Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск
Том 24, № 3 (2021)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2021-3

143-152 213
Аннотация

Гранулированные пленки, содержащие наночастицы сплава Fe50Co50Zr10 внутри матрицы сегнетоэлектрика Pb0,81Sr0,04(Na0,5Bi0,5)0,15(Zr0,575Ti0,425)O3 (ЦТС), характеризуются комплексом функциональных магнитных и электрических характеристик, которые могут эффективно управляться посредством внешнего электрического или магнитного поля. Формирование необходимой гранулированной структуры в случае матрицы ЦТС возможно исключительно при синтезе в кислородсодержащей атмосфере, приводящей к значительному окислению металлических наночастиц. Таким образом, актуальной задачей является изучение степени окисления металлических наночастиц в зависимости от условий синтеза, а также влияния формирующихся фаз на электрические свойства пленок.
Методами рентгеноструктурного анализа, спектроскопии EXAFS и измерения электросопротивления четырехзондовым методом изучена взаимосвязь структурно-фазового состояния и электрических характеристик гранулированных пленок (FeCoZr)x(ЦТС)100-x (30 ≤ x ≤ 85 % (ат.)), полученных в кислородсодержащей атмосфере при давлении РO в диапазоне (2,4—5,0) ⋅ 10-3 Па.
Сравнительный комплексный анализ структурно-фазового состава и локального атомного порядка в пленках (FeCoZr)x(ЦТС)100-x впервые показал принципиальное влияние давления кислорода 
РО при синтезе на окисление наночастиц и их фазовый состав. Установлено, что в случае давления кислорода, не превышающего значения РО = 3,2 ⋅ 10-3 Па, с возрастанием x происходит переход от наночастиц сложных оксидов Fe(Co,Zr)O к суперпозиции сложных оксидов и ферромагнитных наночастиц α-FeCo(Zr,O) (или их агломераций). При более высоком давлении кислорода 
РО = 5,0 ⋅ 10-3 Па наблюдается полное окисление наночастиц с образованием сложного оксида (FexCo1-x)1-δO со структурой вюстита.
Формирующийся структурно-фазовый состав позволяет объяснить полученные температурные зависимости электросопротивления гранулированных пленок. Эти зависимости характеризуются отрицательным температурным коэффициентом электросопротивления (ТКС) во всем диапазоне составов пленок при высоком давлении кислорода (РО = 5,0 ⋅ 10-3 Па) и переходом к положительному ТКС при более низком давлении кислорода (РО = 3,2 ⋅ 10-3 Па) в атмосфере синтеза и x ≥ 69 % (ат.) в пленках. Переход от отрицательного к положительному ТКС, свидетельствующий о наличии металлического вклада в проводимость, полностью коррелирует с обнаружением методами РСА и EXAFS неокисленных ферромагнитных наночастиц α-FeCo(Zr,O) или их агломераций.

Материаловедение и технология. Полупроводники 

153-161 200
Аннотация

Разработана теоретическая модель, позволяющая определять концентрации свободных электронов в образцах n-InAs по характеристическим точкам на спектрах отражения в дальней инфракрасной области. Показано, что при этом необходимо учитывать плазмон-фононное взаимодействие (в противном случае значение концентрации электронов оказывается завышенным). Получена расчетная зависимость концентрации электронов Nопт от характеристического волнового числа ν+, которая описывается полиномом третьей степени. Исследовались образцы арсенида индия, легированные оловом или серой. При комнатной температуре были проведены измерения концентрации электронов двумя способами: с помощью разработанного авторами оптического метода (Nопт) и по традиционной четырехконтактной холловской методике (метод Ван-дер-Пау, NХолл). Отражающие поверхности образцов обрабатывались с помощью химической полировки или шлифовки на мелкозернистом абразивном материале. Показано, что для всех исследованных образцов выполняется условие: Nопт > NХолл. Различие между оптическими и холловскими значениями концентрации электронов больше в случае полированной отражающей поверхности образца. Проведено сравнение полученных результатов с аналогичными более ранними данными для образцов n-GaAs. Предложена качественная модель, объясняющая полученные экспериментальные результаты. 

Материаловедение и технология. Диэлектрики 

162-169 219
Аннотация

Представлены результаты исследований структуры, пьезоэлектрических и диэлектрических свойств керамики цирконата-титаната свинца, модифицированной лантаном различной концентрации (PLZT). Установлено, что с повышением содержания La увеличивается размер зерен и средний размер доменов. В образцах PLZT 12/40/60 присутствуют домены как лабиринтно-подобные и периодические, так и разного латерального размера (от несколько сотен нанометров до 3 мкм в диаметре). Обнаружено, что с увеличением размеров доменов в образцах с большим содержанием лантана усиливается сигнал пьезоэлектрического отклика. Установлен факт существования участков на поверхности керамики PLZT х/40/60, имеющих внутреннее поле смещения, о чем свидетельствует асимметрия по оси напряжения петель остаточного пьезоэлектрического гистерезиса. В образцах PLZT 5/40/60 и PLZT 12/40/60 наблюдалась значительная дисперсия диэлектрической проницаемости ε(f) и максимум тангенса угла диэлектрических потерь в диапазоне частот от 105 до 106 Гц. Это связано с наличием ионной релаксационной поляризации. Установлено, что значение диэлектрической проницаемости заметно увеличивается с ростом La, что подтверждает возникновение жесткого униполярного состояния в зернах керамики PLZT 12/40/60. В исследуемых образцах на низких частотах измерительного поля наблюдается рост тангенса угла диэлектрических потерь, что связано с вкладом проводимости в tg δ. Построены зависимости фактора диэлектрических потерь ɛ” от диэлектрической проницаемости ɛ’. Они имеют вид диаграмм Коул—Коула, что свидетельствует о наличии спектра времен релаксации, при этом установлено, что в образцах PLZT 5/40/60 ширина спектра примерно в два раза меньше, чем в образцах PLZT 12/40/60.

Математическое моделирование в материаловедении электронных компонентов 

170-175 170
Аннотация

Структура течения и массоперенос в кристаллизаторах определяют уровень солевого пересыщения раствора вблизи поверхности кристаллизации. Однако экспериментальное определение такого пересыщения затруднительно. Поэтому актуально развитие адекватных численных моделей для исследования течения и массопереноса в реальных кристаллизаторах. Средствами моделирования исследовалась эффективность принципиально новых экспериментальных схем процесса для устойчивого роста кристаллов дигидрофосфата калия (KDP).

Наноматериалы и нанотехнологии 

176-189 190
Аннотация

Магнитные наночастицы играют важную роль в современных быстроразвивающихся отраслях науки и производственной сфере, таких как устройства магнитной записи и создание феррожидкостей, медицина и химия. Одной из проблем использования магнитных наночастиц является их высокая химическая активность, приводящая к окислению на воздухе и агломерации и определяемая вкладом их высокой удельной поверхности по отношению к объему. Покрытие наночастиц углеродом уменьшает взаимодействие между наночастицами. Методом ИК-пиролиза прекурсоров типа «полимер — соли металлов» синтезированы металл-углеродные нанокомпозиты FeCoAl/C. Изучено влияние температуры синтеза (ИК-нагрева) в диапазоне от 500 до 700 °С на структуру и состав полученных наноматериалов. Показано образование наночастиц тройного твердого раствора FeCoAl с ОЦК-типом кристаллической решетки на основе FeCo. Установлено, что с ростом температуры синтеза от 500 до 700 °С средний размер области когерентного рассеяния трехкомпонентных наночастиц увеличивается с 5 до 19 нм. Повышение содержания алюминия с 20 до 30 % относительно Fe и Co приводит к уменьшению наночастиц до 15 нм, но при этом образуется также твердый раствор на основе кристаллической решетки ГЦК-Со. Показано, что с ростом температуры синтеза нанокомпозитов и росте относительного содержания Al за счет более глубокой карбонизации и структурообразующего воздействия металлов снижается степень аморфности углеродной матрицы нанокомпозитов и наблюдается формирование упорядоченной структуры кристаллитов графитоподобной фазы. Изучено влияние температуры синтеза и относительного содержания металлов на электромагнитные характеристики (комплексную диэлектрическую и магнитные проницаемости) полученных нанокомпозитов. Показано влияние условий синтеза на радиопоглощающие свойства, в частности на потери на отражение (RL) в диапазоне 3—13 ГГц.

Физические свойства и методы исследования 

190-198 290
Аннотация

Сегодня во всем мире наблюдается тенденция к увеличению диаметров монокристаллов как элементарных полупроводников, так и полупроводниковых соединений. Согласно литературным данным, речь уже идет об использовании монокристаллов соединений AIIIBV диаметром от четырех до шести дюймов. До настоящего времени в России были получены монокристаллы антимонида индия диаметром до 75 мм. 
Антимонид индия является элементной базой наиболее широкой области твердотельной электроники — оптоэлектроники. На его основе изготавливаются линейные и матричные фотоприемники, работающие в спектральном диапазоне длин волн 3—5 мкм, которые используются в качестве светочувствительный материал в системах тепловидения элемента в системах тепловидения.
Проведен подбор тепловых условий выращивания и получены монокристаллы антимонида индия диаметром 100 мм в кристаллографическом направлении [100]. Монокристаллы диаметром 100 мм выращивали методом Чохральского в двухстадийном процессе. Конструкция графитового теплового узла была увеличена и подобрана под рабочий тигель диаметром 150 мм и загрузку 4,5—5 кг. Решение поставленной задачи позволило существенным образов увеличить выход годных фотоприемных устройств.
Методом Ван-дер-Пау были измерены электрофизические свойства полученных монокристаллов, которые соответствовали стандартным параметрам нелегированного антимонида индия. С помощью оптического микроскопа проводился подсчет ямок травления по методу 9 полей. Плотность дислокаций в кристаллах диаметром 100 мм составляла ≤ 100 см-2 и соответствовала значениям для кристаллов диаметром 50 мм.

199-210 290
Аннотация

Ниобат лития (НЛ) — сегнетоэлектрический материал, обладающий широким спектром применения в оптике и акустике. Отжиг кристаллов НЛ в бескислородной среде приводит к появлению черной окраски и сопутствующему росту электропроводности за счет химического восстановления. В литературе представлено большое количество работ по изучению электрофизических свойств восстановленных кристаллов НЛ, однако, контактным явлениям, возникающим при измерении электропроводности, а также вопросам взаимодействия материала электродов с исследуемыми образцами практически не уделяется внимания. Исследовано влияние электродов из хрома и оксида индия-олова на результаты измерений при комнатной температуре электрофизических параметров образцов НЛ, восстановленного при температуре 1100 °С. Обнаружено, что существенные нелинейности на вольт-амперных характеристиках при напряжении менее 5 В не позволяют получить корректные значения удельного сопротивления НЛ. Это приводит к необходимости проводить измерения при более высоких напряжениях. С помощью метода импедансной спектроскопии установлено, что сильное влияние на результаты измерений оказывают емкости, в том числе образовавшиеся, вероятно, в приконтактных областях. Показано, что полученные результаты адекватно описываются моделью, предполагающей наличие приконтактных емкостей, подключенных параллельно собственной емкости образца. Описан возможный механизм образования таких емкостей, сделано предположение о существовании значительной плотности электронных состояний на границе раздела «электрод — образец», способных захватывать носители заряда, причем с увеличением времени отжига концентрация захваченных носителей возрастает.

211-212 164
Аннотация

27 июля 2021 г. ушел из жизни член редколлегии нашего журнала Андрей Георгиевич Казанский — выдающийся ученый, доктор физико-математических наук, профессор, признанный специалист в области физики неупорядоченных полупроводников, фотовольтаики и фотоники.



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


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