Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск
Том 21, № 3 (2018)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2018-3

133-145 104
Аннотация

В настоящее время особое внимание уделяется поиску экономичных технологий производства, а также исследованию структуры и свойств новых керамических композиционных материалов на основе оксида цинка. Такие керамики имеют ряд преимуществ по сравнению с материалами, полученными по более дорогим технологиям, поскольку дают возможность изготавливать изделия различных форм и размеров, в том числе с варьированием их морфологии и структурно−фазового состояния. Это позволяет контролировать их функциональные свойства путем изменения размеров частиц в исходной шихте; температур, длительности и атмосферы синтеза и термообработок, а также типа легирующих агентов в керамиках. Исследована структура и электрические свойства керамик (FexOy)10(ZnO)90 (0 ≤ x ≤ 3; 1 ≤ y ≤ 4), синтезированных на воздухе методом одно− и двухэтапного снтеза. Для легирования ZnO использовали порошки соединений FeO, α−Fe2O3 и Fe3O4 или смесь (α−Fe2O3 + FeO). На основе экспериментальных результатов, полученных методами рентгеновского дифракционного анализа, гамма−резонансной спектроскопии и рамановской спектроскопии установлено, что при фиксируемых средних концентрациях железа 1—3 % (ат.) в керамических образцах формируется не менее трех фаз: твердый раствор Zn1−δFeδO со структурой вюрцита, феррит ZnFe2O4 со структурой шпинели, а также остаточные оксиды железа FexOy, использованные в качестве легирующих агентов. Методами сканирующей электронной микроскопии и энерго−дисперсионного рентгеновского анализа показано, что в исследованных керамиках размеры зерен вюрцитной фазы уменьшаются от нескольких десятков микрометров при использовании одноэтапного синтеза до субмикронного уровня для случая двухэтапного синтеза.
Обнаружено, что введение железа в ZnO приводит к сжатию кристаллической решетки вюрцитной фазы, тем более сильному, чем выше доля кислорода в легирующих оксидах железа FexOy. Изучение температурных зависимостей удельного электросопротивления показало, что в вюрцитной фазе Zn1−δFeδO формируются глубокие донорных центры с энергией активации порядка 0,37 эВ. Температурные зависимости электросопротивления электронов в нелегированном ZnO в диапазоне температур 6—300 К и в легированной керамике (FeO)10(ZnO)90, полученной методом одноэтапного синтеза, при температурах ниже 50 К характеризуются переменной энергией активации. Это указывает на сильное разупорядочение их структуры.

Материаловедение и технология. Диэлектрики

146-155 68
Аннотация
Аннотация. Исследован процесс протекания токов короткого замыкания в кристаллах с низкотемпературными фазовыми переходами: сегнетовой соли NaKC4H4O6 • 4H2O и триглицинсульфата (CH2 • NH2 • COOH)3 • H2SO4. Испытания проведены на образцах полярных срезов без предварительной поляризации с симметричными индиевыми токопроводящими покрытиями. На всех образцах при комнатной температуре выявлено наличие токов короткого замыкания, которые сохраняются достаточно долго, и явление спадания тока со временем. Получены температурные зависимости токов короткого замыкания в диапазоне температур 16—45 °С для сегнетовой соли и 16—110 °С для триглицинсульфата. Токи короткого замыкания наблюдаются в исследованных кристаллах как в сегнетофазе, так и в парафазе. Показано, что при нагреве в сегнетофазе суммарный ток короткого замыкания определяется конкурирующими процессами: пиротоками и токами электрохимического разложения. В парафазе токи короткого замыкания являются токами электрохимического саморазложения. Показано, что протекание токов короткого замыкания через образцы полярных срезов кристаллов сегнетовой соли и триглицинсульфата обусловлено наличием собственной ЭДС, возникшей в результате электрохимического саморазложения противоположных поверхностей полярных срезов образцов при контакте с токопроводящими покрытиями вследствие анизотропии этих сторон. Предложена модель электрохимического саморазложения в таких кристаллах.
156-165 91
Аннотация
Аннотация. Приведены результаты исследования кристаллической структуры, ионной проводимости и локальной структуры твердых растворов (ZrO2)1−х(Gd2O3)х и (ZrO2)1−х(Y2O3)х при (x = 0,04, 0,08, 0,10, 0,12, 0,14). Кристаллы выращивали методом направленной кристаллизации расплава в холодном контейнере. Исследования фазового состава кристаллов проводили методом рентгеновской дифрактометрии и просвечивающей электронной микроскопии. Транспортные характеристики изучали методом импедансной спектроскопии в температурном диапазоне 400—900 °С. Исследование локальной структуры кристаллов выполняли методом оптической спектроскопии. В качестве спектроскопического зонда использовали ионы Eu3+. В результате исследования локальной структуры твердых растворов систем ZrO2—Y2O3 и ZrO2—Gd2O3 выявлены особенности формирования оптических центров, которые отражают характер локализации кислородных вакансий в кристаллической решетке в зависимости от концентрации стабилизирующего оксида. Установлено, что локальное кристаллическое окружение ионов Eu3+ в твердых растворах (ZrO2)1−х(Y2O3)х и (ZrO2)1−х(Gd2O3)х определяется концентрацией стабилизирующего оксида и практически не зависит в рассмотренном случае от вида стабилизирующего оксида (Y2O3 или Gd2O3). Максимальная проводимость при температуре 900 °С выявлена в кристаллах, содержащих 10 % (мол.) Gd2O3 и 8 % (мол.) Y2O3. Эти составы соответствуют t′′−фазе и близки к границе между областями кубической и тетрагональной фаз. Установлено, что в системе ZrO2—Y2O3 стабилизация высокосимметричной фазы происходит при меньшей концентрации стабилизирующего оксида, чем в системе ZrO2—Gd2O3. Анализ полученных данных позволяет сделать вывод о том, что в этом диапазоне составов основное влияние на концентрационную зависимость ионной проводимости оказывает фазовый состав, а не характер локализации кислородных вакансий в кристаллической решетке.

Материаловедение и технология. Магнитные материалы

166-174 68
Аннотация

Аннотация. Изучено влияние замещения ионами Al3+ на величину поля эффективной магнитной анизотропии НАэфф и степень магнитной текстуры f анизотропных поликристаллических гексагональных ферритов бария и стронция. Партии образцов получены методом керамической технологии, текстура сформирована путем прессования в магнитном поле. Детально представлена технология получения объектов исследования. Синтезированы партии гексаферритов бария с концентрацией ионов Al3+ 0,9, 1,4, 2,5 и 2,6 форм. ед. и партии гексаферритов стронция с концентрацией 0,1 форм. ед. Показано, что используемая технология позволяет получать гексаферриты бария и стронция со значениями НАэфф = 19÷35 кЭ и f = 80÷83 %. Указанных значений НАэфф и f может быть вполне достаточно для производства подложек для микрополосковых СВЧ−приборов миллиметрового диапазона длин волн.
Впервые обнаружен рост степени магнитной текстуры поликристаллических гексаферритов бария с ростом концентрации ионов Al3+; также обнаружена незначительная магнитная текстура 5,5—5,8 % в изотропных стронциевых гексаферритах. Представлены объяснения полученных результатов. Предложен механизм формирования магнитной текстуры в исследованных гексаферритах в процессе синтеза.

Наноматериалы и нанотехнологии

175-181 63
Аннотация
Аннотация. Проведен расчет температурного режима в наноразмерных бинарных гетероструктурах AlAs/ GaAs. При моделировании теплопереноса в нанокомпозитах важно учитывать, что рассеивание тепла в многослойных структурах при размерах слоев порядка длины свободного пробега носителей энергии (фононов и электронов) происходит не на кристаллической решетке, а на границах слоев (интерфейсах). Поэтому использование классических численных моделей, основанных на законе Фурье, сильно ограничено, так как дает существенные погрешности. Для получения более точных результатов. Использована модель, в которой распределение тепла предполагалось постоянным внутри слоя, при этом температура ступенчато изменялась на интерфейсах слоев. Для вычисления использован гибридный подход: конечно−разностный метод с неявной схемой для временной аппроксимации и бессеточная модель на основе набора радиально− базисных функций для пространственной аппроксимации. Расчет параметров базисов проведен через решение системы линейных алгебраических уравнений. При этом подбирали только весовые коэффициенты нейроэлементов, а центры и «ширины» были фиксированы. В качестве аппроксиматоров рассмотрен набор часто используемых базисных функций. Для увеличения скорости вычислений выполнена параллелизация алгоритма. Проведены замеры времени счета для оценки прироста производительности при использовании параллельной реализации метода.

Физические свойства и методы исследования

182-193 78
Аннотация
Аннотация. Рассмотрено влияние микрорельефа, дислокационной структуры и других дефектов эпитаксиальных слоев в областях истока и стока нитридных транзисторов с высокой подвижностью электронов (НЕМТ) на параметры формируемых омических контактов. Исследования проведены непосредственно на кристаллах мощных СВЧ−транзисторов, изготовленных на гетероструктурах GaN/AlGaN/GaN/SiC. Омические вжигаемые контакты сформированы с использованием композиций Ti—Al—Mo—Au и Ti—Al—Ni—Au. Для оценки структурных особенностей контактных областей исследован микрорельеф поверхности на границе раздела «вжигаемый контакт/AlGaN» и сформированные на ней дефекты. Установлено, что сопротивление областей исток и сток в значительной мере определяются микроструктурой поверхности на границе. Экспериментально показано формирование проводящего слоя в AlGaN под вжигаемым омическим контактом. Продемонстрирована возможность образования нового вида структурных дефектов с высоким аспектным отношением в контактных и активных областях приборов при формировании омических вжигаемых контактов. Показано, что появление высоких плотностей такого рода дефектов приводит к увеличению токов утечки приборов.


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


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