Динамические механические характеристики монокристаллов системы Si-Ge

Динамические механические характеристики монокристаллов системы Si-Ge

Изучены электрофизические и динамические механические характеристики монокристаллических образцов Si-Ge. На основе результатов измерений амплитудной зависимости внутреннего трения и модуля сдвига определены критические амплитудные деформации отрыва сегментов дислокаций от точечных центров закреплени...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2013
Hauptverfasser: Дарсавелидзе, Г.Ш., Бокучава, Г.В., Чубинидзе, Г.Г., Арчуадзе, Г.Н., Курашвили, И.Р.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2013
Schriftenreihe:Вопросы атомной науки и техники
Schlagworte:
Конструкционные материалы реакторов новых поколений, реакторов на быстрых нейтронах и термоядерных установок
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/111524
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Динамические механические характеристики монокристаллов системы Si-Ge / Г.Ш. Дарсавелидзе, Г.В. Бокучава, Г.Г. Чубинидзе, Г.Н. Арчуадзе, И.Р. Курашвили // Вопросы атомной науки и техники. — 2013. — № 5. — С. 131-133. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-111524
record_format dspace
spelling irk-123456789-1115242017-01-11T03:03:40Z Динамические механические характеристики монокристаллов системы Si-Ge Дарсавелидзе, Г.Ш. Бокучава, Г.В. Чубинидзе, Г.Г. Арчуадзе, Г.Н. Курашвили, И.Р. Конструкционные материалы реакторов новых поколений, реакторов на быстрых нейтронах и термоядерных установок Изучены электрофизические и динамические механические характеристики монокристаллических образцов Si-Ge. На основе результатов измерений амплитудной зависимости внутреннего трения и модуля сдвига определены критические амплитудные деформации отрыва сегментов дислокаций от точечных центров закрепления и динамические пределы упругости в условиях крутильных колебаний монокристаллов Si, Ge, Si₀,₉₈Ge₀,₀₂ и Ge₀,₉₈Si₀,₀₂. Вивчено електрофізичні та динамічні механічні характеристики монокристалічних зразків Sі-Ge. На основі результатів вимірів амплітудної залежності внутрішнього тертя й модуля зрушення визначені критичні амплітудні деформації відриву сегментів дислокацій від крапкових центрів закріплення й динамічні межі пружності в умовах крутильних коливань монокристалів Sі, Ge, Si₀,₉₈Ge₀,₀₂ и Ge₀,₉₈Si₀,₀₂. Electrophysical and dynamic mechanical characteristics of monocrystalline specimens of Si-Ge were investigated. Critical strain amplitude of breakaway of segments of dislocations from pinning centers and elasticity limits of Si, Ge, Si₀,₉₈Ge₀,₀₂ and Ge₀,₉₈Si₀,₀₂ monocrystals in conditions of torsion oscillations were determined on the basis of results of measurements of internal friction and shear modulus amplitude dependences. 2013 Article Динамические механические характеристики монокристаллов системы Si-Ge / Г.Ш. Дарсавелидзе, Г.В. Бокучава, Г.Г. Чубинидзе, Г.Н. Арчуадзе, И.Р. Курашвили // Вопросы атомной науки и техники. — 2013. — № 5. — С. 131-133. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 1562-6016 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/111524 669.094.54:661.87.621:661.668 ru Вопросы атомной науки и техники Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Конструкционные материалы реакторов новых поколений, реакторов на быстрых нейтронах и термоядерных установок
Конструкционные материалы реакторов новых поколений, реакторов на быстрых нейтронах и термоядерных установок
spellingShingle Конструкционные материалы реакторов новых поколений, реакторов на быстрых нейтронах и термоядерных установок
Конструкционные материалы реакторов новых поколений, реакторов на быстрых нейтронах и термоядерных установок
Дарсавелидзе, Г.Ш.
Бокучава, Г.В.
Чубинидзе, Г.Г.
Арчуадзе, Г.Н.
Курашвили, И.Р.
Динамические механические характеристики монокристаллов системы Si-Ge
Вопросы атомной науки и техники
description Изучены электрофизические и динамические механические характеристики монокристаллических образцов Si-Ge. На основе результатов измерений амплитудной зависимости внутреннего трения и модуля сдвига определены критические амплитудные деформации отрыва сегментов дислокаций от точечных центров закрепления и динамические пределы упругости в условиях крутильных колебаний монокристаллов Si, Ge, Si₀,₉₈Ge₀,₀₂ и Ge₀,₉₈Si₀,₀₂.
format Article
author Дарсавелидзе, Г.Ш.
Бокучава, Г.В.
Чубинидзе, Г.Г.
Арчуадзе, Г.Н.
Курашвили, И.Р.
author_facet Дарсавелидзе, Г.Ш.
Бокучава, Г.В.
Чубинидзе, Г.Г.
Арчуадзе, Г.Н.
Курашвили, И.Р.
author_sort Дарсавелидзе, Г.Ш.
title Динамические механические характеристики монокристаллов системы Si-Ge
title_short Динамические механические характеристики монокристаллов системы Si-Ge
title_full Динамические механические характеристики монокристаллов системы Si-Ge
title_fullStr Динамические механические характеристики монокристаллов системы Si-Ge
title_full_unstemmed Динамические механические характеристики монокристаллов системы Si-Ge
title_sort динамические механические характеристики монокристаллов системы si-ge
publisher Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
publishDate 2013
topic_facet Конструкционные материалы реакторов новых поколений, реакторов на быстрых нейтронах и термоядерных установок
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/111524
citation_txt Динамические механические характеристики монокристаллов системы Si-Ge / Г.Ш. Дарсавелидзе, Г.В. Бокучава, Г.Г. Чубинидзе, Г.Н. Арчуадзе, И.Р. Курашвили // Вопросы атомной науки и техники. — 2013. — № 5. — С. 131-133. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.
series Вопросы атомной науки и техники
work_keys_str_mv AT darsavelidzegš dinamičeskiemehaničeskieharakteristikimonokristallovsistemysige
AT bokučavagv dinamičeskiemehaničeskieharakteristikimonokristallovsistemysige
AT čubinidzegg dinamičeskiemehaničeskieharakteristikimonokristallovsistemysige
AT arčuadzegn dinamičeskiemehaničeskieharakteristikimonokristallovsistemysige
AT kurašviliir dinamičeskiemehaničeskieharakteristikimonokristallovsistemysige
first_indexed 2025-07-08T02:17:18Z
last_indexed 2025-07-08T02:17:18Z
_version_ 1837043326988058624
fulltext ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2013. №5(87) 131 УДК 669.094.54:661.87.621:661.668 ДИНАМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОНОКРИСТАЛЛОВ СИСТЕМЫ Si-Ge Г.Ш. Дарсавелидзе, Г.В. Бокучава, Г.Г. Чубинидзе, Г.Н. Арчуадзе, И.Р. Курашвили Сухумский физико- технический институт им. И.Н. Векуа, Тбилиси, Грузия E-mail: sipt@sipt.org; Б.М. Широков Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», Харьков, Украина E-mail: shirokov@kipt.kharkov.ua Изучены электрофизические и динамические механические характеристики монокристаллических образцов Si-Ge. На основе результатов измерений амплитудной зависимости внутреннего трения и модуля сдвига определены критические амплитудные деформации отрыва сегментов дислокаций от точечных центров закрепления и динамические пределы упругости в условиях крутильных колебаний монокристаллов Si, Ge, Si0,98Ge0,02 и Ge0,98Si0,02. Сплавы системы Si-Ge являются одними из основных материалов современного полупроводникового приборостроения. В настоящее время для решения ряда важных прикладных задач электроники и оптоэлектроники ведутся интенсивные научно-технологические работы по получению массивных образцов и эпитаксиальных структур Si-Ge. Наличие полной взаимной растворимости компонентов Si и Ge позволяет с изменением их концентрации плавно изменять ширину запрещенной зоны, электрофизические и структурно-чувствительные физико-механические характеристики твердых растворов Si-Ge. Это обстоятельство расширяет возможности создания на базе Si-Ge приборов с заданными техническими характеристиками. В работе приводятся результаты исследования микроструктуры, электрофизических и динамических механических характеристик массивных монокристаллов Ge, Si, Si0,98Ge0,02 и Ge0,98Si0,02. Образцы диаметром 25…30 мм выращены методом Чохральского вдоль направления [111]. Структурные и физические характеристики исследуемых образцов определены методами оптической микроскопии, эффекта Холла в постоянном магнитном поле, регистрации частоты и амплитуды крутильных колебаний в диапазонах частот 0,5…5,0 Гц и амплитудной деформации 1·10-5…5·10-3. Характеристики микроструктуры и электрофизических свойств образцов Si-Ge с заданными размерами определены при комнатной температуре. Значения модуля сдвига определены методом сравнения частот колебаний исследуемых и эталонного (ванадиевого) образцов с идентичными размерами (0,5 х 0,5 х (10…15)мм). Амплитудная зависимость динамических механических характеристик образцов на основе Ge исследована при 550 °C, а образцов Si и Si0,98Ge0,02 – в области темперaтур 720…750 °C, при которых проявляется микропластичность в реальной структуре указанных образцов. Изучение фигур травления с помощью оптического микроскопа системы NMM-800RF/TRF показало однородное распределение дислокаций на плоскостях (111) монокристаллических образцов Si и Ge. В микроструктуре образцов Si0,98Ge0,02 и Ge0,98Si0,02 наблюдаются неоднородность распределения и резкое увеличение плотности дислокаций. В периферийной части монокристаллов часто имеются скопления дислокаций. Средние значения плотности дислокации приведены в таблице. Физико-механические характеристики образцов Si-Ge Образцы Si-Ge Концен- трация носите- лей тока, см-3 Подвиж- ность, см2/(В·c) Плот- ность дислока- ции, см-2 Модуль сдвига, кГ/мм2 Амплитудная зависимость внутреннего трения для образцов Si Амплитудная зависимость внутреннего трения для образцов Si0,98Ge0,02 Предел упругости для образцов Si, кГ/мм2 Предел упругости для образцов Si0,98Ge0,02, кГ/мм2 Si p-типа 1·1015 900 7·103 4850 5·10-4 7·10-3 2,4 32,3 Si0,98Ge0,02 p-типа 2·1015 980 2·104 4700 2·10-4 5·10-3 0,94 23,5 Ge n-типа 5·1015 1300 5·103 4250 5·10-5 4·10-4 0,20 2,1 Ge0,98Si0,02 n-типа 3·1015 1150 2·104 4400 1·10-4 1·10-3 0,44 4,4 132 ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2013. №5(87) Согласно холловским измерениям электрофизических характеристик образцов Ge и Ge0,98Si0,02 вдоль оси роста монокристаллов [111] значения подвижности носителей тока понижены, что связано с их рассеянием на дислокациях. В сплаве Si0,98Ge0,02 , наоборот, наблюдается тенденция увеличения подвижности дырок. Предполагается, что оно связано с понижением концентрации кислорода в кристаллической структуре исследуемого сплава Si-Ge. Амплитудные зависимости внутреннего трения Q-1 и относительной величины модуля сдвига G/Go монокристаллических образцов Si-Ge в области комнатной температуры характеризуются одной критической точкой амплитудной деформации. Она разделяет друг от друга две области весьма слабого и резкого линейного возрастания Q-1 и соответственно уменьшения G/Go. Критическое значение амплитудной деформации понижается введением германия в решетку кремния и, наоборот, возрастает в случае легирования германия кремнием. Из таблицы видно, что легирование германием оказывает разупрочняющее влияние на кристаллическую структуру кремния, а введение кремния в кристаллическую структуру германия, наоборот, способствует упрочнению. Отмеченные особенности обнаруживаются в возрастании и понижении абсолютных значений динамического модуля сдвига указанных сплавов по сравнению с нелегированными образцами Si или Ge. Аналогичные эффекты обнаруживались в области повышенных температур в n- и p-типах образцов Ge-Si [1]. При комнатной температуре и вакууме ~ 10-3 Па измерялись частоты крутильных колебаний исследуемых и эталонного (йодидного ванадия) образцов с идентичными размерами, закрепленных на оси прямого маятника в установке внутреннего трения. Абсолютные значения модуля сдвига рассчитаны из известного соотношения: 2 0 2 0 f fGG = , где G0 – и f0 – модуль сдвига и частота колебаний эталонного образца. На рисунке показаны результаты исследования амплитудной зависимости внутреннего трения и относительной величины модуля сдвига монокристаллических образцов Si и Si0,98Ge0,02 При повышенных температурах кривые Q-1(ε) монокристаллов Si-Ge характеризуются многостадийным изменением (см. рисунок). Оно проявляется при наличии двух критических значений амплитудной деформации, при которых изменяются механизмы рассеяния энергии колебаний. Критические значения амплитудной деформации в монокристаллических образцах возрастают после отжига образцов при температурах 700 °C в течение 10 ч. Высокоамплитудная циклическая деформация (ε≈5.10-3.G) образцов Si и Si0,98Ge0,02 при 700 °C (число циклов – 500) приблизительно на 15 % понижает значения εкр.1 и практически не влияет на величину εкр.2. Аналогичные изменения наблюдаются при 500 °C в циклически деформированных образцах Ge и Ge0,98Si0,02, в результате отжига которых при той же температуре в течение 5 ч происходит слабое увеличение значений εкр.1 и εкр.2. Амплитудная зависимость внутреннего трения (1, 2) и относительной величины модуля сдвига (1′, 2′) монокристаллических образцов Si (1, 1′) и Si0,98Ge0,02 (2, 2′) В широкой области амплитудных значений колебательной деформации во всех исследованных образцах Si-Ge модуль сдвига изменяется сложным образом. Оценены критические значения амплитуд деформации, разделяющие друг от друга области с различным характером изменения модуля сдвига. Эксперименты показали, что в области амплитудных деформаций εкр.1 < ε ≤ εкр.2 на кривой модуля сдвига образуется замкнутая петля гистерезиса, показывающая проявление обратимого процесса открепления–закрепления сегментов дислокаций, взаимодействующих с точечными дефектами. В области амплитудных деформаций ε>εкр.2 образуется открытая петля гистерезиса, свидетельствующая согласно теории [2] о проявлении микропластичности в образцах Si-Ge. Значения динамических пределов упругости образцов Si-Ge вычислены как произведение величины модуля сдвига и критических амплитуд деформаций. Предполагается, что наблюдаемое значительное увеличение динамического модуля сдвига и характеристик дислокационной структуры монокристаллического Ge0,98Si0,02 обусловливается процессами твердорастворного упрочнения структуры и торможения дислокаций примесной атмосферой типа Коттрелла. Таким образом, изменением концентрации компонентов Si и Ge возможно регулирование характеристик дислокационной структуры и механических свойств сплавов системы Si-Ge. ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2013. №5(87) 133 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Kurashvili, E. Sanaia, G. Bokuchava, G. Darsavelidze. Bulletin of the Georgian National Academy of Sciences. 2006, v. 4, N 1, p. 38-41. 2. A. Pushkar. Internal Friction in Metals and Alloys. London, 2005, 640 p. Статья поступила в редакцию 06.09.2012 г. ДИНАМІЧНІ МЕХАНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОНОКРИСТАЛІВ СИСТЕМИ Sі-Ge Г.Ш. Дарсавелідзе, Г.В. Бокучава, Г.Г. Чубінідзе, Г.Н. Арчуадзе, І.Р. Курашвілі, Б.М. Широков Вивчено електрофізичні та динамічні механічні характеристики монокристалічних зразків Sі-Ge. На основі результатів вимірів амплітудної залежності внутрішнього тертя й модуля зрушення визначені критичні амплітудні деформації відриву сегментів дислокацій від крапкових центрів закріплення й динамічні межі пружності в умовах крутильних коливань монокристалів Sі, Ge, Si0,98Ge0,02 та Ge0,98Sі0,02. DYNAMIC MECHANICAL CHARACTERISTICS OF Si-Ge SYSTEMS MONOCRYSTALS G.Sh. Darsavelidze, G.B. Bokuchava, G.G. Chubinidze, G.N. Archuadze, I.R. Kurashvili, B.M. Shirokov Electrophysical and dynamic mechanical characteristics of monocrystalline specimens of Si-Ge were investigated. Critical strain amplitude of breakaway of segments of dislocations from pinning centers and elasticity limits of Si, Ge, Si0,98Ge0,02 and Ge0,98Si0,02 monocrystals in conditions of torsion oscillations were determined on the basis of results of measurements of internal friction and shear modulus amplitude dependences.

Ähnliche Einträge