕІ, 2002. - 324 с.
Находкін М.Г., Шека Д.І. Фізичні основи мікро- та наноелектроніки: - К.: ВПЦ «Київський університетет», 2005. - 497 с.

Автори