АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Некоммерческое акционерное общество

Кафедра «Языковых знаний»

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

По дисциплине: Проффесиональный английский язык

Специальность: 5В071800 - Электроэнергетика

Выполнила: Жампеис Т.С. Группа: Эк-14-1

№ зачетной книжки 144116

Проверила: Мурзатаева А.Т.

«____» ___________________ 20___г.

Алматы, 2017

Содержание

Dielectric materials...........................................................................................3

Translation of the text.......................................................................................4

The list of Terms...............................................................................................7

The list of synonyms and antonyms..................................................................8

Annotation.........................................................................................................9

Questions...........................................................................................................9

Answers.............................................................................................................9

Dielectric materials

Dielectric materials are commonly referred to as electrical insulators. Material applications range from conventional insulators in electrical and microelectronic encapsulation to applications where dielectric properties are controlled for active device architectures, i.e. rectifiers, semiconductors, transducers, capacitors, and transformers.

As very large scale integrated (VLSI) microelectronics technology has developed in this millenium, the need for specialized materials with (i) low-K dielectric constants, as well as (ii) high-K dielectric constants, within such circuits has become critical.

Under the influence of small fields electrons move quite freely through conductors, whereas in insulators or dielectric materials, fields displace electrons only slightly from their equilibrium conditions. The slight displacement of electrons is said to polarize the dielectric. The dielectric constant is related to both induced polarization and permanent dipole. In actual applications, dielectric materials have a wide range of compositions and physical forms (as seen in the examples below). They are conventional insulators as well as precursors or intermediates for structures with precisely controlled dielectric properties.

Continuous improvements of integrated circuit devices to smaller feature sizes and faster speeds have reached a point where the interconnect signal delay, or resistance-capacitance delay, becomes comparable to transistor gate delay. In semiconductors, a low-K dielectric is a material with a small dielectric constant relative to silicon dioxide. Low-K dielectric material allows scaling of microelectronics devices and insulating dielectrics can get closer without charge build up and adverse effects on device performance.

More technologically advanced integrated circuits with smaller feature sizes will require interlayer dielectric materials with lower dielectric constants than current silicon dioxide to prevent electronic cross-talk and also to lower power consumption. As a result, a flurry of activity has occurred in the past years to develop low-K options. Low-K can be achieved by increasing porosity of silicon dioxide or doping of carbon or fluorine. Silsesquioxanes (sometimes given the designation POSS), which can be viewed as a hybrid of silica and organics, have lower K values than SiO2 good thermal stability, and attractive mechanical properties.

Silsesquioxanes with a large number of Si-H groups, for instance, have a K of ~2.8. Introducing porosity into such silsesquioxanes, [prepared by blending it with a high boiling organic solvent followed by rapid cure and high-temperature elimination of volatiles], can provide K values from 1.5 to 2.5. Similarly, porous methyl silsesquioxanes have been used as low-K materials. The use of chemically modified silsesquioxanes or copolymers that contained an organic spacer or pendant group which can be thermally degraded after cure to generate porosity has also been tried as a low k dielectric material.

High-performance dielectric materials, known as high-K dielectric constant, materials, are also expected to play increasingly important roles in the next generation of electronics and very large scale integrated (VLSI) microelectronics technology. Silica-based ceramic materials, such as silica (SiO2), hafnium silicate (HfSiO4), and zirconium silicate (ZrSiO4), are common interlayer dielectric materials used in high density microelectronic packaging. Barium titanate (BaTiO3) is one of well-known dielectric materials that is also used in a variety of semiconductor devices owing to its high and frequency-independent permittivity with low dielectric loss. Many researchers have attempted to disperse high dielectric, barium titanates and other ceramic oxides, into polymers followed by their fabrication into thin films.

Existing dielectric capacitors have low energy densities, both on a volume and on a mass basis. No current capacitor technology has the combination of energy density, power density, and rate capability desired for portable pulse power systems currently under development or envisioned for the future. Silicon dioxide has been used as a gate oxide material for decades. However, as transistors have decreased in size, the thickness of the silicon dioxide gate dielectric has to be decreased to increase the gate capacitance. The reduced thickness scales below 2nm leads to leakage currents, to unwieldy power consumption, and reduced device reliability. A high-K dielectric material allows increased gate capacitance without the concomitant leakage effects.

The most obvious way to increase the energy density would be to choose dielectric materials with the highest possible breakdown field strength. Many polymers not only have high values of the dielectric breakdown field strength, but also provide the additional advantage of processability. Unfortunately, the dielectric constants for polymers are relatively low. Blending high dielectric inorganic ceramic materials into polymers can lead to higher effective dielectric constants and thus increase the energy density. Importantly, surface modification of BaTiO3 by various organo-phosphonic acids leads to a better dispersion of BaTiO3 particles in the polymer matrix and so to a high effective dielectric constant.

In the field of high-permittivity dielectrics it is highly desirable to have the grains of the ceramic composed of a core of virtually pure BaTiO3 surrounded by a shell where titanium is partially replaced by a different element, like zirconium or niobium. The local gradient gives a distribution of the Curie temperature and, consequently, flatter dielectric temperature characteristics in comparison to pure BaTiO3. These locally inhomogeneous ceramics are usually obtained by mixing a BaTiO3 powder with a second oxide, like ZrO2 or Nb2O5, and then sintering in the presence of a liquid phase.

Translation of the text

Диэлектрические материалы

Диэлектрические материалы в общем известны нам как электрические изоляторы. Материальное применение колеблется от обычных изоляторов в электрической и микроэлектронной инкапсуляции до применения, где диэлектрическими свойствами управляют для архитектуры активного элемента, т.е. выпрямителей, полупроводников, преобразователей, конденсаторов и преобразователей.

Поскольку технология очень крупно масштабного интегрирования (VLSI) микроэлектроники разработана в это тысячелетие, потребность в специализированных материалах с (i) низкой-K диэлектрической постоянной, а также с (ii) высокой-K диэлектрической постоянной, в таких схемах стала критически важным.

Под влиянием маленьких полей электроны перемещаются вполне свободно через проводники, тогда как в изоляторах или диэлектрических материалах, поля перемещают электроны незначительно от их условий равновесия. Небольшое смещение электронов поляризует диэлектрик. Диэлектрическая постоянная связана и с индуцированной поляризацией, и с постоянным диполем. В фактическом применении диэлектрические материалы имеют широкий диапазон составов и физических форм (как замечено в примерах ниже). Они - стандартные изоляторы, а также предшественники или промежуточные звенья для структур с точно управляемыми диэлектрическими свойствами.

Непрерывные совершенствования интегрированной схемы устройств к особо меньшим размерам и более быстрым скоростям достигли точки, где взаимосвязанная задержка сигнала или задержка емкостного-сопротивления, становится сопоставимой с задержкой транзисторного входа. В полупроводниках диэлектрик с низким-K - материал с небольшой диэлектрической постоянной относительно кремниевого диоксида. Диэлектрический материал с низким-K позволяет масштабирование в устройствах микроэлектроники и изолированных диэлектриков, может быть ближе без растущего заряда и неблагоприятных воздействий на производительность устройства.

Более технологически продвинутые интегральные схемы с особо меньшими размерами потребуют диэлектрические материалы с внутреннего слоя с более низкими диэлектрическими постоянными, чем у текущего кремниевого диоксида для предотвращения электронные помехи и также понизить потребление мощности. В результате, в прошлых годах произошло волнение, чтобы разработать низкие-K опции. Низкий-K могут быть выполнены, увеличивая пористость кремниевого диоксида или поглощая углерод или фтор. Cилсесквиоксан (иногда называемый POSS), который может быть просмотрен как гибрид кварца и органики, есть более низкие значения К, чем хорошая термическая устойчивость SiO2 и привлекательные механические свойства.

Силсесквиоксанов с большим количеством групп Si-H, например, обладание K~2.8. Введение пористости в нечто как силсесквиоксаны, [подготовленный, смешивая его с высоким кипящим органическим растворителем, сопровождаемым быстрым средством исправления и высокотемпературным устранением непостоянностей], может обеспечить значение К от 1.5 до 2.5. Точно так же пористые метиловые силсесквиоксаны использовались в качестве низких-K материалов. Использование химически измененных силсесквиоксанов или сополимеров, которые содержали органический разделитель или подвесную группу, которая может ухудшеться от тепла, после исправления, чтобы генерировать пористость которая также использовалась как диэлектрический материал с низким k.

Высокоэффективные диэлектрические материалы, известные как диэлектрические постоянные с высоким-K, материалы, тоже рассчитаны, чтобы сыграть более важную роль в следующем поколении электроники и технологии крупномасштабной интегрированной микроэлектроники (VLSI). Керамические материалы, основанные на кварце, такие как кварц (SiO2), гафниевый силикат (HfSiO4) и силикат циркония (ZrSiO4), являются все материалами диэлектрика внутренних слоев, используемые в высоко плотной микроэлектронной упаковке. Титанат бария (BaTiO3) является одним из хорошо известных диэлектрических материалов, который также используется во множестве полупроводниковых устройств из-за его высокой и частотно-независимой проницаемости с низкими диэлектрическими потерями. Многие исследователи попытались рассеять высокий диэлектрик, титанаты бария и другие керамические оксиды, в полимеры, сопровождаемые их производством в тонкие пленки.

Существующие диэлектрические конденсаторы имеют низкую плотность энергии, и на объеме, и на массовой основе. Ни у какой текущей конденсаторной технологии нет комбинированной плотности энергии, плотности мощности и возможности, желаемой для переноса в текущие системы импульсной мощности, разрабатываемой или предполагаемой для будущего. Кремниевый диоксид использовался в качестве материала оксида десятилетиями. Однако, поскольку транзисторы уменьшились в размере, толщина входа кремниевого диоксида диэлектрика должна быть уменьшена, чтобы увеличить входную емкость. Уменьшенные масштабы толщины ниже 2 нм приводят к токам утечки, к громоздкому потреблению мощности и уменьшенной надежности устройства. Диэлектрический материал с высоким-K позволяет увеличенную входную емкость без сопутствующих эффектов утечки.

Самый очевидный способ в увеличении плотности энергии был бы выбор диэлектрических материалов с максимально возможной силой пробоя поля. Много полимеры не только имеют высокие значения диэлектрической силы пробоя поля, но также и обеспечивают дополнительное преимущество технологичности. К сожалению, диэлектрические постоянные для полимеров относительно низкие. Смешивание высоких диэлектрических неорганических керамических материалов с полимерами может привести к высоко эффективным диэлектрическим постоянным и таким образом увеличить плотность энергии. Значительно, поверхностная модификация BaTiO3 различными органически-фосфорными кислотами приводит к лучшему рассеиванию частиц BaTiO3 в матрице полимера и так к высоко-эффективной диэлектрической постоянной.

В поле высоко проницаемых диэлектриков очень желательно иметь мелкие частицы керамики, состоящие из ядра виртуально чистого BaTiO3, окруженного оболочкой, где титан частично заменен различным элементом, как цирконий или ниобий. Локальный градиент дает распределение Температуры Кюри и, следовательно, более плоские диэлектрические температурные характеристики по сравнению с чистым BaTiO3. Эта локально негомогенная керамика обычно получаются из смешивания порошка BaTiO3 со вторым оксидом, таким как ZrO2 или Nb2O5, и затем спекая при наличии жидкой фазы.