Materials of Electronics Engineering (E-Journal) / Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники
Not a member yet
466 research outputs found
Sort by
Оптические характеристики монокристаллического материала Gd3Al2Ga3O12 : Ce
Get PDFNowadays new high-energy emission detection technologies with use of materials doped with rare-earth activators appear. There is still a great need for the development of new inorganic scintillators for medical application in particular detection of X-rays and -grays. In this case, the scintillation materials must meet basic requirements: high optical quality, high light output, fast response time and et al. One of these materials is the scintillation crystal Gd3Al2Ga3O12 : Ce (GAGG : Ce) investigated in this work. Analysis of the literature data showed that the optical characteristics of Gd3Al2Ga3O12 : Ce have not been studied enough. Hence the GAGG : Ce optical parameters (spectral transmission and reflection) were measured by optical spectroscopy in the wavelength range 200—750 nm. We calculated values of the absorption and extinction coefficients, refractive indices and the optical band gap of the Gd3Al2Ga3O12 : Ce. We used two spectrophotometric methods to determine the values of the refractive index: Brewster angles (jB) and the reflection coefficients at a small incidence angle of light close to normal (R0). The obtained results were used to build dispersion dependences graphs of the refractive indices.В настоящее время появляются новые технологии детектирования высокоэнергетических излучений, для которых применяются материалы, легированные ионами редкоземельных элементов. Существует большая потребность в разработке новых неорганических сцинтилляторов для медицинского применения, в частности для детектирования рентгеновского и гамма-излучений. В этом случае сцинтилляционные материалы должны отвечать основным требованиям: высокое оптическое качество, высокое значение световыхода, быстрое время реагирования и др. К таким материалам относится сцинтилляционный кристалл Gd3Al2Ga3O12 : Ce (GAGG : Ce). На сегодняшний день оптические характеристики GAGG : Ce исследованы недостаточно. В связи с этим методом оптической спектроскопии в диапазоне длин волн 200—750 нм измерены спектральные зависимости пропускания и отражения таких кристаллов. Для кристаллов GAGG : Ce определены значения показателей поглощения и преломления, коэффициенты экстинкции, проведена оценка значения оптической ширины запрещенной зоны. Для определения значений показателей преломления использованы два спектрофотометрических метода: по измеренным углам Брюстера и по коэффициенту отражения при малом угле падения света, близком к нормальному. На основании полученных результатов построены дисперсионные зависимости показателей преломления.
Синтез и магнетосопротивление кристаллов (Cd1−x Znx)3As2 (x = 0,007)
Get PDFThe vapor phase growth of Cd3As2—Zn3As2 (in the following (Cd1−x Znx)3As2 solid solutions process is described. The (Cd0,993 Zn0,007)3As2 solid solution single crystals were synthesized. Scanning electron microscopy and electron diffraction data suggest high crystalline quality of studied sample. Its structure and surface morphology, indicating the presence of growth nuclei and cleavage planes, were investigated. Giant anisotropic magnetoresistance and Shubnikov — de Haas oscillations were observed at low temperatures. Obtained results suggests that peculiarities of Dirac semimetal phase persist in (Cd1−x Znx)3As2 solid solution at low zinc content. At the same time, there are indications of some differences with initial Cd3As2 properties.Описана процедура синтеза твердых растворов Cd3As2—Zn3As2 (в дальнейшем, (Cd1−x Znx)3As2 из паровой фазы. Синтезированы монокристаллы твердого раствора (Cd0,993 Zn0,007)3As2. Результаты сканирующей электронной микроскопии и дифракции электронов свидетельствуют о высоком кристаллическом совершенстве изученного образца. Исследована его структура и морфология поверхности, содержащей ростовые зародыши и плоскости скола. В области низких температур выявлены гигантское анизотропное магнетосопротивление, а также осцилляции Шубникова—де Гааза. Полученные результаты указывают на сохранение особенностей фазы дираковского полуметалла для твердого раствора (Cd1−x Znx)3As2 с низким содержанием цинка. В то же время присутствуют указания на возможные отличия от свойств исходного материала Cd3As2
Анализ диффузионных профилей фосфора в легированном галлием германии методом координатно-зависимой диффузии
Get PDFThe phosphorus concentration profiles in germanium in In0,01Ga0,99As/In0,56Ga0,44P/Ge heterostructures with gallium co-diffusion, that were obtained during first cascade of a multicascade solar cell formation were analyzed. The diffusion of phosphorus took place from the layer In0,56Ga0,44P together with the diffusion of gallium in a strongly gallium-doped germanium substrate, which determined the features of the diffusion process. First of all, co-diffusion of gallium and phosphorus leads to formation of two p—n junctions. Fick’s laws cannot be used for diffusion description. Distribution of the P diffusivity (DP) in the depth of the sample was determined by two methods —Boltzmann—Matano (version of Sauer—Freise) and the coordinate-dependent diffusion method. It is shown that when we have used the coordinate-dependent diffusion method, the DP values are more consistent with the known literature data due to taking into account the drift component of diffusion. The tendency of DP to increase at the heterostructure boundary and to decrease at approaching to the main p—n junction is observed for both calculation methods. DP increase in the near-surface region of the p—n-junction, whose field is directed to the interface of the heterostructure, and the decrease in the region of the main p-n junction, whose field is directed in the opposite direction, as well as the observed growth of DP with the electron concentration, leads to the conclusion that diffusion in this case takes place as the part of negatively charged VGeP complexes, as in the case of P diffusion alone.В связи с развитием технологии многокаскадных солнечных элементов (МК СЭ) возрос интерес к германию как к подложке и материалу первого каскада МК СЭ на основе соединений АIIIВV. Фосфор и галлий являются основными легирующими элементами в германии, поэтому интерес к процессам их диффузии проявлялся с момента начала разработок технологии изготовления p—n-переходов в германии. Дан анализ профилей распределения фосфора в германии в структуре In0,01Ga0,99As/In0,56Ga0,44P/Ge в условиях содиффузии с галлием, полученные при формировании первого каскада МК СЭ. Диффузия фосфора проходила из слоя In0,56Ga0,44P вместе с диффузией галлия в сильно легированную галлием подложку германия, что определило особенности процесса диффузии. В первую очередь совместная диффузия галлия и фосфора приводит к формированию не одного, а двух p—n-переходов. Диффузионные профили фосфора не могут быть описаны законами Фика. Распределение коэффициента диффузии фосфора DP по глубине образца определяли двумя методами: Больцмана—Матано в варианте Зауэра—Фрейзе и методом координатно-зависимой диффузии. Показано, что учет дрейфовой компоненты в методе координатно-зависимой диффузии дает значения DP, более соответствующие известным литературным данным. Тенденция увеличения DP у границы гетероструктуры и уменьшения при приближении к основному переходу наблюдается для обоих методов расчета. Поле приповерхностного p—n-перехода, направлено к границе раздела гетероструктуры, а поле основного p—n-перехода — в противоположную сторону, также, как и наблюдаемый рост DP с концентрацией электронов. Увеличение DP в области приповерхностного p—n-перехода и уменьшение в области основного p—n-перехода позволяют сделать вывод, что диффузия в гетероструктуре идет в составе отрицательно заряженных комплексов VGeP, как и в случае диффузии одного компонента
Структура и электрические свойства легированных железом керамик на основе оксида цинка
Get PDFThe structure and electrical properties of (FexOy)10 (ZnO)90 ceramics (0 ≤ x ≤ 3; 1 ≤ y ≤ 4) synthesized in air by one− and two−stage method were studied. To dope ZnO, powders of FeO, α−Fe2O3, and Fe3O4 or a mixture (α−Fe2O3 + FeO) were used. On the basis of X−ray diffraction analysis, gamma−resonance spectroscopy and Raman spectroscopy, it was established that at fixed average iron concentrations of 1—3 at.% in ceramic samples, at least three phases are formed: solid solution Zn1−δFeδO with wurtzite structure and residual iron oxides FexOy, used as doping agents. Scanning electron microscopy and energy−dispersive X−ray analysis have shown that, in the studied ceramics, the grain sizes of the wurtzite phase decreased from several tens of micrometers using one−step synthesis to the submicron level for the case of two−step synthesis. It was found that the incorporation of iron into ZnO leads to a contraction of the crystal lattice in the wurtzite phase and the stronger, the higher the proportion of oxygen in the doping iron oxides FexOy. The study of the temperature dependences of the electrical resistivity have shown that deep donor centers with an activation energy of about 0.35 eV are formed in the wurtzite phase Zn1−δFeδO. The temperature dependences of the electrical resistivity in the undoped ZnO in the temperature range of 6—300 K and in the doped ceramics (FexOy)10(ZnO)90, obtained by the one−step synthesis method, at temperatures below 50 K, are characterized by a variable activation energy, which indicates a strong disordering of their structure.В настоящее время особое внимание уделяется поиску экономичных технологий производства, а также исследованию структуры и свойств новых керамических композиционных материалов на основе оксида цинка. Такие керамики имеют ряд преимуществ по сравнению с материалами, полученными по более дорогим технологиям, поскольку дают возможность изготавливать изделия различных форм и размеров, в том числе с варьированием их морфологии и структурно−фазового состояния. Это позволяет контролировать их функциональные свойства путем изменения размеров частиц в исходной шихте; температур, длительности и атмосферы синтеза и термообработок, а также типа легирующих агентов в керамиках. Исследована структура и электрические свойства керамик (FexOy)10(ZnO)90 (0 ≤ x ≤ 3; 1 ≤ y ≤ 4), синтезированных на воздухе методом одно− и двухэтапного снтеза. Для легирования ZnO использовали порошки соединений FeO, α−Fe2O3 и Fe3O4 или смесь (α−Fe2O3 + FeO). На основе экспериментальных результатов, полученных методами рентгеновского дифракционного анализа, гамма−резонансной спектроскопии и рамановской спектроскопии установлено, что при фиксируемых средних концентрациях железа 1—3 % (ат.) в керамических образцах формируется не менее трех фаз: твердый раствор Zn1−δFeδO со структурой вюрцита, феррит ZnFe2O4 со структурой шпинели, а также остаточные оксиды железа FexOy, использованные в качестве легирующих агентов. Методами сканирующей электронной микроскопии и энерго−дисперсионного рентгеновского анализа показано, что в исследованных керамиках размеры зерен вюрцитной фазы уменьшаются от нескольких десятков микрометров при использовании одноэтапного синтеза до субмикронного уровня для случая двухэтапного синтеза.Обнаружено, что введение железа в ZnO приводит к сжатию кристаллической решетки вюрцитной фазы, тем более сильному, чем выше доля кислорода в легирующих оксидах железа FexOy. Изучение температурных зависимостей удельного электросопротивления показало, что в вюрцитной фазе Zn1−δFeδO формируются глубокие донорных центры с энергией активации порядка 0,37 эВ. Температурные зависимости электросопротивления электронов в нелегированном ZnO в диапазоне температур 6—300 К и в легированной керамике (FeO)10(ZnO)90, полученной методом одноэтапного синтеза, при температурах ниже 50 К характеризуются переменной энергией активации. Это указывает на сильное разупорядочение их структуры
Как обеспечить постоянную концентрацию примеси по высоте слитка
Get PDFOn the basis of segregation study in crystal growth from a thin melt layer in presence of the submerged heater the possibility to obtain the uniform material along the height of the ingot is shown. Numerically in modeling of solidification of 200 mm in a diameter Sb doped Ge the accurate solution with account for convection was found in the central part of the domain to coincide with the one dimension problem for the melt layer beginning from 40 mm. Condition to neglect with convection in mass transfer are to be more rigorous: the melt layer should be less than 20 mm. In this case, one may use Tiller’s equation obtained to calculate the axial impurity distribution in approach of the diffusion-control segregation. The analysis of attempts to describe experimental data of crystal growth by use of the simplified equations has shown their validity in case of account for actual crystal growth rate or change in the melt layer thickness during the run, as in expression find by Marchenko et al. The above said makes it possible for to describe analytically the axial distribution of impurity in the ingot, particularly, for B and P in silicon and to recommend the amount of its concentration over the height. The uniform material in the very end of the solidification process of the rest portion of the ingot can be obtained by the variation of the growth rate due to change in the cooling rate with time.На основе исследования сегрегации при выращивании германия и кремния из тонкого слоя расплава с использованием техники погруженного нагревателя показана возможность получения однородных по высоте кристаллов. Численно при моделировании кристаллизации легированного сурьмой германии диаметром 200 мм найдено, что, начиная с толщины слоя расплава в 40 мм, точное решение с учетом конвекции совпадает в центральной части расчетной области с задачей теплообмена в одномерной постановке. Условия, при которых можно в массопереносе пренебречь конвекцией, более жесткие: слой расплава должен быть менее 20 мм. В этом случае можно использовать соотношение Тиллера для расчета продольного распределения примеси в условиях преимущественно диффузионного характера переноса. Анализ попыток описания экспериментальных данных по росту кристаллов с помощью упрощенных формул показал, что они дают приемлемые результаты лишь при условии, если учитывается реальная скорость роста или изменение толщины слоя расплава в процессе кристаллизации, как в формуле Марченко с соавторами. Сказанное позволяет аналитически описать продольное распределение примеси в слитке, в частности для B и P в кремнии, и рекомендовать величину дополнительного легирования зоны расплава под нагревателем, чтобы обеспечить постоянную ее концентрацию по высоте кристалла. Однородный материал при затвердевании остаточного слоя в самом конце слитка может быть получен за счет вариации скорости роста при изменении во времени темпа его охлаждения
Структура и газочувствительные свойства оксидных композиций WO3—In2O3 и WO3—Co3O4
Get PDFNanocrystalline tungsten oxide (WO3), indium oxide (In2O3), cobalt oxide (Co3O4) and mixed composites with different WO3—In2O3 and WO3—Co3O4 ratios were obtained by the sol-gel method after calcination of xerogels at 400—600 °C. The morphology, phase composition, and structural features of the materials obtained were studied by X-ray diffraction, infrared spectroscopy, and scanning electron microscopy. The increase in the gas sensitivity of the joint composition compared to the initial oxides can be explained by a decrease in the crystallite size and an increase in the specific surface, as well as by the dependence of the surface state of the grains on the composition. The highest sensory response to nitrogen dioxide in both compositions lies in the range of 130—150 °C, and to carbon monoxide, above 230 °C. Low-power planar nitrogen dioxide sensors with a sensitivity of << 1 ppm and power consumption ≤ 85 mW were produced.Создание оксидных композиций является одним из перспективных способов увеличения чувствительности и селективности полупроводниковых газовых сенсоров на основе SnO2, In2O3, WO3 и других оксидов. Исследовали нанокристаллические оксид вольфрама (WO3), оксид индия (In2O3), оксид кобальта (Co3O4) и смешанные композиты с различными соотношениями WO3—In2O3 и WO3—Co3O4, полученные золь-гель методом после прокаливания ксерогелей при 400—600 °C. Морфологию, фазовый состав и особенности структуры полученных материалов изучали методами рентгеновской дифракции, инфракрасной спектроскопии, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии. Установлена возможность получения стабильной микроструктуры в наногетерогенных композициях WO3—In2O3, WO3—Со3O4. Рост размера зерен WO3 и In2O3, WO3 и Co3O4 при термической обработке в смешанных композициях замедляется по сравнению с индивидуальными оксидами. Рост газовой чувствительности композиций по сравнению с исходными оксидами может быть объяснен снижением размеров кристаллитов и увеличением удельной поверхности, а также зависимостью поверхностного состояния зерен от состава композиции. Наиболее высокий сенсорный отклик к диоксиду азота в обеих композициях лежит в интервале 130—150 °С, к оксиду углерода — выше 230 °С. Изготовлены маломощные планарные сенсоры диоксида азота с чувствительностью << 1 ppm и потребляемой мощностью ≤ 85 мВт
Напряжения в пластинах кремния, возникающие в результате локального фотонного отжига
Get PDFThe effect of photon annealing on the occurrence of deformations in the crystal structure of boron−doped silicon wafers produced by the Czochralski (Cz−Si) was studied by the method of triple−X−ray diffraction. It was found that the traditional annealing of silicon wafers with polished surfaces on both sides by halogen lamps in Photonic Annealing (PA) and rapid thermal annealing modes (RTA) leads to compression deformation. The same process with the use of original photo− mask, which allows local processing produces multiple, spatially separated regions of the plate produced by Lосаl Photonic Annealing (LPA) at relatively low temperatures (less than 55 °C), gives rise to a tensile strain. This established effect is not observed if on the back side of the plates there is mechanical gettering layer. The mechanism explaining the experimental results can be used in the formation of the charge pump in the structure of the photo electric converters (PEC).Методом трехкристальной рентгеновской дифрактометрии исследовано влияние фотонного отжига на возникновение деформаций в кристаллической структуре легированных бором кремниевых пластин, полученных по методу Чохральского (Cz−Si). Установлено, что традиционный отжиг всей поверхности двусторонне полированных пластин кремния галогенными лампами (режим фотонного отжига) в режимах быстрого термического отжига приводит к возникновению деформаций сжатия. Тот же процесс с использованием оригинальных фотомасок, позволяющих локально проводить обработку множественных, пространственно разделенных областей пластины (режим локального фотонного отжига) при относительно низких температурах обрабатываемой пластины (менее 55°С), приводит к возникновению деформаций растяжения. Установленный эффект не наблюдается при наличии на тыльной стороне пластин механического геттерирующего слоя. Предложен механизм, объясняющий полученные экспериментальные результаты, который может быть использован при формировании зарядовых насосов в структуре фотоэлектрических преобразователей
Применение методик исследования материалов и структур электроники в разработке медицинских титановых эндопротезов с повышенной эффективностью фиброинтеграции
No full textTitanium alloys approved for clinical use in our country are widely used in traumatology, maxillofacial surgery and stomatology, mainly for the manufacture of various endoprostheses and dental implants, i.e. structures, introduced and installed in the bone and soft tissues of human body, able to both bio-integrate and bio-adaptable in the tissues of human body. In the field of medical materials science and in particular in the development of medical products based on titanium and its alloys and various coatings on the surface of such products, modern methods and modern equipment developed for the electronics industry are successfully used.In this paper, the methods of research of materials and structures of electronics used in the field of medical technology and specifically in the development of medical titanium endoprostheses have made it possible to develop the basics of the technology for obtaining optimal microrelief on the surface of titanium endoprostheses intended for engraftment in soft tissues (i.e. fibrointegrable) with bioactive coating of titanium dioxide TiO2 with an anatase structure obtained by atomic-layer deposition. The research aimed at revealing the optimal surface treatment of such endoprostheses in order to achieve improved fibrointegration properties in their use in maxillofacial surgery has been carried out.It has been shown that high adhesion and fibrointegration between the titanium endoprosthesis and connective tissue are achieved with an average surface roughness (4—8)⋅102 nm, root-mean-square roughness 5⋅102—1⋅103 nm, profile height (3—6)⋅103 nm, and thickness bioactive coating in the order of 10 nm.Разрешенные для клинического применения в нашей стране титановые сплавы широко используются в травматологии, челюстно-лицевой хирургии и стоматологии, в основном для изготовления различных эндопротезов и дентальных имплантатов, т. е. конструкций, внедряемых и устанавливаемых в костных и мягких тканях организма человека, способных как биоинтегрироваться, так и биоадаптироваться в тканях человеческого организма. В области медицинского материаловеденияи в частности в разработках изделий медицинского назначения на основе титана и его сплавов и различных покрытий на поверхности таких изделий успешно используются современные методы и современное оборудование, разработанные для электронной промышленности.В данной работе методы исследования материалов и структур электроники, используемые применительно к медицинской технике и конкретно в разработке медицинских титановых эндопротезов, позволили разработать основы технологии получения оптимального микрорельефа на поверхности титановых эндопротезов, предназначенных для приживления в мягких тканях (т. е. фиброинтегрируемых) с биоактивным покрытием диоксида титана TiO2 со структурой анатаза, полученным методом атомно-слоевого осаждения. В работе проведены исследования, направленные на выявление оптимальной обработки поверхности таких эндопротезов для достижения улучшенных фиброинтеграционных свойств при их использовании в челюстно-лицевой хирургии. Показано, что высокая адгезия и фиброинтеграция между титановым эндопротезом и соединительной тканью достигаются при средней шероховатости поверхности (4—8)⋅102 нм, среднеквадратичной шероховатости 5⋅102—1⋅103 нм, высоте профиля (3—6)⋅103 нм и толщине биоактивного покрытия порядка 10 нм
Влияние замещения алюминием на поле эффективной магнитной анизотропии и степень магнитной текстуры анизотропных поликристаллических гексагональных ферритов бария и стронция для подложек микрополосковых приборов СВЧ–электроники
Get PDFAbstract. In this paper, the effect of Al3+ ions substitutions on the value of the effective magnetic anisotropy field НАeff and the degree of magnetic texture f of the anisotropic polycrystalline hexagonal barium and strontium ferrites were studied. The samples were obtained by the ceramic technology method and the texture was formed by pressing in a magnetic field. The sample preparation technology presented in detail. The batches of barium hexaferrites were synthesized with the concentration of Al3+ ions: 0.9; 1.4; 2.5 and 2.6 formula units while strontium hexaferrites had Al3+ concentration of 0.1 formula units. It has been shown that by this technology barium and strontium hexaferrites with high value of (in range of 19—35 kOe) and with f = 80—83% could be obtained. The achieved values of НАeff and f could be sufficient for the production of substrates for microstrip microwave devices in millimeter−wave region.For the first time a raise in the degree of magnetic texture of polycrystalline barium hexaferrites with an increase of concentration of Al3+ ions were detected; a slight (5.5—5.8%) magnetic texture of isotropic strontium hexaferrites was also detected. The achieved results discussed in detail. For studied hexaferrites the mechanism of magnetic texture formation during the process of synthesis is proposed.Аннотация. Изучено влияние замещения ионами Al3+ на величину поля эффективной магнитной анизотропии НАэфф и степень магнитной текстуры f анизотропных поликристаллических гексагональных ферритов бария и стронция. Партии образцов получены методом керамической технологии, текстура сформирована путем прессования в магнитном поле. Детально представлена технология получения объектов исследования. Синтезированы партии гексаферритов бария с концентрацией ионов Al3+ 0,9, 1,4, 2,5 и 2,6 форм. ед. и партии гексаферритов стронция с концентрацией 0,1 форм. ед. Показано, что используемая технология позволяет получать гексаферриты бария и стронция со значениями НАэфф = 19÷35 кЭ и f = 80÷83 %. Указанных значений НАэфф и f может быть вполне достаточно для производства подложек для микрополосковых СВЧ−приборов миллиметрового диапазона длин волн. Впервые обнаружен рост степени магнитной текстуры поликристаллических гексаферритов бария с ростом концентрации ионов Al3+; также обнаружена незначительная магнитная текстура 5,5—5,8 % в изотропных стронциевых гексаферритах. Представлены объяснения полученных результатов. Предложен механизм формирования магнитной текстуры в исследованных гексаферритах в процессе синтеза
