Добавил:

mihail1000 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Воронежский государственный технический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Учебное пособие 1936

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

30.04.2022

Размер:

3.03 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 42 3 4 > Следующая >>>

УДК 538.9

СОЗДАНИЕ ШИРОКОПОЛОСНЫХ РАДИОПОГЛОЩАЮЩИХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ ЧАСТОТНО-ИЗБИРАТЕЛЬНЫХ РЕШЕТОК

С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПОТЕРЯМИ

О.С. Тарасова1, А.В. Ситников1, Ю.Г. Пастернак1,А.Б. Грановский2, В.И. Чугуевский1

1 Кафедра физики твердого тела 2Физический факультет, МГУ им. М. В. Ломоносова

В данной работе были получены резистивные частотно-избирательные решетки (ЧИР), где в качестве резистивного материала использовались композит (Co40Fe40B20)60(SiO2)40, пленка хрома и двухслойная пленка хром и композит, исследованы их магнитостатические и магнитодинамические свойства, а так же было проведено измерение параметра S21 (отражение) в безэховой камере с помощью двух рупорных антенн. Для расширения полосы поглощения поглотителей были теоретически рассчитаны ЧИР с элементами сложной фрактальной формы. Подложки на основе данных структур получали по FDM (fused deposition modeling) технологии трехмерной полимерной печати. В качестве полимера был выбран полиуретан.

Нанокомпозит (Co40Fe40B20)60(SiO2)40, пленка хрома и двухслойная пленка (Co40Fe40B20)60(SiO2)40/Cr, получены методом ионно-лучевого распыления составной мишени. Мишень представляла собой металлическую пластину состава Co40Fe40B20 размером

20х80х280 мм3.

Измерения магнитных свойств пленок композитов (Co40Fe40B20)60(SiO2)40 проводилось на вибрационном магнетометре в диапазоне полей ± 10 кЭ. Пленки обладали гистерезисом с коэрцитивной силой порядка 8 Э и магнитной анизотропией 28 Э в их плоскости. Данная анизотропия является следствием связанной с прямоугольной конфигурацией мишени неоднородностью процесса осаждения материала.

Частотные зависимости действительной и мнимой частей комплексной магнитной проницаемости были получены путем сравнения резонансных характеристик полуволнового коаксиального резонатора без образца и с образцом, помещенным в пучность магнитного поля стоячей волны. Диапазон измеряемых частот составлял 0,3÷2 ГГц. Значения µ" существенно выше нулевых во всем диапазоне измеренных частот. В тоже время µ' в области частот порядка 0,5-1,3 ГГц испытывает значительное уменьшение.

Образцы ЧИР с резистивной пленкой демонстрируют значительное поглощение в диапазоне частот 6 – 11 ГГц. Для ЧИР, где в качестве резистивного покрытия используется нанокомпозит (Co40Fe40B20)60(SiO2)40, величина поглощения в максимуме достигает – 17 Дб. Таким образом, использование магнитных композиционных пленок в качестве распределенного резистивного слоя позволяет повысить коэффициент поглощения ЧИР и изменять частоту полосы поглощения структуры.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 16-45-360483 р_а

УДК 538.9

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ СВОЙСТВА СТЕКЛОТЕКСТОЛИТОВ С ТОНКОПЛЕНОЧНЫМИ СЛОЯМИ НАНОКОМПОЗИТОВ (Со40Fe40B20)x(SiO2)100-x

О.С. Тарасова1, А.В. Ситников1, Ю.Г. Пастернак1, А.Б. Грановский2, В.И. Чугуевский1

1 Кафедра физики твердого тела

2Физический факультет, МГУ им. М.В. Ломоносова

Вданной работе приводятся результаты исследования магнитостатических, магнитодинамических и диэлектрических свойств, а также характеристик поглощения микроволнового излучения тонкопленочных покрытий магнитных нанокомпозитов

(Co40Fe40B20)60(SiO2)40, полученных напылением на стеклотканевые подложки, с последующим формированием пластин конструкционного стеклотекстолита, содержащего слои стеклоткани с этим магнитным покрытием.

Пленки нанокомпозитов (Co40Fe40B20)60(SiO2)40 получены методом ионно-лучевого распыления. В качестве подложек использовалась стеклоткань с различным плетением волокон. Пленки наносились на обе стороны стеклоткани. Для увеличения электрического сопротивления нанокомпозитов была разработана методика послойного напыления с циклическим добавлением в атмосферу инертного рабочего газа кислорода при различных парциальных давлениях.

Магнитостатические свойства были исследованы с использованием вибрационного магнитометра. Результаты измерений оказались сравнимыми для аналогичных пленок на ситалле, c частотой естественного ферромагнитного резонанса, не превышающей 6 ГГц. Частотные зависимости действительной и мнимой частей комплексной магнитной проницаемости были получены путем сравнения резонансных характеристик полуволнового коаксиального резонатора без образца и с образцом, помещенным в пучность магнитного поля стоячей волны. Диапазон измеряемых частот составлял 0,3÷10 ГГц. Комплексная диэлектрическая проницаемость образцов была оценена по стандартной методике с использованием емкостной ячейки с размером обкладок 23×12 мм на измерителе добротности Е4-11 при частоте 50 МГц. Для определения коэффициента поглощения электромагнитного излучения образцов было проведено измерение параметра S11 (отражение) в безэховой камере с помощью двух рупорных антенн.

Вдиапазоне частот естественного ферромагнитного резонанса значительного поглощения электромагнитного излучения не наблюдалось, за исключением образца объемного композита, где были обнаружены незначительные максимумы при 3 и 5 ГГц. Измеренные частотные зависимости изменения коэффициента отражения электромагнитного излучения имеют значительное ослабление сигнала при частотах 6÷12 ГГц, что может быть связано с диэлектрическими потерями в композиционной пленке.

О.С. Тарасова благодарит РФФИ за поддержку (грант 17-32-50018 мол_нр)

УДК 538.956

ВЛИЯНИЕ ОТЖИГА В АТМОСФЕРЕ ВОДОРОДА НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ ПЛЕНОК Mg И МНОГОСЛОЙНЫХ НАНОСТРУКТУР Mg/NbO

А.Н. Смирнов, В.А. Кириллова, студент гр. НМ-161, О.В. Стогней, А.В. Ситников

Кафедра физики твердого

Изучено влияние термического отжига, проведенного в атмосфере водорода на фазовые превращения в многослойных наноструктурах Mg/NbO в зависимости от толщины слоёв магния. Многослойная структура (Mg/NbO)82 (индекс 82 означает количество бислоёв) получена методом ионно-лучевого распыления оксидной (NbO) и металлической (Mg) мишеней с последующим осаждением материала на подложки, вращающиеся вокруг мишеней. Магний напылялся через V-образный экран, в то время как оксид ниобия осаждался без использования экрана, поэтому полученные многослойные образцы отличались друг от друга толщиной слоёв магния. Толщина слоев оксида ниобия во всех случаях составляла примерно 0,96 нм [1].

Ранее было установлено [2], что отжиг образцов (Mg/NbO)82, проводимый в вакууме при 450 °С, не приводит к разрушению многослойной структуры, однако, способствует фазовым превращениям в слоях многослойных пленок (происходит окисление слоев магния). Также установлено, что после выдержки при температуре 380 °С фазовых превращений в структуре исследованных образцов не наблюдается и температурный коэффициент электрического сопротивления остается положительным, как и в исходном состоянии. Исходя из этого для отжига многослойной структуры в среде водорода была выбрана температура равная 380 ºС. Отжиг проводился в CVD - реакторе при давлении водорода 1 атм. в течение 2 часов. После этого проводились рентгеноструктурные исследования всех образцов.

ния, а также образование незначительного количества оксида магния. В многослойных структурах наблюдается значительное окисление магния (рисунок). Предположительно, при отжиге начинает разрушаться нестехиометричный оксид ниобия, а кислород, выделяющийся из него, вступает в реакцию с магнием, что приводит к его окислению. Помимо этого, наличие единичного пика при 2 =32о позволяет

		Рентгеннограммы образцов отожженных в атмосфере во-
	Анализ рентгенограмм показал, образование гидрида магния в пленках чистого маг-
	предполагать о формировании	дорода: 1 – Mg/NbO c толщиной Mg 5,2 нм; 2 – Mg/NbO c
	некоторого количества гидри-	дорода: 1 – Mg/NbO c толщиной Mg 5,2 нм; 2 – Mg/NbO c
	некоторого количества гидри-	толщиной Mg 7,8 нм; 3 – Mg толщиной 7,8 нм.
	да магния и в многослойной	толщиной Mg 7,8 нм; 3 – Mg толщиной 7,8 нм.
	да магния и в многослойной
	структуре.
		Литература

1.О. В. Стогней, А. В. Ситников, А. Н. Смирнов Получение многослойных струк-

тур Mg/NbO // Вестник ВГТУ. – 2016 .- V.12. - N.6. - C. 18-24

2.О. В. Стогней, А. Н. Смирнов, А. В. Ситников Термическая стабильность многослойной наноструктуры Mg/NbO // Вестник ВГТУ. – 2017. – V. 13. – N. 6. – C. 144 – 150.

УДК 538.953

СТРУКТУРА, МОРФОЛОГИЯ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ КОНЦЕНТРАЦИОН-

НОГО ПРОФИЛЯ ГРАДИЕНТНЫХ ПОКРЫТИЙ Ni-ZrO2 ПОЛУЧЕННЫХ

С ПОМОЩЬЮ МАГНЕТРОННОГО ВЧ НАПЫЛЕНИЯ

М.С. Филатов1, К.С. Яковлева студент гр.НМ-151, С.В. Родивилов2, О.В. Стогней1

1Кафедра физики твердого тела

2 Кафедра физики твердого тела и наноструктур, ВГУ

Интерес к исследованию градиентных покрытий обусловлен возможностью создания

функциональных слоев с переходной концентрацией элементов содержащихся как в по-

крытии, так и в подложке. Предположи-

0,8

тельно

такой подход позволит

управлять

деформационными напряжениями на гра-

0,6

нице пленка-подложка, а также улучшит

ед

0,4

адгезионные

свойства покрытий.

Кроме

I, отн

этого,

градиентные

пленки

могут

высту-

пать

роли

индивидуальных функцио-

0,2

нальных покрытий с изменяющимися по

0,0

объему физическими свойствами. В работе

представлены

результаты

исследования

0,0 0,4 0,8

1,2 1,6 2,0 2,4 2,8

Толщина покрытия, мкм

структуры, морфологии и концентрацион-

Рис. 1. Распределение элементов Ni, Zr и O2 в гради-

ного

профиля градиентной

пленки NiO-

ентной пленке NiO-ZrO2

ZrO2

полученной с помощью магнетронно-

го высокочастотного реактивного напыле-

ния. На рис. 1 представлена зависимость

интенсивности различных элементов (Zr,

Ni, O), от толщины. Распределение эле-

ментов получено с помощью рентгенос-

Рис. 2. Растровое изображение скола градиентной

пектрального микроанализа на растровом

пленки NiO-ZrO2

электронном микроскопе Jeol JSM 6610A с

функцией картирования. В режиме карти-

105

- кубический NiO

рования

можно

получать

информацию

NiO Угол d, A

I/I0,

h,k,l

<r>

только

об относительном

распределении

43,1

2,09

0,6

2 0 0

. ед

62,4 1,48

100 2 2 0

элементов. Для

количественного

анализа

необходимы

дополнительные

измерения

отн

концентрации в нескольких точках скола.

Аморф. ZrO

В данном случае, элементный анализ по-

Крист. % - 29,5

зволил

экспериментально

подтвердить

градиентное элементное распределение по

105

град

толщине покрытия (рис. 1), а полученная

Рис. 3. Рентгенограмма градиентной пленки NiO-ZrO2

форма элементного распределения полно-

стью

соответствует

заданному

режиму

магнетронного напыления. Растровое изображение скола градиентной пленки

(рис. 2) по-

казывает отсутствие ярко выраженной

столбчатой структуры пленки NiO-ZrO2. Рентгено-

фазовый анализ указывает на наличие текстуры роста у NiO в направлении (220) (рис. 3).

По всей видимости, размер столбчатых кристаллитов находится за пределами разрешаю-

щей способности РЭМ. Фаза ZrO полностью аморфизирована.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 16-42-360778 р_а.

УДК 538.935
			ВЛИЯНИЕ ОТЖИГОВ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ
	И СТРУКТУРУ БЕСКИСЛОРОДНЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ CoFeZr-MgF2
			И.А. Непочатая студент гр. НМ-161, В.В. Кирпан студент гр. ПФм-161,
											Т.В. Трегубова, О.В Стогней
											Кафедра физики твердого тела
		Исследовано влияние нагрева и термического отжига на электрическое сопротив-
ление и структуру беcкислородных композитов (CoFeZr)x(MgF2)100-x, уникальных тем, что
они не содержат кислородосодержащих фаз (в качестве диэлектрика использована фто-
ридная фаза MgF2). Ранее было установлено [1], что данная система проявляет свойства
типичные для композитов металл-оксид (наличие электрического порога перколяции и
туннельного магниторезистивного эффекта, достигающего 3 %). Также было установлено,
что термические отжиги, проводимые при 350 °C, не влияют на величину эффекта. Целью
исследования было установление причины термической устойчивости магниторезистив-
ного эффекта в композитах (CoFeZr)x(MgF2)100-x.
		Установлено, что в отличие от оксидных композитов система (CoFeZr)x(MgF2)100-x
является кристаллической. На рентгенограммах от образцов в исходном состоянии при-
		109												сутствуют пики			от кристаллического MgF2, а
		8												также от кристаллической фазы CoFe. Предпо-
		10												также от кристаллической фазы CoFe. Предпо-
		10
		107	27											лагается, что это следствие растворения атомов
	Ом		27											Zr в	диэлектрической фазе и взаимодействия
	Ом	106												Zr в	диэлектрической фазе и взаимодействия
	R,		34											его	с	магнием.	Температурная		зависимость
	R,	105
		105	37
			37											электрического сопротивления R(T) и термиче-
		104	40											электрического сопротивления R(T) и термиче-
		103	40											ские отжиги композитных образцов проводи-
		102	42											лись в вакуумной камере с давлением не выше
		101	0	100	200	300	400	500	600	700	800	900		10-3 мм.рт.ст. Характер зависимости R(T) опре-
			0	100	200	300	400	500	600	700	800	900
							Т,°C							деляется концентрацией металлической фазы
														(рис.1). В доперколяционных композитах R при
	Рис. 1. Температурная зависимость элек-													нагреве увеличивается на несколько порядков,
		трическогосопротивления композитов												выходя на максимум в районе 350 – 450 °C (в
				(CoFeZr)x(MgF2)100-x										зависимости от состава), а в композитах, нахо-
.	10000									№5; 30 ат. % Ме				дящихся за порогом - сопротивление монотонно
отн.ед	10000									№5; 30 ат. % Ме				дящихся за порогом - сопротивление монотонно
отн.ед	8000													уменьшается. Характерно, что в доперколяци-
,	8000
,
Интенсивность	6000											600 oC		онных композитах отжиги при 350 °C не влия-
	6000													ют на структуру композитов (дифрактограммы
														ют на структуру композитов (дифрактограммы
	4000											350 oC		полностью совпадают), см. рис.				2.	Различия в
												350 oC
	2000											исх.
	2000													структуре проявляются только				после отжига
.										№3; 20 ат. % Ме				структуре проявляются только				после отжига
.ед	40 000													при 600 °C. Таким образом, сохранение высо-
, отн														при 600 °C. Таким образом, сохранение высо-
, отн	30 000													ких значений магнитосопротивления после от-
Интенсивность	30 000
	20 000											600 oС
	20 000													жигов связано с высокой устойчивостью нано-
														жигов связано с высокой устойчивостью нано-
	10 000											350 oС		гранулированной структуры в доперколяцион-
												исх.		гранулированной структуры в доперколяцион-

		20		30	40	50		60	70	80		90	100	ных композитах.
							2	, град.						ных композитах.
							2	, град.
Рис. 2. Дифрактограммы образцов композита																В композитах за порогом			перколяции
Рис. 2. Дифрактограммы образцов композита														отжиги меняют структуру, но изменения не но-
(CoFeZr)x(MgF2)100-x в исходном состоянии и после														отжиги меняют структуру, но изменения не но-
(CoFeZr)x(MgF2)100-x в исходном состоянии и после														сят качественного характера.
					отжигов									сят качественного характера.
														Литература
1. Электрические и магниторезистивные свойства композитов (Co47Fe42Zr11)х(MgF2)100-х и
Coх(MgF2)100-х Трегубова Т.В. и др. // ФТТ-2016 Сб. докладов Межд. научн. конф. – 2016.
Т.3. - С.235-238.
														15

УДК 537.9

ВЛИЯНИЕ ТОЛЩИНЫ ПРОСЛОЕК ZnO И In2O3 НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МНОГОСЛОЙНЫХ НАНОСТРУКТУР (ZnO/In2O3)83

В.В. Бассараб1, студент гр. ТФ-161, О.В. Жилова1, И.С. Ильяшев1, студент гр. ПФм-171, В.А. Макагонов1, С.Ю. Панков, Р.Е. Просветов 2

1Кафедра физики твердого тела

2Кафедра полупроводниковой электроники и наноэлектроники

Тонкие пленки полупроводниковых оксидов металлов, такие как In2O3, ZnO и их соединений обладают уникальными электрическими и оптическими свойствами, что позволяет применять их для получение прозрачных полупроводниковых структур.

Тонкопленочные структуры (ZnO/In2O3)83, где цифра 83 соответствует числу бислоев ZnO и In2O3, были получены методом ионно-лучевого распыления на установке УВН-2М. Формирование структур происходило послойным осаждением материала на вращающуюся подложку с распыляемых мишеней ZnO и In2O3, которые представляли из себя керамические пластины, закрепленные на медном водоохлаждаемом основании. Для получения различных толщин прослоек ZnO и In2O3 в ходе одного напыления между мишенью и подложкодержателем устанавливался V-образный экран. Полученные таким образом слои In2O3 имели толщины от 0,43 до 1,68 нм, а ZnO от 0,57 до 1,56 нм, а общая толщина многослойных структур 0,05-0,28 мкм.

Исследование оптических свойств проводилось с помощью cпектрофотометра СПЕКС ССП-715-М. Концентрацию свободных носителей определяли из измерений эффекта Холла четырехзондовым способом по методике Ван-дер-Пау на установке ECOPIA HMS - 5500. На рис. 1 приведены спектры пропускания тонкопленочных структур

(ZnO/In2O3)83.

100								10
	80					91 нм		9
	80					217 нм
						217 нм	3	8
						280 нм	3	8
							-
%	60						см	7
	60

T,	40						1020	6
T,							1020
	20						n,	5
	20
								4
	0							3
								3
	200	400	600	800	1000	1200		50	100	150	200	250	300
				nm						h, nm
Рис. 1. Зависимость коэффициента пропускания от тол-							Рис. 2. Зависимость концентрации свободных элек-
щины для многослойных структур(ZnO/In2O3)83 различ-							тронов от толщины для многослойных структур
			ной толщины							(ZnO/In2O3)83

Из результатов измерений видно, что данные пленки имеют высокую прозрачность в видимом спектре излучения, а с увеличением толщины коэффициент пропускания уменьшается. По краю фундаментального поглощения были определены значения оптической ширины запрещенной зоны структур (ZnO/In2O3)83. Согласно полученным результатам, с увеличением толщины бислоя и, следовательно, толщины всей пленки, оптическая ширина запрещенной зоны снижается с величины 4,09 эВ до 3,85 эВ, что может быть объяснено в рамках эффекта Мосса-Бурштейна, характерного для вырожденных полупроводников. Действительно, измерения эффекта Холла подтвердили высокую концентрацию электронов в полученных многослойных структурах (рис. 2).

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки в рамках проектной части государственного задания (проект № 3.1867.2017/4.6).

УДК 537.9

ПЕРЕХОД МЕТАЛЛ-ПОЛУПРОВОДНИК В МНОГОСЛОЙНОЙ СИСТЕМЕ (ZnO/In2O3)83

А.А. Краснова, студент гр. ПФм-171, О.В. Жилова, С.Ю. Панков, В.А. Юрьев, студент гр. ТФ -141

Кафедра физики твердого тела

В тонких пленках вырожденных оксидных полупроводников In2O3 и ZnO с понижением температуры наблюдается квантовый эффект, который заключается в переходе из металлического состояния, характеризующегося малым значением и положительным температурным коэффициентом электросопротивления (ТКС), в полупроводниковое (переход металл-полупроводник (МПП)), отличительными чертами которого является высокое удельное электросопротивление и положительный ТКС [1]. Причина такого эффекта кроется в квантово-механической природе носителей заряда и обусловлена слабой локализа-

цией вследствие интерференции электронных волн.
Для изучения эффекта сла-
бой локализации в тонкопленочной
многослойной			структуре
(ZnO/In2O3)83, полученной методом
ионно-лучевого распыления, были
исследованы температурные				зави-
симости	электросопротивления в
диапазоне 77 – 300 К для образцов в					а	б
исходном состоянии и после термо-
обработки. Как видно из рис. а, в
исходном	состоянии		зависимость
R(T) имеет отрицательный ТКС, а
электросопротивление уменьшается
незначительно, что характерно для
вырожденного		полупроводника.
После термообработки при T = 523,					в	г
623 и 723 К (рисунок б, в, г соответ-					Температурные зависимости электросопротивления
ственно)	в	вакууме	не	хуже	многослойной структуры (ZnO/In2O3)83	в исходном состоя-
1,3 Па, сопротивление увеличивает-					нии (а) и после термообработки в вакууме в течении 30 мин
1,3 Па, сопротивление увеличивает-					при T = 523К (б), 623К (в) и 723К (г).
ся на 4 порядка, а зависимости при-					при T = 523К (б), 623К (в) и 723К (г).
ся на 4 порядка, а зависимости при-

обрели характерный для перехода МПП вид с минимумом. при температурах, зависящих немонотонным образом от температуры термообработки.

Появление данного перехода в структуре (ZnO/In2O3)83 при термообработке, может вызвано взаимной диффузией атомов слоев In2O3 и ZnO и образованием неупорядоченной системы, в которой переход металл-полупроводник и наблюдался [2].

Литература

1.Nistor, M. Metal-semiconductor transition in epitaxial ZnO thin films / M. Nistor, F. Gherendi, N.B. Mandache, C. Hebert, J. Perriere, W. Seiler // Journal of Applied Physics. – 2009. – Т. 106. – № 10. – С. 103710-7.

2.Seiler, W. Epitaxial undoped indium oxide thin films: Structural and physical properties / W. Seiler, M. Nistor, C. Hebert, J. Perriere // Solar Energy Materials and Solar Cells. ‒ 2013. ‒ T. 116. ‒ C. 34-42.

УДК 537.9

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОНКИХ ПЛЕНОК ZnO, ЛЕГИРОВАННЫХ Fe

И.С. Ильяшев1, студент гр. ПФм-171, В.А. Макагонов1, С.Ю. Панков1,Р.Е. Просветов2, И.М. Трегубов3

1Кафедра физики твердого тела

2Кафедра полупроводниковой электроники и наноэлектроники

3Кафедра физики

Тонкие пленки ZnO, легированные Fe, были получены методом ионно-лучевого распыления. Для напыления образцов с широким диапазоном концентрации железа, поверх мишени чистого ZnO были неравномерно установлены навески из чистого Fe.

Содержание Fe в образцах было определено с помощью электронно-зондового микроанализа. Анализ полученных результатов показал, что оно изменялось от 2,75 до 5,06 ат. %. Из измерений эффекта Холла четырехзондовым способом по методике Ван-дер-Пау на установке ECOPIA HMS – 5500 удалось установить, что полученные образцы имеют электронный тип проводимости. Зависимости ρ(T), измеренные в диапазоне 77 – 300 К, имеют отрицательный ТКС, при этом наблюдается рост электросопротивления при увеличении содержания Fe. Это объясняется замещением ионов Zn2+ ионами Fe3+ и вытеснением их в междоузлия, а так как энергия ионизации Fe3+ значительно превышает энергию ионизации Zn2+, то увеличение содержания железа сопровождается уменьшением концентрации носителей заряда что приводит к росту электросопротивления.

							2,75% Fe
	0,050						3,80% Fe
							3,94 %Fe
	0,045						4,75 % Fe
							5,06 % Fe
	0,040
*см	0,035
*см
, Ом	0,030
, Ом
	0,025
	0,020
	0,015
	0,010
	50	100	150	200	250	300	350
				T,K
Рис.1 Температурная зависимость удельного элек-
тросопротивления тонких пленок ZnO-Fe c разным
			содержанием Fe

Рис.2 Спектры пропускания тонких пленок ZnOFe с разным содержанием Fe

Исследование оптических свойств проводилось с помощью cпектрофотометра СПЕКС ССП-715-М. На рис. 2 приведены спектры пропускания в тонких пленках ZnO, легированных Fe, и нелегированного образца ZnO. Исходные пленки ZnO обладают высоким коэффициентом пропускания света, который снижается с добавлением атомов Fe и имеет край собственного поглощения в районе 350 нм, что соответствует ширине запрещенной зоны оксида цинка.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 16-08-36411).

УДК 537.9

ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ОКСИДА МЕДИ CuO С УГЛЕРОДНЫМ НАПОЛНИТЕЛЕМ

В.В. Бавыкин, А.А. Емельянов, студент гр. ПФм-161, В.А. Макагонов, С.Ю. Панков

Кафедра физики твердого тела

В настоящее время актуальным направлением альтернативной энергетики является прямое преобразование тепловой энергии в электричество при помощи термоэлектрических генераторов. Однако использующиеся материалы на основе твердых растворов теллуридов висмута и свинца имеют ряд недостатков (неэкологичность, окисление материала при высоких температурах, высокая стоимость компонентов), и низкий коэффициент термоэлектрической добротности ZT, которые значительно ограничивают их применение. В то же время весьма перспективными для применения считаются полупроводниковые оксиды металлов (CuO, ZnO), более дешевые материалы по сравнению с традиционными, но обладающими соизмеримыми в наноструктурированном состоянии значениями ZT.

Целью данной работы было исследование влияние углеродного наполнителя на электросопротивление и термоэдс объемных композитов на основе окиси меди, полученных по керамической технологии. В качестве материала матрицы композита были исполь-

зованы микро- и наноразмерные порошки оксида CuO (CuOnano и CuOmicro), а в качестве углеродного наполнителя – графит, углеродные нановолокна (УНВ) «ТАУНИТ», фулле-

рены.

На рис. 1, 2 представлены зависимости удельного электросопротивления и термоэдс от % содержания углеродного наполнителя, измеренные при комнатной температуре.

Рис. 1. Зависимость электросопротивления от содер-	Рис. 2. Зависимость термоэдс от содержания угле-
жания углеродного наполнителя	родного наполнителя

Увеличение содержания углеродного наполнителя приводит к снижению удельного электросопротивления в 2 раза для 5% содержании наполнителя. Измерения термоэдс показали, что все образцы, как так и с добавлением углеродного наполнителя обладают дырочной проводимостью, как и чистый CuO. Для образцов CuOmicro+графит и CuOnano+таунит увеличение содержания наполнителя приводит к постепенному снижению термоэдс почти на 2 порядка, для состава CuOnano+графит кривая обладает максимумом при 1,5% содержании графита и ростом термоэдс в 2 раза, а для состава CuOnano+фуллерен зависимость с минимумом при 1,5% и последующим ростом термоэдс при увеличении содержания наполнителя.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 16-08-36411).

УДК 538.9

ВЛИЯНИЕ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ НАГРЕВЕ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МНОГОСЛОЙНЫХ СТРУКТУР CoFeB-SiO2/ZnO

Н.Е. Сафонова1, студент гр. ТФ-141, И.В. Бабкина1, О.В. Жилова1, О.И. Ремизова2 1Кафедра физики твердого тела

2Кафедра физики

Создание новых полупроводниковых многослойных структур - актуальная задача микро- и нанотехнологии материалов электронной техники. Многослойные наноструктуры [(Co40Fe40B20)34(SiO2)66/ZnO]112 были получены ионно-лучевым распылением составной мишени сплава Co40Fe40B20 с навесками кварца и оксида цинка на вращающуюся подложку. Толщина слоев варьировалась путем установки между мишенью и подложкой V- образного экрана и составляла 0,5 ÷ 1,2 нм для ZnO и 0,8 ÷ 1,6 нм для CoFeB-SiO2. Были исследованы температурные зависимости сопротивления образцов R(T) при нагреве в вакууме 5∙10-2 Торр (рис.) и сопоставлены с фазовыми превращениями при отжигах в интервале от 250 °С до 600 °С в течение 30 мин. с шагом 50 °С в той же атмосфере.

По данным рентгенодифракционного анализа в интервале брэгговских углов 2Ѳ=1 – 60° все образцы в исходном состоянии имели аморфную многослойную структуру. С уменьшением толщины образцов процесс кристаллизации начинался при более низких температурах. На зависимостях R(T) можно наблюдать два явных пика и один перегиб. Анализ малоугловой части рентгенодифракционных данных показал, что с увеличением температуры отжига многослойная структура разрушается (T~400 -500 0С). С уменьшением толщины образцов температура разрушения многослойной структуры уменьшается.

Последовательность фазовых превращений для образца толщиной 0,21 мкм:

аморфный		4000 С				CoFe;Fe O			4500 С		CoFe ;Fe O			; ZnO		5000 С		CoFe ;Fe O			; ZnO	5500 С		CoFe ;Fe O				;Co FeO (BO ); ZnO
аморфный						CoFe;Fe O					CoFe ;Fe O		4	; ZnO				CoFe ;Fe O		4	; ZnO			CoFe ;Fe O			4	;Co FeO (BO ); ZnO
							3	4	3				4				3			4						3	4	2	2	3
6000 С	Fe O				;Co FeO (BO )				; ZnO ; Zn2SiO4.
	Fe O			4	;Co FeO (BO )				; ZnO ; Zn2SiO4.
3				4	2		2	3
	Последовательность фазовых превращений для образца толщиной 0,33 мкм:
аморфный			4500 С			CoFe;Fe O ; ZnO				5000 С		CoFe ;Fe O				;Fe O ; ZnO			5500 С		CoFe ;Fe O			;Fe O		;Co FeO (BO ); ZnO ;
аморфный						CoFe;Fe O ; ZnO						CoFe ;Fe O			4	;Fe O ; ZnO					CoFe ;Fe O		4	;Fe O		;Co FeO (BO ); ZnO ;
							3	4						3	4	2	3				3		4	2	3		2	2	3

Zn2SiO46000 С Fe3O4 ;Fe2O3 ;Co2FeO2 (BO3 ) ; ZnO ; Zn2SiO4 .

	1
	107
	2
Ом	106 3
R,
	105
	104
	0	200	400	600	T, 0C
					T, 0C

Температурная зависимость сопротивления образцов

[(Co40Fe40B20)34(SiO2)66/ZnO]112 толщиной: 1 – 0,1 мкм; 2

– 0,23 мкм; 3 – 0,29 мкм

Таким образом, немонотонный ход зависимостей R(T) можно связать со следующими структурными превращениями:

1 - с переходом материала из аморфного состояния в гетерогенное кристаллическое с образованием CoFe, оксида железа и оксида цинка; 2 – с выделением четвертой фазы

CoFeO2(BO3); 3 – с разложением фазы CoFe и выделением новой фазы Zn2SiO4.

В процессе охлаждения пленок зависимость R(T) имеет полупроводниковый ход.

<<< < Предыдущая 12 / 42 3 4 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
30.04.20222.97 Mб7Учебное пособие 1931.pdf
#
30.04.20222.99 Mб4Учебное пособие 1932.pdf
#
30.04.20222.99 Mб6Учебное пособие 1933.pdf
#
30.04.20223 Mб20Учебное пособие 1934.pdf
#
30.04.20223.01 Mб14Учебное пособие 1935.pdf
#
30.04.20223.03 Mб5Учебное пособие 1936.pdf
#
30.04.20223.04 Mб3Учебное пособие 1937.pdf
#
30.04.20223.04 Mб17Учебное пособие 1938.pdf
#
30.04.20223.04 Mб9Учебное пособие 1939.pdf
#
30.04.2022323.94 Кб4Учебное пособие 194.pdf
#
30.04.20223.05 Mб2Учебное пособие 1940.pdf