Генератор хаотических сигналов на наноразмерной пленке из пористого кремния

(51) 03 19/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) ГЕНЕРАТОР ХАОТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ НА НАНОРАЗМЕРНОЙ ПЛЕНКЕ ИЗ ПОРИСТОГО КРЕМНИЯ(57) Изобретение является генератором хаотических сигналов(генератор хаоса),реализованным на наноразмерной пленке из пористого кремния, вольт-амперная характеристика которой содержит области с отрицательным дифференциальным сопротивлением. В области напряжений 1,8-3 В на выходе генератора реализуется хаотический сигнал, похожий на гауссовский шум.(72) Жанабаев Зейнолла Жанабаевич Асанов Гани Сатбекович Ибраимов Маргулан Касенович Сагидолда Ерулан(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный университет имени аль-Фараби Министерства образования и науки Республики Казахстан Данное изобретение относится к области радиотехники, электроники и телекоммуникаций и представляет собой генератор хаотических сигналов(генератор хаоса), реализованный на наноразмерной пленке из пористого кремния (-). Хаотический сигнал - это сигнал, изменение параметров которого по времени выглядит случайным, несмотря на то,что он определяется детерминистическими законами. Наноразмерная пленка - это тонкая(полупроводниковая) пленка, толщина которой составляет от нескольких до сотен нм. Известны генераторы хаоса с различными параметрами (Жанабаев З.Ж., Тарасов С.Б.,Кадыракунов К.Б., Алмасбеков Н.Е. Генератор сигналов широкополосного динамического хаоса. Инновационный патент на изобретение 23594,МПК Н 03 В 19/00, опубл. 15.12.2010 г., бюлл. 12 Жанабаев З.Ж., Тарасов С.Б., Алмасбеков Н.Е.,Кадыракунов К.Б. Генератор хаотических колебаний с регулируемой перемежающейся структурой. Инновационный патент на изобретение 23657, МПК Н 03 В 19/00, опубл. 17.01.2011 г., бюл. 1). Наиболее близким аналогом данного изобретения является генератор сигналов широкополосного динамического хаоса(Жанабаев З.Ж., Тарасов С.Б., Кадыракунов К.Б.,Алмасбеков Н.Е. Генератор сигналов широкополосного динамического хаоса. Инновационный патент на изобретение 23594,МПК Н 03 В 19/00, опубл. 15.12.2010 г., бюлл. 12). Вышеуказанные генераторы хаотических сигналов имеют ряд недостатков. В частности, в них использованы в качестве базовых элементов микроэлектронные компоненты диоды,транзисторы с ограниченными вольт-амперными характеристиками. Кроме того, спектры сигналов указанных генераторов имеют довольно простую структуру с характерными пиками. Задачей настоящего изобретения является разработка генератора хаотических сигналов со сложной стохастической структурой. Технический результат заключается в создании генератора хаотических сигналов со сложной стохастической структурой. Технический результат достигается включением в схему генератора хаотических сигналов элемента наноэлектроники - тонкой пленки из пористого кремния (фиг.1). На вольт-амперной характеристике генератора имеются области спада, т.е. области значений,на которой дифференциальное сопротивление наноструктурированной пленки из пористого кремния имеет отрицательное значение(фиг.2). Форма сигнала на выходе генератора имеет сложную структуру (фиг.3). Спектр сигнала генератора хаотических сигналов на тонкой наноструктурированной пленке из пористого кремния представляет собой непрерывную полосу в измеренном диапазоне 0-40 кГц и похож на спектр гауссовского шума (фиг.4). Если элемент с подобной вольт-амперной характеристикой включить в колебательный контур,и при этом присутствие внешнего источника постоянного напряжения обеспечивает расположение рабочей точки на падающем участке характеристики, то колебания тока и напряжения в контуре около этой точки становятся нарастающими(Кузнецов А.П., Кузнецов С.П., Рыскин Н.М. Нелинейные колебания. - М. Издательство физикоматематической литературы, 2002. - с.43.). При достаточно большой амплитуде, прирост которой сравним по величине с протяженностью падающего участка,наступит стабилизация амплитуды колебаний. Для полученной тонкой наноструктурированной пленки этот участок соответствует значениям подаваемых напряжений 1,8-3 В, согласно вольт-амперной характеристике на фиг.2. Таким образом, устройство функционирует как автоколебательная система - генератор незатухающих колебаний. Для диагностики хаоса в системе были проведены расчеты старшего показателя Ляпунова. Как известно, если для некоторой реализации процесса значения старшего показателя Ляпунова больше нуля, то указанная реализация является хаотической (Мун Ф. Хаотические колебания. - М. Мир, 1990. - 312 с - с.72.). Для случайного сигнала этот показатель стремится к бесконечности. Как видно из диаграммы (фиг.5), изобретенный генератор реализует хаотические сигналы. Пример. Тонкие пленки пористого кремния были получены методом электрохимического травления в электролите, содержащем спирт в соотношенииС 2 Н 5 ОН - 11,5. В качестве исходной подложки были использованы готовые р- структуры, где концентрация -слоя составила 10181019 см-3. На поверхности приготовленных образцов при помощи методов сканирующей электронной микроскопии(СЭМ) обнаружены поры размерами порядка 10 нм(фиг.6). На основе наноразмерной пленки из пористого кремния был собран генератор хаотических сигналов. Схема собранного генератора представлена на фиг.1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Генератор хаотических сигналов, включающий усилительную схему с входной дифференцирующей- цепью на базе двухканального, прецизионного,малопо требляющего операционного усилителя 822 и цепь обратной связи, отличающийся тем,что в качестве базового элемента используют наноразмерную пленку пористого кремния.