Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск
№ 3 (2014)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-3

157-167 1213
Аннотация

Рассмотрены способы получения и свойства углеродных наноматериалов (оксида графита, оксида графена, восстановленного оксида графена), которые используют в качестве электродов суперконденсаторов. Описаны способы получения оксида графита с последующим выделением из него оксида графена и восстановлением оксида графена термическим, фотохимическим и химическим способами. Проанализированы данные по составу и концентрации функциональных групп в оксиде графена, а также его элементный состав. Приведены результаты анализа физических, электрохимических, термических и оптических свойств оксида графена и его производных. С помощью метода РФЭС оценено соотношение кислородсодержащих функциональных групп. Установлено наличие частичного поверхностного восстановления. Водородсодержащие функциональные группы охарактеризованы с помощью ИК−спектроскопии. Рассмотрен метод оценки размеров графеновых кристаллитов с помощью спектров комбинационного рассеяния. Термогравиметрическим методом проанализированы потери массы при нагреве. Методом масс−спектрометрии изучено газовыделение из оксида графена при термическом и фотохимическом восстановлении. Наглядно продемонстрировано, что эти способы восстановления различаются по составу выделяющихся газов. Описан химический способ восстановления оксида графена с помощью гидразина. 

Материаловедение и технология. Диэлектрики

168-173 462
Аннотация

Молибдат кальция, обогащенный изотопом 100Мо (40Ca100MoO4) − материал, перспективный для применения в сцинтилляционном криогенном детекторе. Основные требования к рабочим элементам детекторов следующие: отсутствие окраски, значение показателя ослабления μ не более 0,01 см−1 на длине волны 520 нм.
Исследованы монокристаллы молибдата кальция, обогащенные изотопом 100Мо и легированные Nb5+.
Изучено влияние изотермических отжигов на спектры показателя ослабления в диапазоне длин волн от 350 до 700 нм.
На спектрах ослабления образцов, обогащенных изотопом 100Мо, выявлена широкая полоса поглощения с максимумом λ = 460 нм. Для таких кристаллов в направлениях исследования, перпендикулярных оптической оси, обнаружено явление дихроизма, которое связано с анизотропией центров окраски в кристаллах. Установлено, что окислительный отжиг образцов из обогащенных кристаллов 40Ca100MoO4 при температуре Т = 1250 °С в атмосфере О2 приводит к существенному уменьшению интенсивности полосы при λ ~ 460 нм.
Показатель ослабления кристаллов 40Ca100MoO4, легированных Nb5+, соответствует установленным требованиям и составляет μ << 0,01 см−1при λ =  520 нм. Установлено, что в области 460 нм отсутствует полоса поглощения и не наблюдается дихроизм. 

174-182 459
Аннотация

Исследована микротвердость по методу Кнуппа монокристаллов La3Ga5SiO14 (ЛГС), La3Ta0,5Ga5,5O14 (ЛГТ), Ca3TaGa3Si2O14 (КТГС) семейства лантан−галлиевого силиката тригонального класса симметрии 32 пространственной группы Р321. Анизотропия микротвердости обусловлена возможностью выноса материала под индентором, что и определяет значение микротвердости на разных плоскостях и в разных кристаллографических направлениях на плоскости. Разработана методика измерения микротвердости по методу Кнуппа на полуавтоматическом микротвердомере Tukon 2100B для монокристаллов семейства лангасита. Обнаружена анизотропия микротвердости I рода (полярная зависимость микротвердости от положения индентора относительно кристаллографических направлений в плоскости измерения) на кристаллографических плоскостях (112−0), (011−0), (0001). Анизотропия микротвердости в хрупких кристаллах семейства лангасита определяется возможностью массопереноса под индентором за счет перемещения межузельных атомов и вакансий кислорода и галлия. Показано, что микротвердость на всех исследованных плоскостях монокристаллов КТГС (как на базисных, так и на призматических) ниже, чем на соответствующих плоскостях монокристаллов ЛГС и ЛГТ. При этом в монокристаллах КТГС отсутствует анизотропия микротвердости как I, так и II рода. Полярную зависимость механических свойств монокристаллов лангасита и лангатата необходимо учитывать в технологии обработки поверхности и в технологии изготовления пьезо− и акустоэлементов. 

Материаловедение и технология. Магнитные материалы

183-188 514
Аннотация

В настоящее время в мировом производстве постоянных магнитов, составляющем ~150 тыс. т/год, на долю керамических магнитов из гексагональных ферритов бария и стронция приходится более 90 %. Наилучшие магнитные свойства имеют анизотропные гексаферриты, в которых создана текстура прессованием в магнитном поле, т. е. гексагональные оси чешуйчатых частиц порошка ориентированы в направлении магнитного поля, тогда магнитные свойства в этом направлении возрастают, а в других снижаются. Однако для большого числа применений могут успешно использоваться более дешевые изотропные магниты, с меньшими значениями магнитных свойств, в них магнитные оси частиц распределены равномерно по всем направлениям и, следовательно, значения магнитных свойств по всем направлениям одинаковы. Однако, известные технологии получения изотропных магнитов не обеспечивают достаточную изотропность свойств, так как при прессовании образуется текстура вследствие ориентации чешуйчатых частиц гексаферрита, что снижает магнитную энергию кольцевых магнитов в радиальном направлении. Исследована возможность получения гексаферрита бария с изотропными свойствами при использовании короткой технологической схемы, исключающей операции диффузионного обжига и измельчения. Показано, что такая технологическая схема, включающая прессование гранулированной со связкой смеси исходных компонентов с формой частиц, близкой к сферической, позволяет получить повышенную изотропность магнита. 

Моделирование процессов и материалов

189-193 386
Аннотация

Рассмотрен объектно−реляционный подход к созданию базы данных, предназначенной для информационной поддержки многомасштабной схемы расчета многослойной полупроводниковой наноструктуры (МПНС). 

В разработанной ранее схеме расчета МПНС для определения свойств всей структуры использовано иерархическое представление расчетных данных, полученных с помощью различных вычислительных модулей по каждому слою рассматриваемой МПНС в отдельности. В отличие от известных материаловедческих баз данных, которые служат только для хранения и поиска информации по существующим структурам и их свойствам, представленная база данных — центральный блок схемы расчета МПНС, с помощью которого осуществляется обмен данными между различными расчетными модулями. Описан современный подход к проектированию материаловедческих баз данных, а именно: представлена реляционная модель хранения данных, которая применяется для решения ресурсоемких и разномасштабных задач. Использована объектно−реляционная архитектура планировщика, которая позволяет обеспечить высокоскоростной обмен данными между различными расчетными модулями схемы расчета МПНС. Представлена реализация простого и удобного пользовательского интерфейса, позволяющего осуществлять выборку данных, согласно заданному критерию, а также формировать файлы, содержащие входные данные для вычислительных модулей. Предложенные подходы могут быть применены в различных отраслях науки, включая авиационную и ракетно−космическую отрасли, в частности в системах управления инженерными (материаловедческими) данными. 

Эпитаксиальные слои и многослойные композиции

194-198 577
Аннотация

Реализована методика неразрушающего бесконтактного контроля толщины нелегированного автоэпитаксиального слоя InAs на сильнолегированной подложке методом инфракрасной Фурье−спектроскопии. Исследуемые слои были выращены методом хлоридно−гидридной эпитаксии в вертикальном реакторе. В основе методики лежит анализ интерференционной картины, наблюдаемой в инфракрасных спектрах отражения. Выработаны рекомендации по выбору спектрального диапазона измерений, оптимального для структур InAs. Выбор обусловлен минимальным изменением показателя преломления InAs и особенностями отражения сильнолегированной подложки. Показано хорошее совпадение результатов измерений по развитой методике с данными металлографического анализа. 

199-205 420
Аннотация

Разработана методика синтеза и очистки триметил(фенил)силана PhSiMe3, позволяющая получать целевой продукт с высоким выходом. Индивидуальность соединения подтверждена элементным анализом на C, H, Si. ИК−, УФ− и ЯМР−спектроскопическими исследованиями (1Н, 13C, 29Si) определены его спектральные характеристики. С помощью комплексного термического анализа определены термоаналитические и термогравиметрические эффекты поведения PhSiMe3 в инертной атмосфере. На основе данных тензометрических исследований показано, что это соединение обладает достаточной летучестью и термической устойчивостью для использования в качестве прекурсора в процессах химического осаждения из газовой фазы (CVD). Методом термодинамического моделирования определен состав и температурные границы возможных кристаллических фазовых комплексов в равновесии с газовой фазой различного состава. Рассчитанные CVD− диаграммы позволяют выбрать оптимальные условия процессов осаждения из газовой фазы пленок. Показана возможность использования PhSiMe3 в процессах CVD для получения диэлектрических пленок гидрогенизированного карбида кремния. 

Физические свойства и методы исследования

206-210 372
Аннотация

В рамках квазистатической несвязанной задачи термоупругости рассмотрен односторонний нагрев пластины со свободной поверхностью импульсным лазерным излучением. Получено аналитическое соотношение, являющееся критерием термопрочности пластины и позволяющее определять неразрушающие режимы лазерной обработки диэлектрических и полупроводниковых пластин. Модель расчета получена при допущении о независимости теплофизических, механических и оптических свойств материалов от температуры. Проведена экспериментальная проверка адекватности модели расчета, показавшая вполне удовлетворительное согласование расчетных и экспериментальных данных. 

211-216 444
Аннотация

Благодаря высокому структурному совершенству монокристаллов германия и имеющейся обширной информации о свойствах примесей и дефектов в нем, этот полупроводник представляется подходящим объектом для изучения влияния дислокаций на электронные параметры примесей и, наоборот, влияния примесей на электронные состояния дислокаций. Представлены результаты исследования методами DLTS и фотолюминесценции (ФЛ) соответственно безызлучательной и излучательной рекомбинации носителей тока на глубоких уровнях в монокристаллах германия, в которые после пластической деформации введены диффузией многозарядные примеси меди или золота. Методом DLTS определены рекомбинационные параметры (положение энергетических уровней в запрещенной зоне, величина и энергия активации сечения захвата электронов и энтропия ионизации) атомов Cu−2/−3 и Au−1/−2. Установлено, что эти параметры не зависят от плотности дислокаций и хорошо согласуются с таковыми в недеформированных образцах, что объясняется их расположением вне цилиндров Рида. Показано, что параметры процесса захвата электронов на атомы Cu−2 и Au−1 объясняют зависимость амплитуды DLTS сигнала от частоты заполняющего импульса. После легирования медью образцы исследовали методом просвечивающей электронной микроскопии. Преципитаты между дислокациями не выявлены. Обнаружено, что интенсивность излучательной рекомбинации на дислокациях при 4,2 К, сильно пониженная после введения меди, восстанавливается после нагрева образцов при температурах выше 500 °C вследствие диффузии меди из объема к дислокациям. Особенности спектров ФЛ после нагрева образцов с медью в интервале 200—400 °C обусловлены, вероятно, реакциями примесей, собранными вблизи дислокаций при охлаждении образцов после введения меди. 

217-223 483
Аннотация

Солнечное излучение, является практически неисчерпаемым и экологически чистым источником энергии. Солнечные батареи относятся к категории приборов, чувствительных к облучению. Поэтому проблема создания радиационно−устойчивых солнечных батарей стоит достаточно остро. При эксплуатации солнечные батареи (СБ) подвергаются воздействию жесткого корпускулярного излучения (радиационные пояса Земли, солнечное и космическое излучение), в результате чего в структуре накапливаются нарушения приводящие к постепенному ухудшению их электрических характеристик. 

Проведены экспериментальные исследования деградации характеристик однокаскадных солнечных элементов на основе GaAs с Ge−подложкой вследствие структурных повреждений, образующихся при пошаговом облучении быстрыми нейтронами и электронами с различным флюенсом. До и после набора каждого флюенса нейтронов и электронов проведены измерения световых вольт−амперных характеристик (ВАХ) и спектров фоточувствительности солнечных элементов. По измеренным ВАХ определены следующие параметры: ток короткого замыкания, напряжение холостого хода, максимальный коэффициент полезного действия (отношение максимальной мощности к произведению плотности потока солнечной энергии и площади элемента), фактор заполнения (отношение максимальной мощности к произведению тока короткого замыкания и напряжения холостого хода). 

Общие вопросы

224-227 459
Аннотация

Потенциодинамическим методом со скоростью развертки потенциала 2 мВ ⋅ с−1 исследовано коррозионно− электрохимическое поведение сплава AК1М2, легированного иттрием в среде электролита NaCl различной концентрации. Показано, что добавки иттрия снижают скорость анодной коррозии исходного сплава AК1М2 почти в два раза. Установлено, что увеличение концентрации хлорид−ионов способствует росту скорости анодной коррозии независимо от содержания иттрия в сплаве АК1М2. При этом потенциалы коррозии и питтингообразования смещаются в отрицательную область. 

К сведению авторов

 
228 193
Аннотация

Научно−технический журнал «Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники» публикует на русском языке оригинальные и обзорные (заказные) статьи.

Адресован российским и зарубежным специалистам в области материаловедения и технологии полупроводниковых, диэлектрических и других материалов электронной техники. 



ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)