Фізичні процеси в чутливих елементах датчиків температури, деформації і тиску - Автореферат

01.04.01 - Фізика приладів, елементів і систем АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукРобота виконана на кафедрі прикладної фізики Сумського державного університету Міністерства освіти і науки України. Науковий керівник - заслужений діяч науки і техніки України, доктор фізико-математичних наук, професор доктор фізико-математичних наук, професор Шматько Олександр Олександрович, професор кафедри фізики надвисоких частот Харківського національного університету ім. Захист відбудеться «12» травня 2009 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 55.051.02 у Сумському державному університеті за адресою: 40007, м.Важливим залишається вивчення питань про взаємозвязок між цими явищами та такими фізичними процесами, як взаємна дифузія атомів та фазоутворення з метою створення чутливих елементів з покращеними характеристикам, стабільних у широкому температурному інтервалі та під дією інших різноманітних факторів навколишнього середовища. Робота виконувалася на кафедрі прикладної фізики Сумського державного університету у рамках держбюджетних тем № 0103U000773 „Вплив статичної деформації і температури на електрофізичні властивості багатошарових плівкових систем” (2003-2005 рр.); №0106U001942 „Формування кристалічної структури і електрофізичних властивостей плівкових матеріалів на основі багатошарових металевих наносистем” (2006-2007 рр.); спільного проекту науково-технічного співробітництва №М/148-2006 „Дифузійні процеси і стабільність інтерфейсів в металевих багатошарових системах” (2006-2007 рр.) між Сумським державним університетом та Інститутом фізики САН (м. Основна мета даної роботи полягала у встановленні особливостей фізичних процесів у чутливих елементах датчиків температури, деформації і тиску, які представляють собою багатошарові плівкові системи на основі Cu і Cr або Ag, Fe і Cr або Cu. розробити методику визначення внеску інтерфейсного розсіювання електронів у термо-та тензорезистивні властивості тонкоплівкових чутливих елементів датчиків; температурний датчик тонкоплівковий встановити вплив інтерфейсного розсіювання на робочі характеристики датчиків температури, деформації і тиску; Проведення теоретичних і експериментальних досліджень фізичних процесів у чутливих елементах датчиків температури, деформації і тиску дозволило отримати такі нові наукові результати: Виходячи із комплексних, систематичних досліджень, встановлені особливості структурно-фазового стану і дифузійних процесів на межі поділу окремих шарів у чутливих елементах датчиків на основі плівкових систем Cu/Cr, Fe/Cu, Fe/Cr і Ag/Cu та проаналізовано питання про стабільність інтерфейсів у них.Нанорозмірний і нанокристалічний характер плівкових систем обумовлює інтенсивні дифузійні процеси по межах зерен та перемішування атомів на межі поділу (МП) окремих шарів, що може призвести до розмиття МП та спричинити утворення інтерметалідних фаз і твердих розчинів не тільки біля інтерфейсу, а й по всьому обєму плівки, і, як наслідок, відіграти негативну роль у роботі датчиків, створених на їх основі. У результаті проведеного аналізу основний напрям досліджень був визначений так: розробка методики визначення впливу інтерфейсного розсіювання на термо-і тензорезистивні властивості чутливих елементів датчиків температури, деформації і тиску, а також вивчення процесів дифузії та фазоутворення процесів, які відбуваються на межі поділу окремих шарів у багатошарових плівкових системах із різним типом розчинності компонентів, з метою покращання робочих характеристик датчиків температури, деформації і тиску. У звязку з цим всі зразки отримувалися у вакуумній установці ВУП-5М, в якій забезпечуються необхідні вакуумні умови (тиск газів залишкової атмосфери р ~ 10-4 Па), методом термічного (плівки Cu, Ag і Cr) та електронно-променевого (плівки Fe) випаровування при сталій швидкості конденсації, температурі та матеріалу підкладки. При цьому необхідне жорстке дотримання таких вимог: високоточне вимірювання товщини плівок (похибка - ± 0,5 нм); стале значення швидкості конденсації (точність - ± 0,1 нм/с); близькі величини концентрації та енергії активації заліковування дефектів кристалічної будови (вакансійного типу та дефектів пакування), які отримуються шляхом побудови спектру дефектів за методикою Венда; ідентичність розподілу кристалітів за розмірами з відхиленням їх середньої величини не більше 10%; приблизно однакова концентрація кристалітів з дефектами пакування, які мають відносно велику енергію активації заліковування. Було показано, що вплив розсіювання електронів на МП шарів проявляється не тільки в еволюції функції розподілу дефектів F0(E) (на спектрі для плівки Cu(24)/Cu(36)/П з інтерфейсом при Е = 0,66 ЕВ має місце особливість, що свідчить про внесок штучної МП), а й у величині питомого опору (с) та ТКО (в).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ