Materials of Electronics Engineering (E-Journal) / Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники
Not a member yet
466 research outputs found
Sort by
Управление магнитными свойствами нанокомпозитов NiCo/C
Get PDFThe NiCo/C metal-carbon nanocomposites based on the NiCl2/CoCl2/Polyacrylonitrile (PAN) precursors were synthesized using IR heating. The results of studies of NiCo/C nanocomposites by X-ray phase analysis, transmission electron microscopy, and vibration magnetometry showed the dependence of the structure and properties of NiCo/C nanocomposites on the synthesis temperature, concentration, and metal ratio in the precursor. According to the results of the X-ray phase analysis, it was found that during the IR pyrolysis of the precursor, NiCo metal nanoparticles are stabilized in the carbon matrix, an increase in the synthesis temperature from 350 to 800 °C leads to an increase in the average size of nio nanoparticles from 10 to 80 nm, it is established that the formation of the alloy occurs due to the gradual dissolution of cobalt in nickel with the simultaneous transition of cobalt from the hcp modification to FCC. The structure of nanocomposites was shown by transmission electron microscopy of samples synthesized at 600 °C. It was found that with an increase in the metal concentration in the precursor from 10 to 40 wt.%, the average size of NiCo nanoparticles increases and the concentration of nanoparticles in the carbon matrix increases. The study of the magnetic properties of nanocomposites showed that with an increase in the content of metals in the precursor from 10 to 40 wt.%, an almost linear increase in the saturation magnetization from 5.94 to 25.7 A · m2/kg is observed. A change in the ratio of metals from Ni : Co = 4 : 1 to Ni : Co = 1 : 4 causes an increase in magnetization from 11.46 to 23.3 A · m2/kg.Разработка новых видов радиопоглощающих материалов актуальна в связи с интенсивным развитием устройств СВЧ-радиоэлектроники, увеличением их мощности и активным внедрением во все сферы жизнедеятельности. Радиопоглощающий материал на основе нанокомпозита NiCo/C может быть использован для уменьшения помех и обеспечения электромагнитной совместимости. Синтезированы металлоуглеродные нанокомпозиты NiCo/C на основе прекурсоров NiCl2/CoCl2/Полиакрилонитрил (ПАН) с использованием ИК-нагрева. Результаты исследований нанокомпозитов NiCo/C методами рентгенофазового анализа, просвечивающей электронной микроскопии и вибрационной магнитометрии показали зависимость структуры и свойств нанокомпозитов NiCo/C от температуры синтеза, концентрации и соотношения металлов в прекурсоре. По результатам рентгенофазового анализа установлено, что в процессе ИК-пиролиза прекурсора происходит формирование металлических наночастиц NiCo, стабилизированных в углеродной матрице. Увеличение температуры синтеза от 350 до 800 °С приводит к росту среднего размера наночастиц NiCo от 10 до 80 нм. Установлено, что формирование сплава происходит за счет постепенного растворения кобальта в никеле с одновременным переходом кобальта из ГПУ-модификации в ГЦК. Методом просвечивающей электронной микроскопии исследована структура образцов нанокомпозитов, синтезированных при 600 °С. Установлено, что с ростом концентрации металла в прекурсоре от 10 до 40 % (мас.) происходит рост среднего размера наночастиц NiCo в составе нанокомпозитов NiCo/C и увеличение концентрации наночастиц в углеродной матрице. Исследование магнитных свойств нанокомпозитов показало, что с увеличением содержания металлов в прекурсоре от 10 до 40 % (мас.) наблюдается практически линейный рост намагниченности насыщения от 5,94 до 25,7 А · м2/кг. Изменение соотношения металлов от Ni : Co = 4 : 1 до Ni : Co = 1 : 4 вызывает рост намагниченности от 11,46 до 23,3 А · м2/кг
Численное моделирование и выбор светодиодов для фитосветильников
Get PDFSolid−state lighting technology based on LEDs offers ample opportunities in plant lighting. This article presents a prototype of a solid−state lamp based on InGaN LEDs with radiation peaks of 440, 460, 530 and AlInGaP with radiation peaks at 590, 630 and 660 nm, equipped with a source of stabilized current and an optimized radiator. The emission spectrum of the LED illuminator is the result of numerical simulation using an experimentally obtained absorption spectrum of a leaf of a plant. The effect of using LEDs was compared to the effect of a sodium tubular lamp. Evaluation of the results of biometric measurements that were made throughout the experiment showed the possibility of the effect of the spectrum of the proposed LED illuminator on plant growth.Твердотельная технология освещения на основе светодиодов предлагает широкие возможности в освещении растений. Представлен прототип твердотельной лампы на основе светодиодов InGaN с максимумами излучения 440, 460, 530 нм и AlInGaP с максимумами излучения 590, 630 и 660 нм, оснащенный источником стабилизированного тока и оптимизированным радиатором. Спектр излучения светодиодного осветителя представляет собой результат численного моделирования с применением экспериментально полученного спектра поглощения листа растения. Проведено сравнение эффекта применения светодиодов с воздействием натриевой трубчатой лампы. На основе оценки результатов биометрических измерений, которые проводили на протяжении всего эксперимента, показана возможность воздействия спектра предложенного светодиодного осветителя на рост растений
Температурная зависимость теплоемкости и изменений термодинамических функций сплава АК1М2, легированного стронцием
Get PDFIn the heat «cooling» investigated the temperature dependence of the specific heat capacity and thermodynamic functions doped strontium alloy AK1М2 in the range 298,15—900 K. Mathematical models are obtained that describe the change in these properties of alloys in the temperature range 298.15—900 K, as well as on the concentration of the doping component. It was found that with increasing temperature, specific heat capacity, enthalpy and entropy alloys increase, and the concentration up to 0.5 wt.% of the alloying element decreases. Gibbs energy values have an inverse relationship, i.e., temperature — decreases the content of alloying component — is up to 0.5 wt.% growing.В режиме «охлаждения» исследована температурная зависимость удельной теплоемкости и изменении термодинамических функций, легированного стронцием сплава АК1М2 на основе особочистого алюминия в диапазоне 298,15—900 К. Получены математические модели, описывающие изменении указанных свойств сплавов в этом температурном интервале, а также от концентрации легирующего компонента. Установлено, что теплоемкость, энтальпия и энтропия сплавов с ростом температуры увеличиваются, а от концентрации легирующего компонента до 0,5 % (мас.) уменьшаются, а затем растут. Значение энергии Гиббса имеет обратную зависимость: с ростом температуры — уменьшается, а с увеличением содержания легирующего компонента до 0,5 (мас.) % — растет
Влияние травления теллурида кадмия на качество поверхности эпитаксиальных структур
Get PDFThe etching of wafers of cadmium telluride in aqueous and nonaqueous solutions before the epitaxial process of building structures CdxHg1-xTe and its influence on the surface quality of epitaxial layers. As the etchants investigated 2—20 % solution of bromine in isobutyl alcohol, 5 % solution of bromine in methanol, dimethylsulfoxide, ethylene glycol, solutions of bromine in hydrobromic acid and mixed with glycerin, a saturated solution of potassium dichromate in sulfuric acid. The speed of etching was varied from 0.2 to 9 µm/min. Polishing Set nature of the etching substrate of cadmium telluride in 5 % solution of bromine in i-butanol, the dissolution process is diffusion in nature and is limited by the mass transfer of the reactants in the temperature range of 10—60 °C, depending on the concentration of bromine and the viscosity of the solution. Studied the morphology and surface finish of epitaxial layers of CdxHg1-xTe, depending on the method of etching the original substrate. Found the optimal compositions of etchants for precipitaciones processing of obtaining structures with a height of asperities of the surface at 0.1 atm.Исследовано травление подложек теллурида кадмия в водных и неводных растворах перед процессом эпитаксиального наращивания структур CdxHg1-xTe и его влияние на качество поверхности эпитаксиальных слоев. В качестве травителей использовали 2—20%-ные растворы брома в изобутиловом спирте, 5%-ные растворы брома в метаноле, диметилсульфоксиде, этиленгликоле, растворы брома в бромистоводородной кислоте и смеси с глицерином, насыщенный раствор бихромата калия в серной кислоте.Скорости травления изменялись от 0,2 до 9 мкм/мин. Установлен полирующий характер травления подложек теллурида кадмия в 5%-ном растворе брома в изобутаноле. Процесс растворения носит диффузионный характер, лимитирован массопереносом реагентов в интервале температур 10—60 °С и зависит от концентрации брома и вязкости раствора.Исследованы морфология и высота микронеровностей эпитаксиальных слоев CdxHg1-xTe в зависимости от способа травления исходной подложки. Найдены оптимальные составы травителей для предэпитаксиальной обработки с целью получения структур с высотой микронеровностей поверхности на уровне 0,1 мкм
Синтез и исследование характеристик тонких, легированных железом пленок ZnO, осажденных методом химического спрей-пиролиза
No full textIn the present study, iron doped zinc oxide (ZnO : Fe) thin films were prepared by using a simple chemical spray pyrolysis technique by varying the doping concentration in the range, 0–6 at.% at a constant substrate temperature of 400 °C.The effect of Fe-doping concentration on the physical behavior of ZnO thin films were analyzed and discussed. The X-ray diffraction (XRD) patterns exhibited hexagonal wurtzite crystal structure without any secondary phases for all the films irrespective of the doping concentration. However, the preferential orientation changed from (002) to (101) plane with increase of Fe-doping. The Raman spectroscopy studies showed the peaks at 338 cm-1, 438 cm-1 and 574 cm-1 which are the characteristic vibrational modes of ZnO. The scanning electron microscopic (SEM) images showed irregular shaped grains grown over the substrate surface. The X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) studies confirmed the presence of Fe in 3+ state in ZnO layers. The Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy data revealed the presence of iron in the doped ZnO films by showing the modes related to iron in addition to ZnO. The optical properties revealed that the films with lower Fe-doping concentration (≤ 2 at.%) showed high transmittance and wide band gap than the pure and highly Fe-doped ZnO films. The evaluated band gap showed a red shift upon doping with the energy band gap decreased from 3.24 eV to 3.01 eV for the investigated doping concentration range. The photoluminescence spectra also showed similar optical behavior with quenching of PL signal intensity of the films. Moreover, all the Fe-doped ZnO films showed ferromagnetic behavior at room temperature.Полупроводниковый оксид цинка ZnO обладает уникальными оптическими свойствами и широкими возможностями применения в различных областях техники. Высокие энергия связи экситона, оптическая пропускная способность, подвижность электронов, теплопроводность, а также сильная люминесценция при комнатной температуре создают большие перспективы применения ZnO в качестве материала для производства жидкокристаллических дисплеев, прозрачных проводящих электродов для солнечных батарей, светодиодов, тонкопленочных транзисторов, газовых сенсоров и спинтронных устройств. Эффективным способом улучшения физических свойств ZnO как многофункционального материала является легирование. Для устройств оптической связи и оптоэлектроники Ti, Fe и Co считают эффективными легирующими примесиями в ZnO. Из перечисленных легирующих металлов железо химически стабильно и существует в двух зарядовых состояниях Fe2+ и Fe3+, ионные радиусы которых близки к ионному радиусу цинка. За счет этого железо может свободно встраиваться в узлы Zn кристаллической решетки путем замещения или в междоузлия без нарушения кристаллической структуры ZnO, тем самым увеличивая количество носителей заряда и повышая проводимость. В работе для осаждения легированных железом пленок ZnO использовали простой, экономичный и не требующий создания вакуума метод спрей-пиролиза с концентрацией легирующего вещества в диапазоне 0–6 % (ат.) при постоянной температуре подложки 400 °С. Проанализировано и обсуждено влияние концентрации железа на физические свойства тонких пленок ZnO. Проведены подробные исследования свойств полученных пленок методами: рентгеновской дифрактометрии, спектроскопии комбинационного рассеяния света, сканирующей электронной микроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, инфракрасной Фурье-спектроскопии, спектрофотометрии, а также с помощью измерений магнитных характеристик. На основе полученных результатов можно сделать вывод о том, что концентрация легирующего Fe = 1 % (ат.) является оптимальной для пленок ZnO, обеспечивающей наилучшие физические свойства для создания приборных структур
Физхим НИТУ «МИСиС» отметил 70-летний юбилей
No full text26 октября 2019 года Физико-химический факультет НИТУ «МИСиС», предшественник Института новых материалов и нанотехнологий отметил юбилей — 70 лет со дня основания. Здесь учились и работали множество выдающихся ученых и педагогов, оказавших большое влияние на развитие отечественной науки, образования и промышленности. Все, чья жизнь неразрывно связана с Физхимом, собрались поздравить любимый факультет со знаменательной датой
Расчет потенциального барьера на границах кристаллитов в поли− и нанокристаллических полупроводниках
Get PDFThe distribution of potential and parameters of potential barrier in semiconductor crystallite was calculated numerically. The calculation was carried out in spherical crystallite with evenly distributed donors and surface states. The calculation assumed that the surface charge is screened by both ionized donors and free electrons, the contribution of which cannot be neglected in semiconductors with high concentration of free electrons. The height of potential barrier is shown to nonmonotonically depend on the concentration of donors. The dependence of height of potential barrier on the concentration of donors may be divided into two part. One part of dependence describes the fully depleted crystallite and the second part describes the party depleted crystallite. On the first part the height of potential barrier increases with the donor concentration but on the second part the height of potential barrier decreases. The height of the potential barrier increases with increasing of concentration of surface states. The possibility of existing of potential barriers is estimated in nano− and polycrystalline metal oxide semiconductors used as sensitive layers of gas sensors. It is concluded that if the radius of crystal grains in metal oxide semiconductors does not exceed 10 nm, the explanation of the sensitivity of the sensor to gas by using a commonly barrier model seems unlikely. It is demonstrated that shape of crystallite and the contribution of free electrons to screening of surface charge have to be taken into account to calculation of width of potential barrier.Проведен численный расчет распределения потенциала и параметров потенциального барьера для электронов в полупроводниковом кристаллите. Расчет выполнен в кристаллите сферической формы с равномерно распределенными поверхностными состояниями и равномерно распределенными донорами. При расчете учтено, что экранировка поверхностного заряда происходит на ионизованных донорах, а также на свободных электронах, экранировкой на которых нельзя пренебрегать в полупроводниках с высокой концентрацией свободных электронов. Показано, что высота потенциального барьера немонотонно зависит от концентрации доноров в кристаллите. При этом на зависимости высоты потенциального барьера от концентрации доноров можно выделить два участка, соответствующих случаям полного и частичного истощения кристаллита. На первом участке высота потенциального барьера возрастает с ростом концентрации доноров, а на втором — падает. Установлено, что высота потенциального барьера возрастает при увеличении концентрации поверхностных состояний. Оценена возможность появления поверхностных потенциальных барьеров в нано− и поликристаллических металлооксидных полупроводниках, применяемых в качестве чувствительного слоя газовых сенсоров. Сделан вывод о том, что в случае, когда радиус кристаллитов в металлооксидных полупроводниках не превышает 10 нм, объяснение чувствительности сенсора к газу с помощью часто используемой барьерной модели представляется маловероятным. Продемонстрирована необходимость учета формы кристаллита и экранирования поверхностного заряда свободными носителями для расчета ширины потенциального барьера
О природе изменения эффективного поверхностного заряда на кристаллах InAs при выращивании анодного оксидного слоя
Get PDFDynamics of changes in fluorine atoms distribution through grown anodic oxide layer thickness and the effective surface charge on InAs crystals under such layers has been studied. Anodic oxidation was performed in alkaline electrolyte with fluorochemical additive component in galvanostatic mode at anode current densities 0.05 or 0.5 mA·cm−2. The layers thickness in boundes 32—51 nm varied by electrodes final voltage setting in range 15—25 V. The layer thickness and refractive index was measured by ellipsometric method, and distribution of fluorine atoms through thickness — by photoelectron−spectroscopy method, combined with ion etching. At the same time, based on grown layers there were produced MIS structures, and from calculation of theirs capacitance−voltage characteristics are determined effective surface charge and surface states density, corresponding to different layer thicknesses.Main results are reduced to the facts during layers growing despite of anodizing current density comes their sealing, the profile of fluorine atoms distribution shifts towards InAs, positive effective surface charge gradually decreases from 3.6 · 1011 to 2.0 · 1011 cm−2 at surface states density in (6—7) · 1011 eV·cm−2 range for all cases. Based on comparison of these data and theoretical concepts of MIS structure charge construction, there was made a conclusion about gradual built−in charge distancing from the border with InAs in the process of growing anodic oxide layer, which explains observed effective surface charge decrease during layer thickness increasing. This results indicates that the layer growth rate exceeds the built−in charge displacement rate towards InAs.Изучена динамика изменения распределения атомов фтора по толщине выращенных слоев анодного оксида и эффективного поверхностного заряда на кристаллах InAs под такими слоями. Анодное окисление проведено в щелочном электролите с добавкой фторосодержащего компонента в гальваностатическом режиме при плотностях анодного тока 0,05 или 0,5 мА · см−2. Толщину слоев в пределах 32—51 нм варьировали, задавая конечное напряжение на электродах при выращивании в пределах значений 15—25 В. Толщина и коэффициент преломления слоев измерены методом эллипсометрии, а распределение атомов фтора по толщине — методом фотоэлектронной спектроскопии в сочетании с ионным травлением. Параллельно на основе выращенных слоев изготовлены МДП−структуры, из расчета вольт−фарадных характеристик которых определены значения эффективного поверхностного заряда и плотности поверхностных состояний, соответствующие различным толщинам слоя.Установлено, что по мере роста слоев независимо от плотности тока анодирования происходит их уплотнение. Профиль распределения атомов фтора смещается в сторону InAs, а положительный эффективный поверхностный заряд постепенно уменьшается от 3,6 · 1011 до 2,0 · 1011 см−2 при плотности поверхностных состояний в пределах (6—7) · 1011 эВ−1 · см−2 для всех случаев. На основе сопоставления полученных данных с теоретическими представлениями о зарядовом строении МДП−структуры сделан вывод о постепенном отдалении встроенного заряда от границы с InAs в процессе выращивания анодного оксидного слоя. Это объясняет наблюдаемое уменьшения эффективного поверхностного заряда с ростом толщины слоя. Полученный результат свидетельствует о том, что скорость роста слоя превышает скорость смещения встроенного заряда в сторону InAs
Влияние технологических факторов на характеристики омических контактов мощных AlGaN/GaN/SiC–HEMT
Get PDFAbstract. In this paper are considers the effect of the microrelief, dislocation structure and other defects of the epitaxial layers of the source and drain regions of the nitride HEMT transistors on the parameters of the formed ohmic contacts. The studies were carried out directly on high−power microwave transistors made of GaN/AlGaN/GaN/SiC heterostructures. Ohmic burning contacts were formed using the compositions Ti—Al—Mo—Au and Ti—Al—Ni—Au. To estimation the structural features of the contact areas, the surface microrelief at the interface of the burned contact/AlGaN and the defects formed on its surface was studied. It is shown that the resistance of the source and drain regions is largely determined by the surface microstructure at the boundary. Experimentally shown is the formation of a conducting layer in AlGaN under the ohmic contacts. The possibility of the formation of a new type of structural defects with a high aspect ratio in the contact and active areas of the devices during the formation of ohmic burned contacts is demonstrated. It is shown that the appearance of high densities of such defects leads to an increase of the device leakage currents.Аннотация. Рассмотрено влияние микрорельефа, дислокационной структуры и других дефектов эпитаксиальных слоев в областях истока и стока нитридных транзисторов с высокой подвижностью электронов (НЕМТ) на параметры формируемых омических контактов. Исследования проведены непосредственно на кристаллах мощных СВЧ−транзисторов, изготовленных на гетероструктурах GaN/AlGaN/GaN/SiC. Омические вжигаемые контакты сформированы с использованием композиций Ti—Al—Mo—Au и Ti—Al—Ni—Au. Для оценки структурных особенностей контактных областей исследован микрорельеф поверхности на границе раздела «вжигаемый контакт/AlGaN» и сформированные на ней дефекты. Установлено, что сопротивление областей исток и сток в значительной мере определяются микроструктурой поверхности на границе. Экспериментально показано формирование проводящего слоя в AlGaN под вжигаемым омическим контактом. Продемонстрирована возможность образования нового вида структурных дефектов с высоким аспектным отношением в контактных и активных областях приборов при формировании омических вжигаемых контактов. Показано, что появление высоких плотностей такого рода дефектов приводит к увеличению токов утечки приборов
Спектральная диагностика колебательных центров в кристаллах с водородными связями
Get PDFIn practical application of crystals in optoelectronics and laser technology it is necessary to know the direction of optical axes and types of oscillatory centers, which is a relevant and necessary condition. In this paper, the infrared spectra of transmission and absorption of hexagonal crystals of lithium iodate α-LiIO3, grown by open evaporation in H2O and D2O solutions, as well as natural lamellar crystals of phlogopite and muscovite monoclinic crystal are investigated. The band gap width of the investigated crystals is determined by transmission spectra. In the absorption spectra there were determined activation energy and wavelength of the oscillatory centers that are associated with the vibrations of protons, hydronium ions Н3О+, protium H+, OH groups and molecules HDO. The good correlation of the parameters of infrared spectra with the spectra of thermally stimulated depolarization currents and NMR spectra has shown. The possibility of diagnostics of types of oscillatory centers by means of infrared spectra is considered, which also allows to find out the direction of optical axes. The obtained results allow to use IR spectra to determine not only the types of vibrational centers, but also the presence of anisotropy of the crystal lattice of the studied crystals.При практическом применении кристаллов в оптоэлектронике и лазерной технике необходимо знать направления оптических осей и типов колебательных центров, что является актуальным и необходимым условием. Исследованы инфракрасные спектры пропускания и поглощения гексагональных кристаллов иодата лития α-LiIО3, выращенных методом открытого испарения в растворах H2O и D2O, а также природных пластинчатых кристаллов флогопита и мусковита моноклинной сингонии. По спектрам пропускания оценена ширина запрещенной зоны исследованных кристаллов. По спектрам поглощения определены энергия активации и длина волны колебательных центров, связанных с колебаниями протонов, ионов гидроксония Н3О+, протия Н+, групп ОН- и молекул HDO. Показана хорошая корреляция параметров инфракрасных спектров со спектрами термостимулированных токов деполяризации и спектров ядерно-магнитного резонанса. Рассмотрена возможность диагностики типов колебательных центров с помощью инфракрасных спектров, что также позволяет выяснить направление оптических осей. Полученные результаты позволяют использовать ИК-спектры для определения не только типов колебательных центров, но и наличия анизотропии кристаллической решетки исследуемых кристаллов