Особливості тензорезистивних властивостей тонких металевих плівок при пружній і пластичній деформації

Представлено результати експериментальних досліджень тензорезистивного ефекту в одношарових плівках і дво- та тришарових плівкових системах на основі Cr і Cu або Fe та Pd і Gd в інтервалі дводеформації Δεl1 =0—1% і Δεl2 = 0—2%. Проаналізовано залежність межі переходу від пружньої до пластичної дефор...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2011
Hauptverfasser:	Великодний, Д.В., Тищенко, К.В., Проценко, І.Ю.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2011
Schriftenreihe:	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/74623
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:	Особливості тензорезистивних властивостей тонких металевих плівок при пружній і пластичній деформації / Д.В. Великодний, К.В. Тищенко, І.Ю. Проценко // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2011. — Т. 9, № 3. — С. 617-624. — Бібліогр.: 14 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-74623
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-746232015-01-23T03:01:48Z Особливості тензорезистивних властивостей тонких металевих плівок при пружній і пластичній деформації Великодний, Д.В. Тищенко, К.В. Проценко, І.Ю. Представлено результати експериментальних досліджень тензорезистивного ефекту в одношарових плівках і дво- та тришарових плівкових системах на основі Cr і Cu або Fe та Pd і Gd в інтервалі дводеформації Δεl1 =0—1% і Δεl2 = 0—2%. Проаналізовано залежність межі переходу від пружньої до пластичної деформації в досліджуваних плівках від товщини та концентрації компонентів у багатошарових плівкових системах. Встановлено, що пластична деформація в одному з шарів плівкової системи може викликати аналогічну деформацію у всій плівковій системі, навіть якщо для інших шарів діяпазон деформації ще не досягнув межі переходу пружня—пластична деформація. The results of experimental studies of tensoresistive effect in single-layer films and two- and three-layer film systems based on Cr and Cu or Fe and Pd and Gd in intervals of two-deformation occurrence, Δεl1 = 0—1% і Δεl2 = 0—2%, are presented. The dependence of the limit of transition from elastic-to-plastic deformation in the studied films on thickness and concentration of components in the multilayer film systems is analysed. As revealed, the plastic deformation in one of the film-system layers can cause similar deformation in the entire film system, even if, for other components, the strain range does not reach the limit of the elastic—plastic deformation transition. Представлены результаты экспериментальных исследований тензорезистивного эффекта в однослойных плёнках и двух- и трёхслойных плёночных системах на основе Cr и Cu или Fe и Pd и Gd в интервале двудеформации Δεl1 = 0—1% и Δεl2 = 0—2%. Проанализирована зависимость границы перехода от упругой к пластической деформации в исследуемых плёнках от толщины и концентрации компонентов в многослойных плёночных системах. Установлено, что пластическая деформация одного из слоёв плёночной системы вызывает аналогичную деформацию во всей плёночной системе, даже если для других слоёв диапазон деформации ещё не достиг границы перехода упругая—пластическая деформация. 2011 Article Особливості тензорезистивних властивостей тонких металевих плівок при пружній і пластичній деформації / Д.В. Великодний, К.В. Тищенко, І.Ю. Проценко // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2011. — Т. 9, № 3. — С. 617-624. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. 1816-5230 PACS numbers: 62.23.Kn, 68.55.jd, 68.60.Bs, 68.65.Ac, 73.50.Lw, 73.61.At, 81.15.Ef http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/74623 uk Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
description	Представлено результати експериментальних досліджень тензорезистивного ефекту в одношарових плівках і дво- та тришарових плівкових системах на основі Cr і Cu або Fe та Pd і Gd в інтервалі дводеформації Δεl1 =0—1% і Δεl2 = 0—2%. Проаналізовано залежність межі переходу від пружньої до пластичної деформації в досліджуваних плівках від товщини та концентрації компонентів у багатошарових плівкових системах. Встановлено, що пластична деформація в одному з шарів плівкової системи може викликати аналогічну деформацію у всій плівковій системі, навіть якщо для інших шарів діяпазон деформації ще не досягнув межі переходу пружня—пластична деформація.
format	Article
author	Великодний, Д.В. Тищенко, К.В. Проценко, І.Ю.
spellingShingle	Великодний, Д.В. Тищенко, К.В. Проценко, І.Ю. Особливості тензорезистивних властивостей тонких металевих плівок при пружній і пластичній деформації Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
author_facet	Великодний, Д.В. Тищенко, К.В. Проценко, І.Ю.
author_sort	Великодний, Д.В.
title	Особливості тензорезистивних властивостей тонких металевих плівок при пружній і пластичній деформації
title_short	Особливості тензорезистивних властивостей тонких металевих плівок при пружній і пластичній деформації
title_full	Особливості тензорезистивних властивостей тонких металевих плівок при пружній і пластичній деформації
title_fullStr	Особливості тензорезистивних властивостей тонких металевих плівок при пружній і пластичній деформації
title_full_unstemmed	Особливості тензорезистивних властивостей тонких металевих плівок при пружній і пластичній деформації
title_sort	особливості тензорезистивних властивостей тонких металевих плівок при пружній і пластичній деформації
publisher	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
publishDate	2011
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/74623
citation_txt	Особливості тензорезистивних властивостей тонких металевих плівок при пружній і пластичній деформації / Д.В. Великодний, К.В. Тищенко, І.Ю. Проценко // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2011. — Т. 9, № 3. — С. 617-624. — Бібліогр.: 14 назв. — укр.
series	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
work_keys_str_mv	AT velikodnijdv osoblivostítenzorezistivnihvlastivostejtonkihmetalevihplívokpripružníjíplastičníjdeformacíí AT tiŝenkokv osoblivostítenzorezistivnihvlastivostejtonkihmetalevihplívokpripružníjíplastičníjdeformacíí AT procenkoíû osoblivostítenzorezistivnihvlastivostejtonkihmetalevihplívokpripružníjíplastičníjdeformacíí
first_indexed	2025-07-05T23:01:04Z
last_indexed	2025-07-05T23:01:04Z
_version_	1836849786668449792
fulltext	617 PACS numbers: 62.23.Kn, 68.55.jd,68.60.Bs,68.65.Ac,73.50.Lw,73.61.At, 81.15.Ef Особливості тензорезистивних властивостей тонких металевих плівок при пружній і пластичній деформації Д. В. Великодний, К. В. Тищенко, І. Ю. Проценко Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова, 2, 40007 Суми, Україна Представлено результати експериментальних досліджень тензорезистив- ного ефекту в одношарових плівках і дво- та тришарових плівкових систе- мах на основі Cr і Cu або Fe та Pd і Gd в інтервалі дводеформації Δε1 = 0—1% і Δε2 = 0—2%. Проаналізовано залежність межі переходу від пружньої до пластичної деформації в досліджуваних плівках від товщини та концент- рації компонентів у багатошарових плівкових системах. Встановлено, що пластична деформація в одному з шарів плівкової системи може викликати аналогічну деформацію у всій плівковій системі, навіть якщо для інших шарів діяпазон деформації ще не досягнув межі переходу пружня— пластична деформація. The results of experimental studies of tensoresistive effect in single-layer films and two- and three-layer film systems based on Cr and Cu or Fe and Pd and Gd in intervals of two-deformation occurrence, Δε1 = 0—1% і Δε2 = 0—2%, are presented. The dependence of the limit of transition from elastic-to-plastic deformation in the studied films on thickness and concentration of components in the multilayer film systems is analysed. As revealed, the plastic deformation in one of the film-system layers can cause similar deformation in the entire film system, even if, for other components, the strain range does not reach the limit of the elastic—plastic deformation transition. Представлены результаты экспериментальных исследований тензорези- стивного эффекта в однослойных плёнках и двух- и трёхслойных плёноч- ных системах на основе Cr и Cu или Fe и Pd и Gd в интервале двудеформа- ции Δε1 = 0—1% и Δε2 = 0—2%. Проанализирована зависимость границы пе- рехода от упругой к пластической деформации в исследуемых плёнках от толщины и концентрации компонентов в многослойных плёночных систе- мах. Установлено, что пластическая деформация одного из слоёв плёноч- ной системы вызывает аналогичную деформацию во всей плёночной систе- ме, даже если для других слоёв диапазон деформации ещё не достиг грани- цы перехода упругая—пластическая деформация. Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies 2011, т. 9, № 3, сс. 617—624 © 2011 ІМФ (Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України) Надруковано в Україні. Фотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 618 Д. В. ВЕЛИКОДНИЙ, К. В. ТИЩЕНКО, І. Ю. ПРОЦЕНКО Ключові слова: плівкові системи, тензоефект, пружня і пластична де- формація, деформація переходу, коефіцієнт тензочутливости. (Отримано 7 липня 2011 р.) 1. ВСТУП Значна увага дослідників до тонкоплівкових матеріялів обумовлена можливостями їх практичного застосування для створення чутли- вих елементів сенсорів неелектричних величин з покращеними ха- рактеристиками [1—3]. Дослідження останніх років [4—7] відобра- жають тенденцію пошуку різних матеріялів з покращеними тензо- резистивними характеристиками і, зокрема, з підвищеною термос- тійкістю, більшою величиною коефіцієнта тензочутливости (КТ) і інтервалу пружньої деформації та лінійністю робочих характерис- тик. У зв’язку з цим вивчення механічних термо- і тензорезистив- них, магнеторезистивних, оптичних та інших властивостей тонких плівок залишається актуальними і на даний час (див., наприклад, [8], [11—14]). Маловивченими залишаються питання, пов’язані з механізмом пластичної деформації та впливом на значення межі переходу від пружньої до пластичної деформації таких параметрів як товщина плівок, концентраційні співвідношення компонентів плівкових систем та ступінь дисперсности плівки. 2. МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТУ Конденсація плівкових матеріялів Cu, Cr, Gd, Pd та Fe, а також до- слідження їх тензорезистивних властивостей виконувалися у ваку- умній камері устави ВУП-5М (ступінь вакууму ≅ 10 −4 Па) з викорис- танням сучасних засобів автоматизації фізичного експерименту – комп’ютеризованої системи збору даних та управління експериме- нтом, що більш детально описано в роботах [12—14]). Це дало мож- ливість одержати принципово нові експериментальні дані, в тому числі, дослідити зміну значень миттєвого (γм = 1 i i li dR R dε ) та середньо- го (γ) КТ при великій кількості деформаційних циклів. Як відміча- лося в роботах [12, 13] величина γ залежить від номера циклю «на- вантаження—зняття навантаження» і, починаючи з V—VII дефор- маційного циклів виходить на насиченість. Саме тому, як найбільш характерні, в роботі наводяться графіки залежности γм від ε для першого та останнього деформаційних циклів. Кристалічна струк- тура вивчалася методами електронної мікроскопії та електроно- графії (прилад ПЕМ-125К). ТЕН 3. РЕЗУ Нами ви кових ма лідженн ґратниц вщини з ють двоф Одношар маційни нувався рмації Δ відмінні нтаженн пояснює ний пово дефектів Рис. 1. За для плівк ційних ци НЗОРЕЗИСТИ ЛЬТАТИ Т иконано до атеріялів н ня вказуют ю, яка від знаходятьс фазний скл рові плівки их залежно розрахуно Δε = 0—1% ість I дефо ня» в діяпа ється проті оріт зерен, в кристаліч а в алежність Δ ки Cr(30 нм иклів. ИВНІ ВЛАСТИ ТА ЇХ ОБГ ослідження на основі C ть на те, що повідає ма ся в аморфн лад a-Gd + G и. На рису остей для п ок залежно та Δε = 0— рмаційног азоні дефо іканням рі , мікропла чної будов а ΔR/R, γ і R в м)/П. Римсь ИВОСТІ ТОН ГОВОРЕН я тензорез Cr і Cu або F о плівки C асивним зр ному стані GdH2. унках 1−3 н плівок Cr, остей γ від 2%. Особл го циклю « ормацій Δε ізних рела астична деф и та сторон від ε для Δε ькими цифр НКИХ МЕТАЛ НЯ истивних Fe та Pd і G Cr, Fe і Pd м разкам, а п і (а-Gd), а наведені се Gd і Pd, на д ε для дво ливість дан «навантаж ε = 0—1% в аксаційних формація, нніх атомі 1 = 0—1% (а рами познач ЛЕВИХ ПЛІВ властивост Gd. Структ мають кри плівки Gd м відносно т ерії типови а основі як ох інтервал них залежн ження—знят від подаль х процесів перерозпо в). При по б г , б) і Δε2 = 0 чені номера ВОК 619 тей плів- турні дос- исталічну малої то- товсті ма- их дефор- ких вико- лів дефо- ностей – ття нава- ьших, що (частин- оділ і рух одальших 0—2% (в, г) а деформа- 620 циклях тивостей Значн становит ції виявл формаці товщини ми дефор залежно з’являю роґвинта сутні в о Слід з результа тор, яки ня/пласт вже не м деформа Рис. 2. За для плівк Д. В. ВЕЛИ спостеріга й плівкови ний інтерес ть саме I д ляється ме ії. При цьо и плівки, з рмації свід ости та зал ться в обл а на кожні бласті пру зазначити, атів пов’яза й раніше л тична дефо може, без ур ація, висту алежність Δ ки а-Gd + Gd ИКОДНИЙ, К ається певн х систем. с при дослі еформацій еханізм пе ому величи зменшуючи дчить не ті лежности асті пласт ій поділці жньої дефо що певні ано з тим, щ лишався по ормація. Т рахування пати в рол а в ΔR/R, γ і R в dH2(75)/П. К. В. ТИЩЕН на стабіліз дженні тен йний цикл ереходу від ина дефор ись з товщ ільки змін γ і R від тичної дефо (через 0,0 ормації. труднощі що на вели оза увагою, Тому γ при я величини лі узагальн від ε для Δε НКО, І. Ю. П зація тензо нзорезисти ь, оскільки д пружньо мації пере щиною. Про а кута нах ε, а й по ормації пі 5% деформ при інтерп ичну γ почи , а саме, ме и певній ве и переходу еної харак 1 = 0—1% (а РОЦЕНКО орезистивн ивних влас и при його ї до пласти еходу зале о перехід м илу дефор оява сходи д час зупи мації) на 1 претації од инає вплив ежа перехо еличині де пружня/пл теристики б г , б) і Δε2 = 0 них влас- стивостей о реаліза- ичної де- ежить від між типа- рмаційної инок, що инок мік- 10 с і від- держаних вати фак- оду пруж- еформації ластична и тензоре- 0—2% (в, г) ТЕН зистивни ктним бу γ при за дати узаг Плівков з типови зробити залежит зі збільш ности. Напри від пруж нюватис (хоча заз за межа зменшує в табл. 1 плівково діяпазон Рис. 3. За для плівк НЗОРЕЗИСТИ их властив уде порівня агальній де гальнену х і системи н их залежн відповідн ть від загал шенням кон иклад, у пл жньої (кваз ся в межах значимо, щ ами 2% де ється зі збі 1. У той же ої системи ні деформа в алежність Δ ки Pd(30)/П ИВНІ ВЛАСТИ востей мате яння γ для еформації характерис на основі C остей для ий виснов льної товщ нцентрації лівковій си зипружньо х від 0,4 до що для плів еформації) ільшенням час межа Fe/Cr/П ( ацій від 0,1 а в ΔR/R, γ і R в П. ИВОСТІ ТОН еріялу. Від я областей п Δε = 0—1% стику дослі Cr і Cu або зазначени вок, що дія щини плівк ї атомів пл истемі Cu/ ої) до плас о 1,5% зал вки Cu дан ). Значенн м товщини переходу д (рис. 5) зн 15 до 0,4% від ε для Δε НКИХ МЕТАЛ дповідно до пружньої д % та Δε = 0 іджуваних Fe та Pd/G их плівков япазон пру кової систе лівки з мен /Cr/П (рис стичної деф лежно від т на межа пе ня величин шару Cr, щ до пластич аходиться % і збільшу 1 = 0—1% (а ЛЕВИХ ПЛІВ о цього біл деформації 0—2%, що процесів. Gd/Pd/П. В вих систем ужньої деф ми та змен ншою меже с. 4) межа п формації м товщини п ереходу зна ни цього п що проілю чної деформ в значно ується зі з б г , б) і Δε2 = 0 ВОК 621 льш коре- ї, а також дозволяє Виходячи м, можна формації ншується ею пруж- переходу може змі- плівки Cr аходится переходу юстровано мації для вужчому збільшен- 0—2% (в, г) 622 ням конц До осо Cu/Cr мо більшост ніж при мікропл одна одн ропласти У пор Fe/Cr від перевищ Розгля висновок пружньо Gd i Cu. Рис. 4. За плівки Cu Рис. 5. За плівки Fe Д. В. ВЕЛИ центрації а обливостей ожна відне ті відрізня и наступни астичних п ну (тут мож ичних проц івнянні з дмінність щує 10%. ядаючи пл к про те, щ ої деформа У той же ч алежність Δ u(20)/Cr(30 алежність Δ e(20)/Cr(30) ИКОДНИЙ, К атомів Cr у й деформац ести те, що яється від п их циклях процесів і д жна провес цесів). одношаров γ для I деф лівкову сис що вона х ації (більш час система а ΔR/R, γ і R в 0)/П (сCu = 5 а ΔR/R, γ і R в )/П (сFe = 59 К. В. ТИЩЕН у плівковій ційних зал о I деформ подальших х), надалі деформаці сти певну а вими плівк формаційн стему Pd/G характериз ше 2%), под а має невис від ε для Δε 9 ат.%). від ε для Δε 9 ат.%). НКО, І. Ю. П й системі (т лежностей маційний ц х циклів (з спостеріга ійні криві м аналогію зі ками Fe, C ного циклю Gd/Pd/П ( зується ши дібно до од сокі значен 1 = 0—1% (а 1 = 0—1% (а РОЦЕНКО табл. 2). плівкової цикль у пер значення γ ається стаб майже пов і стабілізац Cr та двош ю від подал (рис. 6), ми ироким дія дношарови ння γ (близ б а) і Δε2 = 0—2 б а) і Δε2 = 0—2 ї системи реважній γ менше, абілізація вторюють цією мік- шаровими льших не и робимо япазоном их плівок зько 1,5— 2% (б) для 2% (б) для ТЕН 2 одиниц Межа рективи збільшує Рис. 6. За для плівк ТАБЛИЦ формація ці Cu/Cr/ Плів Cu Cu( Cu( Cu( Cu( Cu( Cu( Cu( НЗОРЕЗИСТИ ць). переходу в характе ється товщ алежність Δ ки Pd(9)/a-G ЦЯ 1. Залеж я і пружніх /П. вкова систе (20)/Cr(5)/П (40)/Cr(10)/ (25)/Cr(15)/ (20)/Cr(15)/ (20)/Cr(20)/ (20)/Cr(30)/ (20)/Cr(35)/ (20)/Cr(45)/ ИВНІ ВЛАСТИ пружня/п р тензорез щина плівк а в R/R, γ і R в Gd(19)/Pd(4 жність інтер модулів від ема П /П /П /П /П /П /П /П ИВОСТІ ТОН пластична зистивних кової сист від ε для Δε 4)/П (сPd = 6 рвалу межі п д концентра сCr, ат.% 20 23 36 41 50 59 63 69 НКИХ МЕТАЛ деформац властивос еми, що п 1 = 0—1% (а 61 ат.%). переходу пр ації атомів C % ЛЕВИХ ПЛІВ ія вносить тей. З одно повинно ви б г , б) і Δε2 = 0 ружня/плас Cr у двошар εпер, % 1,30 1,20 0,85 0,75 0,60 0,50 0,45 0,40 ВОК 623 ь свої ко- ого боку, икликати 0—2% (в, г) стична де- ровій плів- % 0 0 5 5 0 0 5 0 624 Д. В. ВЕЛИКОДНИЙ, К. В. ТИЩЕНКО, І. Ю. ПРОЦЕНКО зменшення величини середнього коефіцієнта тензочутливости, від- повідно з розмірними залежностями для плівкових матеріялів, з іншого боку – перехід до пластичної деформації при менших зна- ченнях ε призводить до збільшення середнього значення величини КТ. Автори виражають подяку студ. З. М. Макусі за допомогу при ви- конанні експериментів. Роботу виконано в рамках бюджетної тематики при фінансовій підтримці МОНМС України. ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА 1. C. P. O. Treutler, Sens. Actuators A, 91: 2(2001). 2. G. Rieger, K. Ludwig, J. Hauch, and W. Clemens, Sens. Actuators A, 91: 7 (2001). 3. A. V. Amor, T. Budde, and H. H. Gatzen, Sens. Actuators A, 129: 41 (2006). 4. A. Yamamoto and T. Tsutsumoto, Diamond Relat. Mater., 13: 863 (2004). 5. G.-S. Chung, Sens. Actuat. A, 135: 355 (2007). 6. B. Fu and L. Gao, Scripta Mater., 55: 521 (2006). 7. J. Cao, Q. Wang, and H. Dai, Phys. Rev. Lett., 90: 157 (2003). 8. Л. В. Однодворець, С. І. Проценко, А. М. Чорноус, І. Ю.Проценко, Успехи физ. мет., 8, № 2: 109 (2007). 9. H.-J. Lee, P. Zhang, and J. C. Bravman., J. Appl. Phys., 93: 1443 (2003). 10. S. P. Lacour, S. Wagner, Z. Huang, and Z. Suo., Appl. Phys. Lett., 82: 2404 (2003). 11. Є. О. Забіла, І. Ю. Проценко, УФЖ, 50: 729 (2005). 12. Д. В. Великодний, С. І. Проценко, І. Ю. Проценко, Металлофиз. новейшие технол., 30: 1659 (2008). 13. S. I. Protsenko, D. V. Velykodnyi, V. A. Keraj, M. S. Desai, C. J. Panchal, and I. Yu. Protsenko, J. Mater. Sci., 44: 4905 (2009). 14. И. П. Бурык, Д. В. Великодный, Л. В. Однодворец, И. Е. Проценко, Е. П. Ткач, ЖТФ, 81: 331 (2011). ТАБЛИЦЯ 2. Залежність інтервалу межі переходу пружня/пластична де- формація від концентрації атомів Cr у двошаровій плівці Fe/Cr/П. Плівкова система сCr, ат.% εпер, % Fe(70)/Cr(20)/П 0,23 0,15 Fe(50)/Cr(30)/П 0,37 0,25 Fe(45)/Cr(30)/П 0,40 0,30 Fe(40)/Cr(30)/П 0,43 0,30 Fe(20)/Cr(30)/П 0,59 0,40

Особливості тензорезистивних властивостей тонких металевих плівок при пружній і пластичній деформації

Institution

Ähnliche Einträge