[Введите текст]

ПРИДНЕСТРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Т.Г. ШЕВЧЕНКО

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Отчет

о прохождении преддипломной практики

Место прохождения: Приднестровский Государственный Университет им.Т.Г. Шевченко.

Сроки прохождения: с 6.04.2016 г. по 6.06.2016 г.

Выполнил:

Студент 413 группы

Ефимов Сергей Валерьевич

Руководитель практики от ВУЗа

Ст. преподаватель В. И. Чукита.

Тирасполь, 2016

Содержание

Введение………………………………………………………………………………………...3

Электровакуумная установка квазизамкнутого объема………………………………………...4

Физические основы явлений протекающих при образовании критических зародышей……..7

Электро-физические свойства СdSe……………………………………………………………...8

Температурные границы роста высокоориентированных пленок……………………………..9

Микроконтроллер устройства…………………………………………………………………...10

Описание микроконтроллера PIC16F676……………………………………………………….11

Семисегментный светодиодный индикатор……………………………………………………15

Подключение одноразрядного семисегментного индикатора к микроконтроллеру………...17

Подключение многоразрядного семисегментного индикатора к микроконтроллеру……….18

Назначение операционного усилителя, в данном устройстве………………………………...20

Устройство измерения температуры……………………………………………………………22

Заключение……………………………………………………………………………………….23

Использованная литература……………………………………………………………………..24

ВВЕДЕНИЕ

Я, Ефимов Сергей Валерьевич , проходил преддипломную практику в ПГУ им. Т.Г. Шевченко, - в период с 6.04.2016 по 6.06.2016 года.

При прохождении практики были поставлены следующие цели:

1. Закрепить знания, полученные во время изучения учебных дисциплин и применить их на практике

2.Изучить режим работы электровакуумного насоса квазизамкнутого объема .

3.Изучить теоретическую базу, объясняющею результаты эксперимента.

4.Самостоятельно под наблюдением руководителя практики проводить напыление эпитаксиальных слоев CdSe на слюдяную подложку .

5.Развить навыки научного профессионального общения с использованием технической терминологии.

Преддипломная практика является обязательной частью учебного процесса при подготовке написания квалификационной работы .

Студенты учатся применять полученные в ходе учебного процесса теоретические знания в условиях практической деятельности с получением конкретного результата и работать к техническим оборудованием.. Помимо уже сказанного целью практики является получение практических навыков и подготовка к будущей самостоятельной профессиональной деятельности.

Мной была пройдена практика с 5-го апреля по 6–е июня 2016-го года в лаборатории при факультете ПГУ им. Т.Г. Шевченко под руководством ст. преподавателя – Чукиты Виталия Исааковича.

Электровакуумная установка квазизамкнутого объема.

Одна из первых задач, которую нужно было решить при написании дипломной работы – это изучить, ранее только ознакомительно известную мне из курсов лекций, технологию – термическое напыление пленок в квазизамкнутом пространстве. Кратко опишем установку и приведем схематическое изображение.

Конструктивным воплощением этого метода является нагреваемая разъемная камера, содержащая испаряемое вещество и конденсирующие подложки, которую помещают в рабочий объем вакуумной установки и вакуумируют совместно с этим объемом.

Под квазизамкнутым объемом понимают такой не полностью изолированный объем, в котором изменение плотности пара вследствие его утечки во внешнее пространство за время конденсации пренебрежимо мало.

Камера представляет собой полый цилиндр, нижнее и верхнее основания которого выполняют функции испарителя и конденсатора. Размеры могут варьировать в широких пределах в зависимости от поставленной задачи и условиях технологического процесса. Испаряемый материал и конденсирующие подложки нагревают двумя радиационными нагревателями. Температуру испарения и конденсации контролируют и регулируют по показаниям термопар установленных в основаниях камеры. [3]

Рис.1.Камера вакуумного испарителя. 1-Блоки испарителея, 2-Блок подложки, 3- Хромель–алюмелевые термопары, 4,5- Вольфрамовые спирали, 6- Подложка, 7- Испаряемый материал, 8- Кварцевый стаканчик

Нанесение пленок в квазизамкнутом объеме сводиться к следующим технологическим операциям. Производим сборку испарительной камеры – загрузку испаряемого вещества, установку подложек и т.д. Камеру помещаем в вакуумную установку, которую откачивают до остаточного давления ( - ) Па регистрируемого по показаниям манометрических датчиков установки. Поскольку испарительная камера представляет собой объем с малыми утечками, следующей технологической операцией является выдержка камеры в вакууме, необходимая для выравнивания остаточных давлений в испарительной камере и вакуумной установке. Затем включаем нагреватели конденсации и испарения и всю камеру прогревают в режиме дополнительного обезгаживания. После этого устанавливаем заданный температурный режим испарения и конденсации ( ) и осаждаем конденсат в течении времени, обеспечивающего при данном температурном режиме необходимую толщину конденсата.

При выходе из рабочего режима вначале выключаем нагреватель зоны испарения и лишь после того, как температура испарительной части камеры снизиться до температуры конденсации, выключают нагреватель зоны конденсации, и камера охлаждается одновременно по всей длине. Температура прогрева должна быть примерно на С выше температуры препарирования конденсата. Чтобы избежать конденсации испаряемого вещества на подложке, прогрев следует проводить при обратном градиенте температур, т.е. при условии, когда температура испаряемого материала ниже температуры подложки.

Время выведение установки в рабочий режим – обезгаживание и откачка длиться около полутора часа, процесс нанесения пленок 10 – 20 минут, с интервалом в две минуты записывали значение температур подложки и испарителя.

Полученные результаты указаны на рис. 2.

Рис. 2. Микрофотографии эпитаксиальных слоев CdSe выращенных в квазизамкнутом объеме «КО» на кристаллах слюды. Образец №1, t_п = 480⁰С , (t_и = 650⁰С ); Образец №2, t_п = 500⁰С (t_и = 650⁰С ); Образец № 3,t_п = 550⁰С (t_и = 680⁰С) .

.

Таблица 1.. Экспериментальные условия выращивания и электрофизические параметры слоев CdSe.

Физические основы явлений протекающих при образовании критических зародышей.

Перейдем к описанию процесса зарождения критических зародышей. Начало процесса образования тонких пленок является зародышеобразования. Так как ростовые явления протекают на границе раздела двух фаз, то процесс называется гетерогенным. Существенную роль играет поверхность подложки - граница двух фаз. В течение времени удерживается на подложки одиночная абсорбированная молекула пришедшие в тепловое равновесие с подложкой. После чего она может реиспариться, в том случае, если не найдет на поверхности другие молекулы с которыми она может взаимодействовать образуя двумерный пар или двумерную жидкость. Мигрируя по подложки молекулярные соединения могут найти более выгодное энергетическое положение, ориентированная также как и кристаллическая решетка подложки, что повлияет на увеличение скорости роста. Те зародыши, которые ориентированы вдоль одной плоскости с кристаллографической решеткой подложки, их рост будет доминировать над другими зародышами.

Соприкасаясь островки будут объединяться – данный процесс называется коалесценция. В зависимости от ориентирующих свойств подложки пленки будут либо монокристаллическими, либо поликристаллическими. В случае, когда температура молекул будет превышать температуры подложек, вероятность реиспарения будет равна единицы. Наличие на поверхности подложки адсорбированных газов и загрязнений сопровождается рядом эффектов, влияющих на плотность, на совершенство и на ориентацию зародышей, а следовательно, и на их последующий рост. Именно эта зависимость структуры от чистоты подложки, от степени вакуумирования, от вывода в температурный режим зависело то, с какой частотой мы получали правильной гексагональной формы монокристалл CdSe.

На этом этапе преддипломной практики для меня, как для будущего начинающего специалиста, оказалось очень важным понять, как теория и эксперимент взаимно дополняют друг друга, как теоритические сведенья дают объяснение к опыту.[3]

Электро-физические свойства СdSe.

Cеленид кадмия относят к широкозонным полупроводникам с малой собственной проводимостью. Ширина запрещенной зоны составляет 1,8 эВ, а собственная концентрация носителей заряда и удельная электрическая проводимость при комнатной температуре составляет величину 10⁷ м^-3 и 10^-9 См∙м^-1 соответственно. Реальные кристаллы и пленки CdSe имеют проводимость n-типа со значениями удельной проводимости 10^-6÷10⁵ См∙м^-1.Наличие взаимосвязи между электрическими свойствами, составом и микроструктурной пленок CdSe обуславливает зависимость их электрических свойств от метода получения и параметров процесса осаждения.

Вследствие существования вакансий Se пленки CdSe всегда имеют проводимость n- типа(донорные уровни образуют атомы Cd). Атомы Se создают в запрещенной зоне глубокие акцепторные уровни( на расстоянии ~0,6 эВ от вершины валентной зоны), поэтому пленки не могут обладать проводимостью p- типа. Энергетические уровни, создаваемые вакансией серы, расположены вблизи дна зоны проводимости и при комнатной температуре ионизованы. Акцепторные уровни вакансии кадмия лежат на 0,5 эВ выше потолка валентной зоны. Именно этим объясняется тот факт, что при комнатной температуре дырочная проводимость отсутствует. Химические примеси алюминия, индия и хлора, являющееся донорами в халькогенидах кадмия, могут быть причиной появления примесной проводимости. Cледует считать установленным, что основной механизм проводимости определяется вакансиями халькогена в кристаллической решетке. Доля ионной связи невелика и составляет около 18 %.Наличие большой доли ковалентной связи вызывает перераспределение электронного облака, вследствие чего эффективное число электронов, удерживаемых анионной вакансией, будет меньше двух.[2]

Температурные границы роста высокоориентированных пленок.

При температуре подложки 200⁰С конденсировались эпитаксиальные пленки только сульфидов цинка; в остальных случаях росли текстурированые пленки. Как видно из рис. 3. для всех соединений кривые имеет максимум в области 310-320⁰С.

Рис.3.Взаимосвязь между температурами подложки t_п и испарения t_и при росте высокоориентированных пленок халькогенидов кадмия на слюде

Наилучшая воспроизводимость результатов (около 100%) была получена при эпитаксиальной температуре 300⁰С и средней, т.е. соответствующей середине интервала, температуре испарения, наименьшая (25-40%) – при t_п= 200и 500⁰С.[1]