Задачі для розв'язування

Задача 7. Оцініть тиск Лапласа на стінку ВНТ. Питома поверхнева енергія вуглецю  = 0,47Дж/м². Радіус НТ R = 10 нм.

Примітка. Вираз для лапласового тиску, який діє на бокову поверхню НТ, отримати самостійно

Рисунок 2 – Схематичне зображення морфології електрохімічно осаджених НД Ансермета: а – гомогенний НД Ni (l = 6000 нм, d = 80 нм); б - гібридний НД [Co(10)/Cu(10)]₁₅₀/Ni(3000); в - гібридний НД Cu(1000) [Cо (10) / Cu (10) ]₅ / Cu(4900); г - НД Сo + НЧ Сo або НЧ вуглецю (l = 50 мкм, d = 200 нм, r_НЧ = 6,7 ± 4 нм) НЧ – наночастинка

Задача 8. Оцінити величину діаметра ВНТ, при якому її енергонасиченість призведе до випаровування. Питома теплота пароутворення вуглецю 5·10⁶ Дж/кг, а густина = =2,22^.10² кг/м³.

Задача 9. Показати схематично будову ФБ 24.

Задача 10. Оцінити величину ∆ε₃ для НТ-ВN мінімального (10-20 нм) і максимального (500 нм) діаметрів. Сталу величину γ₀ взяти такою, що дорівнює 2,5 еВ.

Задача 11. Виготовити модель ВНТ із нульовим індексом m.

Задача 12. Пояснити причину виникнення фотонної забороненої зони у ФК.

Задача 13. Показати схематично морфологію трьох типів плівкових НД Ансермета. Чим пояснюється велика зацікавленість у вивченні ГМО в НД на основі Co i Cu?

Задача 14. Знайти електричний опір НД Ансермета трьох типів. Питомий опір плівкових шарів: Ом·м, Ом·м, Ом·м.

Список літератури

1. Покропивный В.В. Двумерные нанокомпозиты: фотонные кристаллы и наномембраны (обзор). I. Виды и изготовление// Порошковая металлургия.- 2002.- № 5-6.- С. 45-54.

2. Проценко І.Ю. Основи матеріалознавства наноелектроніки: навч. посібник з грифом МОНУ / І.Ю.Проценко, Н.І. Шумакова.-Суми: Вид-во СумДУ, 2004.- 108 с.

3. Азаренков Н.А. Наноматериалы, нанопокрытия, нанотехнологии / Н.А. Азаренков, В.М. Береснев, А.Д. Погребняк, Л.В. Маликов, П.В. Турбин. – Харьков: ХНУ им. В.Н.Каразина, 2009. – 209 с.

2.3 Практикум «Датчики неелектричних величин»

Мета занять – поглибити знання про конструктивно-технологічні особливості та фізичні принципи роботи масивних і плівкових датчиків, сумісних з мікроелектронікою.

Заняття 1. Терморезистори

Методичні вказівки. При розв’язуванні задач використовуються такі поняття і співвідношення.

По-перше, до основних робочих параметрів терморезисторів відносять термічний коефіцієнт опору (ТКО) (), чутливість (S) і питому чутливість (S_п), які визначаються такі

, ,

де R_п, _п – початковий опір (R) або початковий питомий опір ();

і .

По-друге, при використанні металевих терморезисторів (масивні чи плівкові зразки) ТКО завжди додатний, у той час як у напівпровідникових – ТКО має як додатну, так і від’ємну величину.

У випадку масивного металевого терморезистора (фольга, дріт) опір R виникає у результаті розсіювання електронів провідності на фононах і дефектах кристалічної будови (вакансії, чужорідні атоми, дислокації, дефекти пакування, межі зерен). Оскільки опір, пов’язаний із розсіюванням електронів на дефектах, не залежить від температури (це т.зв. залишковий опір), то температурозалежна частка опору буде визначатися електрон-фононним розсіюванням, яке, у свою чергу, можна пов’язати із транспортною середньою довжиною вільного пробігу (СДВП) ₀. З огляду на цю обставину ТКО можна подати і у такому вигляді:

,

де знак “-” враховує, що при збільшенні температури СДВП зменшується, тобто ₀<0 при T>0 (₀_{0 ф}, де індекс “ф” означає зміну ₀ за рахунок зміни фононного спектра).

По-третє, напівпровідникові датчики можуть мати як додатний, так і від’ємний ТКО (їх інколи позначають відповідно РТС або NTC). Додатна величина ТКО спостерігається лише при відносно низьких температурах (менших за кімнатну температуру), при яких зонна будова напівпровідника не відіграє ролі, і провідність відбувається за рахунок електронів (дірок), які знаходяться в зоні провідності (валентній зоні). Однак при збільшенні температури вступає в дію власна провідність, і питомий опір зменшується за експоненціальним законом , де  - ширина забороненої зони.