АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ И НАНОСТРУКТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ МИКРО - И ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ

1 АКУСТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ НАНОСТРУКТУРНЫХ И
НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ (литературный обзор) 10
1.1 Колебания и упругие характеристики 10
1.1.1 Акустические колебания 11
1.1.2 Упругие колебания в твердых средах 11
1.1.3 Акустические свойства сред 16
1.1.4 Ультразвук и ультразвуковые измерения 20
1.2 Оптическое поглощение 22
1.3 Керамические материалы 29
1.4 Стеклообразные материалы 32
1.4.1 Микро- и наноструктура стекла 32
1.4.2 Кварцевые стекла 41
1.4.3 Свойства кварцевого стекла 43
1.5 Выводы по главе 1 46
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ И УСТАНОВКИ 48
2.1 Методика измерения значения скорости продольных волн 48
2.1.1 Теневой метод 48
2.1.2 Резонансный метод 49
2.2 Методика измерения значения скорости поперечных волн 50
2.2.1 Стандартный метод измерения скоростей поперечных волн ... 50
2.2.2 Разработанная схема измерения скоростей поперечных волн .. 52
2.3 Определение акустических параметров 54
2.4 Спектры поглощения и энергия Урбаха 56
2.5 Выводы по главе 2 57
3 ИССЛЕДУЕМЫЕ ОБРАЗЦЫ И ИХ АТТЕСТАЦИЯ 58
3.1 Нанокерамика на основе А12О3 58
3.2 Кварцевые стекла 63
3.3 Выводы по главе 3 64
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДЛЯ НАНОКЕРАМИКИ НА
ОСНОВЕ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ 65
4.1 Экспериментальные результаты 65
4.2 Выводы по главе 4 69
5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДЛЯ КВАРЦЕВЫХ СТЕКОЛ . 71
5.1 Экспериментальные результаты 71
5.2 Безопасность жизнедеятельности 85
5.3 Природопользование и охрана окружающей среды 88
5.4 Выводы по главе 5 91
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 92
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 94

Купить

РЕФЕРАТ
Пояснительная записка 99 с., 46 рис., 6 табл., 52 источника.
УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ, УПРУГИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, СКОРОСТЬ ПРОДОЛЬНОЙ ВОЛНЫ, СКОРОСТЬ ПОПЕРЕЧНОЙ ВОЛНЫ, НАНОКЕРАМИКА, ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ЭНЕРГИЯ УРБАХА, КВАРЦЕВЫЕ СТЕКЛА
Объектом исследования являются 3 образца нанокерамики на основе А12О3, и 4 образца кварцевых стекол: КИ, КВ, КУ, КС-4В.
Цель данной работы - исследование акустических свойств, обусловленных особенностями микро- (нано)структуры двух категорий материалов микро- и оптоэлектроники - нанокерамики на основе А12О3 и оптических кварцевых стекол.
В процессе работы были: исследованы акустические свойства материалов микро- (нанокерамика на основе А12О3) и оптоэлектроники (кварцевые стекла), исследованы оптические параметры кварцевых стекол и установлена корреляция между акустическими и оптическими параметрами.
В результате исследования был создан оригинальный измерительный стенд и разработана методика измерения значений скоростей поперечных ультразвуковых волн, определены упругие характеристики нанокерамики на основе А12О3 и кварцевых стекол, а также оптические параметры стекол. В данной работе удалось установить корреляцию между акустическими и оптическими параметрами. Используя измерения скоростей ультразвука и оптического поглощения, были определены фундаментальные характеристики образцов. Это способствует пониманию структурно-чувствительных свойств, а значит, в дальнейшем и влиять на них, создавая материалы с нужными параметрами для лучшей работы приборов микро- и оптоэлектроники.
В настоящее время активно исследуются наноматериалы, так как, по сравнению с обычными материалами, они отличаются особыми свойствами: электрическими, оптическими, в том числе и механическими (твердость, прочность и т.д.). Поэтому в материалах, используемых в микро- и оптоэлектронике должны сочетаться электрофизические свойства с определенными физико-механическими. Данная работа состоит из двух частей: исследование свойств материалов микро- и оптоэлектроники. В качестве материалов микроэлектроники изучаются образцы нанокерамики на основе А12О3, использующиеся в качестве подложек микросхем, а в качестве материалов для оптики, фотоники и оптоэлектроники - образцы кварцевых стекол.
Предварительные исследования образцов нанокерамики показали, что существует ряд особенностей, предположительно связанных с их микро-, (нано)структурой, которые требуют своего пояснения и понимания. Исследования керамики были проведены с помощью ультразвуковых измерений, которые хорошо чувствуют микроуровень. Вследствие этого, было решено провести акустические измерения кварцевых стекол одного состава, но разных марок, которые аморфны и однородны в дальнем порядке, но отличаются в среднем и ближнем порядках, а также и по своим физико¬механическим свойствам. Одним из способов подтверждения в различиях свойств кварцевых стекол являются оптические измерения спектральных зависимостей коэффициента поглощения и их температурное поведение. Поэтому одной из задач было установить корреляцию между оптическими и акустическими характеристиками нанонеоднородных прозрачных материалов.
Цель данной работы - исследование акустических свойств, обусловленных особенностями микро- (нано)структуры двух категорий материалов микро- и оптоэлектроники (нанокерамики на основе А12О3 и оптических кварцевых стекол).
В связи с этим, сформулированы следующие задачи:
- создать измерительный стенд и разработать методику для определения значения скорости поперечных волн у образцов с малыми размерами;
- выполнить акустические измерения скоростей продольных и поперечных волн и на их основе определить упругие характеристики: модуль Юнга Е, модуль сдвига О, коэффициент Пуассона тб микротвердость Н образцов нанокерамики А12О3;
- выполнить акустические измерения скоростей продольных и поперечных волн и на их основе определить фундаментальные: температура Дебая Эо, радиус корреляции структуры Ко и упругие характеристики: модуль Юнга Е, модуль сдвига О, коэффициент Пуассона V, микротвердость Н оптических кварцевых стекол;
- провести измерения спектров оптического поглощения при различных температурах для оптических кварцевых стекол,
определить характеристику континуальной упорядоченности (энергия Урбаха Еи), а также установить корреляцию между оптическими и акустическими характеристиками.
Решение вышеуказанных задач и достижение цели осуществлялось в рамках следующего методического подхода: анализ свойств на трех уровнях: уровнях дальнего (Еи), среднего (Ко) и ближнего (дефектность) порядках в атомной структуре материала.

Купить