Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск
Том 19, № 4 (2016)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2016-4

221-234 183
Аннотация

Рассмотрены особенности применения радиоактивных изотопов при создании автономных источников электропитания. Проведен анализ веществ, используемых в радиоизотопных термоэлектрических генераторах. Обоснована перспективность изготовления бета−вольтаических генераторов, представлено сравнение их с другими  источниками электрического питания. Рассмотрен механизм β−распада и его место среди других видов ядерных превращений. Сформулированы основные требования по радиационной безопасности, а также требования к применяемым материалам корпуса и преобразователя. Рассмотрены некоторые предложенные ранее конструкции радиоизотопных бета−вольтаических источников. Приведен перечень изотопов, возможных для применения в качестве источника энергии в бета−вольтаическом генераторе. Рассмотрены методы получения радиоактивных материалов, демонстрирующих β−распад, их основные свойства и природные изотопы. Сделан вывод о предпочтительности выбора изотопа никеля−63 для применения в бета−вольтаических генераторах благодаря оптимальному сочетанию времени полураспада, средней энергии частиц и интенсивности излучения.

Материаловедение и технология. Полупроводники

235-240 169
Аннотация

Для проведения процесса получе ния высокочистого теллура методом вакуумной  дистилляции предложена конструкция реактора из высокочистых кварцевого стекла и графита. В ходе процесса расплав теллура испаряется, пар переносится из горячей части системы в более холодную и конденсируется в виде твердой фазы (дистиллята) без образования жидкости. Изучены закономерности перераспределения примесей между дистиллятом и кубовым остатком, а также пространственное распределение примесей в дистилляте при проведении очистки металлического теллура. Установлено, что часть примесей, например щелочные металлы, Zn, Ni, V, редкоземельные металлы распределены равномерно по длине  дистиллята (20  см). В то же время концентрация Se в дальней (от перегонного куба) части дистиллята превышает концентрацию в ближней части на порядок.

Моделирование процессов и материалов

241-248 144
Аннотация

Для оптимизации геометрии составной пресс−формы при отработке технологии равноканального углового  прессования с тремя каналами для термоэлектрических материалов использовано математическое моделирование. Для получения максимальной степени деформации применена схема оснастки с тремя каналами. Учитывая особенности материала, а именно: малую стойкость к растягивающим напряжениям, предложен сужающийся по длине  профиль третьего канала. Для анализа пластического течения в предложенной форме равноканального углового  прессования с тремя каналами выполнено математическое моделирование скорости пластического течения, напряжений и деформаций вдоль течения прутка, однородности деформации по сечению и отсутствию  застойных зон в экструдере. Методический подход основан на совместном использовании приближений упругого и пластического твердого тела согласно основным положениям теории упругости и пластичности. Установлены критические точки, где происходит максимальное накопление запасенной энергии без нарушения сплошности материала. Расчет скорости течения в плоскостях, перпендикулярной и параллельной оси деформации, показал наличие небольшой разницы в скорости течения материала в плоскости сечения, параллельной оси деформации. Это приводит к возникновению изгиба с большим радиусом кривизны, но не вызывает растрескивания материала. Расчет деформаций вдоль оси течения позволил выявить  неоднородность деформаций, которая обуславливает появление небольших растягивающих напряжений в продольном сечении третьего канала. Показано, что выявленные путем моделирования неоднородности пластической деформации могут быть устранены конструктивно с помощью увеличения длины выходного канала оснастки. Математическое моделирование показало пригодность нетрадиционной конструкции оснастки равноканального углового  прессования применительно к твердым растворам на основе халькогенидов висмута.

Наноматериалы и нанотехнологии

249-253 116
Аннотация

Исследования ионной проводимости и структуры,  в которых она может реализоваться, очень важны для развития современных элементов питания. Использование новых материалов позволит избавиться от таких недостатков, как малое время жизни, малая энергоемкость и возможность утечек из батареи. Исследованы особенности ионной проводимости бороуглеродных нанослоев типа ВС3, различающихся взаимным расположением входящих  в их состав атомов бора  и углерода. Для этой цели смоделированы три вида нанослоев с различными вариантами атомного упорядочения бора  и углерода в них. Эти слои содержали вакансию (V−дефект). Миграцию  вакансии, вызывающую перераспределение электронной плотности в слое, интерпретировали как движение ионов,  или ионную проводимость. Исследованы механизмы миграции вакансии и определены основные электронно− энергетические характеристики этих процессов. Определен наиболее предпочтительный для реализации ионной проводимости вариант бороуглеродного нанослоя.

254-261 172
Аннотация

Изучены особенности и закономерности процессов самосборки и самоорганизации в диффузионно−ограниченных условиях (методом из капли) водных (деионизированная вода)  коллоидных растворов многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) с аэросилом под воздействием постоянных электрических полей, варьируемых по величине от 15 до 25 В. В ходе испарения капли в однородном электрическом поле изучены процессы иерархического структурирования и обнаружено формирование линейно−кусочных образований размером 40—120 нм, фрактальных структур — 25—45 нм, а также диффузных структур — 250 нм из «МУНТ — COOH + аэросил + H2Oд.в». Проведены исследования структур методами конфокальной микроскопии, рентгеновской дифрактометрии, спектроскопии комбинационного рассеяния, атомно−силовой микроскопии, ИК−спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии. Установлено,  что размеры наблюдаемых микро− и наноструктур уменьшаются по гиперболической зависимости d = 1/U в приближении d  → 2R, а скорость их роста возрастает как U2. Доказано, что интенсивное ультразвуковое диспергирование функционализированных «МУНТ — COOH + аэросил + H2Oд.в» в коллоидном растворе вызывает появление внутри одностенных углеродных нанотрубок с центрально−осевым расположением так называемых дыхательных мод. Это подтверждается возбуждением линий КРС в коротковолновой области, и обусловливает как существование смешанных типов sp2−гибридизации с π− и σ−углеродными связями, так и металлической и полупроводниковой проводимостей, что указывает на большое практическое значение такого структурирования для развития наноэлектроники.

262-270 147
Аннотация

Исследованы структурные превращения в приповерхностных слоях кремния после ионного  синтеза цинкосодержащих наночастиц. Рассмотрены процессы фазообразования после имплантации ионов Zn+ и двухстадийной последовательной имплантации ионами O+ и Zn+ с последующим термическим отжигом в атмосфере сухого кислорода. Для предотвращения аморфизации в процессе имплантации мишень подогревали до температуры 350 °С. После имплантации образцы подвергали термообработке в течение 1 ч в атмосфере сухого кислорода при температуре 800  °С. Структура поверхностных слоев кремния исследована методами рентгеновской дифрактометрии и просвечивающей электронной микроскопии. Показано, что в результате имплантации ионов Zn+ с энергией 50 кэВ в подложку монокристаллического кремния на поверхности образуется нарушенный слой с большой концентрацией радиационных дефектов. В приповерхностном слое кремния на глубине 40 нм формируются наночастицы металлического Zn размером порядка 25 нм. Последующий отжиг при температуре 800 °C в атмосфере сухого кислорода обуславливает структурные изменения в дефектном слое и образование в приповерхностном слое кремния на глубине 25 нм частиц Zn2SiO4  со средним размером 3 нм, а также окисление уже имеющихся частиц Zn с формированием фазы Zn2SiO4. Окисление наночастиц Zn начинается с поверхности и приводит к образованию частиц со структурой типа «ядро—оболочка». Исследование фазового состава приповерхностного слоя кремния после последовательной имплантации ионами О+ и Zn+ показало, что при таком способе имплантации сразу образуются частицы  двух фаз: Zn и Zn2SiO4. Последующий отжиг при температуре 800 °С в атмосфере сухого кислорода приводит к увеличению размеров частиц, но не изменяет фазового состава поверхностного слоя кремния. При данных условиях эксперимента в результате ионного  синтеза не наблюдали образования частиц ZnO.

Физические свойства и методы исследования

271-278 200
Аннотация

Проведен анализ литературы, посвященной особенностям создания омических контактов к гетероструктурам AlGaAs/GaAs с двумерным электронным газом с высокой подвижностью  носителей заряда. Рассмотрен процесс вжигания  контактов на основе системы Ni/Au/Ge.  Приведены рекомендуемые в литературе параметры напыляемых слоев и режимы их вжигания, которые позволяют получить омические контакты, обладающие низким электрическим сопротивлением до температур ниже 4 К. Рассмотрено несколько механизмов, которые могут приводить к экспериментально наблюдаемой зависимости характеристик контактов от их кристаллографической ориентации. Описан метод создания контактов с использованием металлизации Au/Ge/Pd, при котором формирование контакта происходит за счет взаимной диффузии и взаимодействия металлов и полупроводника в твердой фазе при температурах менее 200 °C. Это обеспечивает большую однородность контакта по составу, гладкую границу раздела металл—полупроводник и может привести к снижению влияния эффектов ориентации на электрические характеристики контакта.

279-283 155
Аннотация

Семейство висмутсодержащих сегнетоэлектриков со слоистой структурой уже более полувека вызывает устойчивый интерес исследователей как с теоретической, так и с практической точки зрения. Теоретический интерес обусловлен своеобразной структурой соединений, имеющих  высокую температуру размытого сегнетоэлектрического перехода, практический — возможностью получения многофункциональных материалов. Дан кристаллохимический анализ наименее изученных разновидностей семейства, а именно: простейшим составам типа «Bi2O3 — второй оксид» и сложным структурам прорастания — соединениям с так называемым смешанно− слоистым строением решеток. Для описания составов рассмотренных типов структур предложены кристаллохимические формулы, которые должны способствовать более целенаправленному  синтезу новых соединений семейства. Показано, что образование смешанно−слоистых структур срастания (прорастания) определяется условиями синтеза и не представляет исключительного явления. Вопрос об устойчивости (степени неустойчивости) таких сложных структурных образований остается открытым. Существование подобных  соединений вызывает интерес, который обусловлен очевидной возможностью синтеза новых составов семейства с многофункциональными свойствами. Кроме того, подобные системы представляют интерес и для физики твердого тела в целом как объекты исследования и получения дополнительной информации, касающейся размытых фазовых переходов.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


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