Тема: АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ И НАНОСТРУКТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ МИКРО - И ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ

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

В данной работе исследованы акустические свойства нанокерамики на основе А12О3 и оптических кварцевых стекол, использующихся в микро- и оптоэлектронике.
Методом импульсных ультразвуковых измерений были определены значения скоростей продольных и поперечных волн, рассчитаны физические характеристики исследуемых образцов: модуль Юнга, модуль сдвига, коэффициент Пуассона, микротвердость, температура Дебая и радиус корреляции атомной структуры.
Основные выводы.
1) Разработаны оригинальный измерительный стенд и методика для определения скорости поперечных волн у образцов с малыми размерами.
2) Установлено, что с помощью ультразвуковых измерений можно определять такие фундаментальные параметры, как температура Дебая, радиус атомной корреляции, модули упругости и сдвига, с достаточно высокой точностью.
3) В результате рентгенофазового и микроструктурного анализов керамики А12О3 выяснилось, что два образца из трех имеют наноструктурную фазу, причем у одного из них большая пористость.
4) Обнаружена аномалия в значениях акустических характеристик
нанокерамики А12О3, которая связана с наноструткурой и пористостью.
5) Установлена корреляция между оптическими и акустическими характеристиками оптических кварцевых стекол.
Полученные результаты показали, что ультразвуковые измерения чувствительны к микро-(нано)структуре вещества, и с помощью них можно определять фундаментальные характеристики образцов. Таким образом, 92
рассмотрение этих параметров на трех структурных уровнях (на дальнем, среднем и ближнем порядках) позволяет понять их свойства и различия между образцами на макроуровне.
По результатам исследований опубликовано: 5 тезисов в сборниках международных конференций, 2 тезиса в сборниках всероссийских конференций, 1 статья с индексированием в базе WOS, Scopus (в печати).

Купить