Роль внутренних механических напряжений в формировании деформационных характеристик поликристаллических пленок р-(Bi0,5Sb0,5)2Tе3

Приведены результаты исследований статических деформационных характеристик при односторонних сжатиях и растяжениях поликристаллических пленок (Bi0,5 Sb0,5)2Tе3, в которых существенны внутренние механические напряжения. Предложены некоторые способы линеаризации и симметризации этих характеристик....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автори:	Султонов, Ш., Юлдашев, Н.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2009
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/7964
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Роль внутренних механических напряжений в формировании деформационных характеристик поликристаллических пленок р-(Bi0,5Sb0,5)2Tе3 / Ш.Д. Султонов, Н.Х. Юлдашев // Физическая инженерия поверхности. — 2009. — Т. 7, № 1-2. — С. 123-129. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-7964
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-79642010-04-23T12:01:36Z Роль внутренних механических напряжений в формировании деформационных характеристик поликристаллических пленок р-(Bi0,5Sb0,5)2Tе3 Султонов, Ш. Юлдашев, Н. Приведены результаты исследований статических деформационных характеристик при односторонних сжатиях и растяжениях поликристаллических пленок (Bi0,5 Sb0,5)2Tе3, в которых существенны внутренние механические напряжения. Предложены некоторые способы линеаризации и симметризации этих характеристик. Наведено результати досліджень статичних деформаційних характеристик при односторонніх стисках і розтяганнях полікристалічних плівок (Bi0,5Sb 0,5)2Tе3, у яких істотні внутрішні механічні напруги. Запропоновано деякі способи лінеаризації й симетрізації цих характеристик. The research results of static deformation characteristics are resulted at unilateral compression and stretching polycrystalline thin films (Bi0,5Sb0,5)2Tе3 in which internal mechanical pressure are essential. Some methods of linearization and symmetrization these characteristics are proposed. 2009 Article Роль внутренних механических напряжений в формировании деформационных характеристик поликристаллических пленок р-(Bi0,5Sb0,5)2Tе3 / Ш.Д. Султонов, Н.Х. Юлдашев // Физическая инженерия поверхности. — 2009. — Т. 7, № 1-2. — С. 123-129. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1999-8074 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/7964 621.315.592 ru Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Приведены результаты исследований статических деформационных характеристик при односторонних сжатиях и растяжениях поликристаллических пленок (Bi0,5 Sb0,5)2Tе3, в которых существенны внутренние механические напряжения. Предложены некоторые способы линеаризации и симметризации этих характеристик.
format	Article
author	Султонов, Ш. Юлдашев, Н.
spellingShingle	Султонов, Ш. Юлдашев, Н. Роль внутренних механических напряжений в формировании деформационных характеристик поликристаллических пленок р-(Bi0,5Sb0,5)2Tе3
author_facet	Султонов, Ш. Юлдашев, Н.
author_sort	Султонов, Ш.
title	Роль внутренних механических напряжений в формировании деформационных характеристик поликристаллических пленок р-(Bi0,5Sb0,5)2Tе3
title_short	Роль внутренних механических напряжений в формировании деформационных характеристик поликристаллических пленок р-(Bi0,5Sb0,5)2Tе3
title_full	Роль внутренних механических напряжений в формировании деформационных характеристик поликристаллических пленок р-(Bi0,5Sb0,5)2Tе3
title_fullStr	Роль внутренних механических напряжений в формировании деформационных характеристик поликристаллических пленок р-(Bi0,5Sb0,5)2Tе3
title_full_unstemmed	Роль внутренних механических напряжений в формировании деформационных характеристик поликристаллических пленок р-(Bi0,5Sb0,5)2Tе3
title_sort	роль внутренних механических напряжений в формировании деформационных характеристик поликристаллических пленок р-(bi0,5sb0,5)2tе3
publisher	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
publishDate	2009
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/7964
citation_txt	Роль внутренних механических напряжений в формировании деформационных характеристик поликристаллических пленок р-(Bi0,5Sb0,5)2Tе3 / Ш.Д. Султонов, Н.Х. Юлдашев // Физическая инженерия поверхности. — 2009. — Т. 7, № 1-2. — С. 123-129. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT sultonovš rolʹvnutrennihmehaničeskihnaprâženijvformirovaniideformacionnyhharakteristikpolikristalličeskihplenokrbi05sb052te3 AT ûldaševn rolʹvnutrennihmehaničeskihnaprâženijvformirovaniideformacionnyhharakteristikpolikristalličeskihplenokrbi05sb052te3
first_indexed	2025-07-02T10:44:08Z
last_indexed	2025-07-02T10:44:08Z
_version_	1836531631949611008
fulltext	ФІП ФИП PSE, 2009, т. 7, № 1-2, vol. 7, No. 1-2 123 Одной из важных задач полупроводнико- вой тензометрии является изготовление тен- зодатчиков с линейной и симметричной де- формационной характеристикой (ДХ). В за- висимости от причины возникновения нели- нейности ДХ ее компенсируют определен- ными методами. Асимметричность ДХ пле- ночныхполупроводниковых тензорезисто- ров, скорей всего, связана с внутренними ме- ханическими напряжениями (ВМН) в плен- ках, которые малоизучены. В настоящей рабо- те приводятся результаты исследований ста- тической ДХ поликристаллических пленок (Bi0,5Sb0,5)2Tе3, в которых существенны струк- турно-технологические ВМН, а также пред- лагается некоторые способы линеаризации и симметризации этих характеристик. Известно [1, 2], что ДХ полупроводниковых тензочувствительных пленок (Bi0,5Sb0,5)2Tе3 ученных термовакуумным испарением на на- гретые подложки несимметричны, а для пле- нок на полиимиде ПМ-I и на оксидированном дюралюминии еще и сильно нелинейны при деформациях сжатия. Эти особенности пъе- зосопротивления не наблюдаются в моно- кристаллах и, естественно, они в тонких по- ликристаллических пленках связаны с ВМН. Заведомо ВМН в неоднородных пленочных структурах из многокомпонентных соедине- ний, таких как, (BiхSb1-х)2Tе3, обусловлены главным образом двумя источниками [3]: 1. Наличие структурных несовершенств типа дислокаций, пор, границ кристалличес- ких зерен, изменения химического и фазового составов по толщине или объему пленки. 2. Различие термических коэффициентов линейных и объемных расширений материа- лов пленки αпл и подложки αпод, а также их межатомных расстояний. В процессе роста пленки вероятность об- разования краевых, винтовых дислокаций и двойников определяется в основном материа- лом и температурой подложки, скоростью на- пыления, величиной температурного гради- ента в направлении роста и степенью откло- нения от стехиометрического состава для мо- лекулярных пучков. Любое несогласование скорости роста, теплоты кристаллизации и условий теплоотвода, а также гетерогенные образования находят свои отражения в коли- честве тепловой энергии, запасенной в соот- ветствующих неоднородностях, приводящие, в конечном счете, к образованию ВМН. Боль- шие ВМН возникают также и при охлажде- нии пленочной структуры, если коэффициен- ты тепловых расширений веществ пленки и подложки, а также их постоянные решетки заметно отличаются друг от друга и приводят к увеличению плотности дислокаций, обра- зованию микротрещин в пленке. Здесь далеко не последнюю роль играет также ВМН, воз- никающие из-за поверхностных натяжений пленки, обусловленные межмолекулярными силами. Любая пленка, выращенная на раз- нородной подложке методом вакуумного тер- мического испарения многокомпонентных соединений, особенно разлагающихся при испарении, находится в деформированном состоянии под действием ВМН. Исходное механическое состояние свежеприготовлен- ной тензочувствительной пленки описывает- УДК 621.315.592 РОЛЬ ВНУТРЕННИХ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ФОРМИРОВАНИИ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК р-(Bi0,5Sb0,5)2Tе3 Ш.Д. Султонов, Н.Х. Юлдашев Ферганский политехнический институт Узбекистан Поступила в редакцию 09.04.2009 Приведены результаты исследований статических деформационных характеристик при одно- сторонних сжатиях и растяжениях поликристаллических пленок (Bi0,5 Sb0,5)2Tе3, в которых су- щественны внутренние механические напряжения. Предложены некоторые способы линеа- ризации и симметризации этих характеристик. ФІП ФИП PSE, 2009, т. 7, № 1-2, vol. 7, No. 1-2124 РОЛЬ ВНУТРЕННИХ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ФОРМИРОВАНИИ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ... ся некоторым начальным значением относи- тельной деформации ε0, обусловленной ВМН Р0 и, тем самым, определяющейся величиной отклонения механического состояния пленки от равновесного. Величина ε0 по существу состоит из двух слагаемых ε0 = ε′0 + ε″0, где ε′0, как и в случае массивных поликрис- таллических образцов, обусловлена объем- ными и поверхностными неоднородностями, пористостью и зернистостью, возникающих в непосредственном процессе роста пленки, а также поверхностными натяжениями, а ε″0 – различием термических коэффициентов расширения αпл и αпод (а также несоответст- вием их постоянных решеток). Заметим, что коэффициент α для Вi2Te3 при комнатной тем- пературе имеет значение αпл= 13,8⋅10–6 К–1, для дюралюминия – αпод = 23⋅10–6 К–1, а для полиимида ПМ-1 – αпод = (50 ÷ 63)⋅10–6 К–1. Второе слагаемое в (1), отражающее наличие подложки и ее вклад в формировании ВМН тонкой пленки, по существу, делает послед- ней качественно отличным от массивного поликристалла тензочувствительным элемен- том. Для тонких пленок влияние ε″0 на тензо- резистивные свойства может быть очень су- щественным, порой определяющим, а с уве- личением толщины или объема, естественно вклад ε′0 в ε0 монотонно растет. Величина ε″0 может быть как положительной, так и отри- цательной. Поэтому в зависимости от мате- риалов конденсата и подложки, а также тех- нологических факторов предварительная де- формация ε0 пленки (при отсутствии внеш- них воздействий), следовательно, и ее ВМН P0, ведут себя сложным образом не только по значениям, но и по знакам. Франк и Ван-дер-Мерве [4] рассчитали величину ε0 для эпитаксиальной монокрис- таллической пленки, предполагая, что по- следняя будет частично деформироваться, чтобы уменьшить несоответствие между па- раметрами своей решетки и решетки под- ложки, а остающиеся после этого несоот- ветствия “принимает на себя” возникающая сетка приграничных дислокаций. Следуя [4], ВМН условимся считать сжимающими, если пленка как бы стремится расшириться парал- лельно поверхности. В этом случае знаки ВМН и ε0, считаем отрицательной (P0, ε0 < 0). Наоборот, знак ВМН, под действием которых пленка находится в растянутом состоянии, принимаем за положительный (P0, ε0 < 0). Оп- ределяя величины ε0 и P0 в отдельности из соответствующих экспериментов можно оце- нить “эффективный модуль Юнга” Eэфф = Е0 = \|P0/ε0\| характеризующий упругое состояние свеже- приготовленной пленки как квазиоднород- ной сплошной среды. Естественно, величина Е0 сильно зависит от технологии получения пленочной структуры, дополнительной ее об- работки и влияния окружающей среды [5, 6]. Поскольку пьезорезистивный эффект есть проявление электромеханического отклика полупроводника на внешнее механическое воздействие, то очевидно, что значение и ха- рактер протекания этого эффекта непосредст- венно зависит от исходного упругого состоя- ния образца. Поэтому естественно ожидать, что наличие ВМН в тонких пленках и массив- ных поликристаллах, порой определяющим образом, влияет на их тензорезистивные свойства. Многочисленные исследования де- формационных характеристик пленок из раз- личных соединений показали [2], что во всех пленках, обладающих аномально большим коэффициентом тензочувствительностью (КТЧ, К ≥ 103 ÷ 104), обнаруживаются боль- шие ВМН, достигающие в отдельных случаях порядка ε0 ≈ 10–3 отн. ед. Интересно заметить, что последние ярко отражаются в резкой асимметричности и нелинейности деформа- ционной характеристики при одной из двух односторонних деформаций разного знака [6]. Опыт также показывает, что знак ВМН в исследованных нами пленках совпадает все- гда со знаком той деформации, при которой наблюдается более ранняя и сильная нели- нейность деформационной характеристики данной пленки. Большие ВМН, особенно в пленках с ано- мально высоким КТЧ, с течением времени вызывает необратимые внутренние структур- ные превращения в пленках, что приводит к релаксации исходного деформированного состояния, а значить и к релаксации величи- ны ε0. Такая деградация упругого состояния тензочувствительной пленки отражается и в ФІП ФИП PSE, 2009, т. 7, № 1-2, vol. 7, No. 1-2 125 ее статических деформационных характерис- тиках, в изменении КТЧ во времени. Чтобы избавиться от такого нежелательного эффек- та, свежеприготовленные тензочувствитель- ные пленки, подвергают термической обра- ботке, лазерному отжигу и другим дополни- тельным обработкам, которые частично сни- мают ВМН, связанного в основном, с внут- ренней деформацией ε′0. Однако ВМН, от- ветственное за ε″0, а значить нелинейность и несимметричность деформационной харак- теристики пленки полностью этими допол- нительными обработками не устраняется. Для этой цели мы использовали метод пред- варительной деформации (ПД), суть которого заключается в следующем. Сначала необхо- димо определить знаки и величины ВМН в исследуемой пленке, полученной обычным методом, для чего снимают ее ДХ при нагруз- ках одностороннего сжатия и растяжения, откуда определяется знак ВМН. Затем в зави- симости от знака и величины ВМН повтор- но получают пленки напылением на предва- рительно деформированной, определенным образом, подложке. Если, например, до на- пыления к подложке приложена сжимающая сила, то когда она снимается после образова- ния пленки, последняя приводят в искусст- венно наведенное состояние растяжения. Очевидно, что ПД растяжения ε* > 0 может в той или иной степени компенсировать де- формацию сжатия в пленке, обусловленную ВМН сжатия (P0, ε0 < 0). При этом главная цель состоит в выборе условия ε* = –ε0 или P* = –P0, когда ВМН полностью компенсируется на- пряжением, созданным ПД пленки. Для за- данных значений температуры подложки, скорости конденсации пленки и других тех- нологических параметров изменив величину ПД можно добиться того, что ВМН (P0) будет компенсироваться механическим напряже- нием предварительной деформации (P). В результате изготовленный таким образом тензорезистор будет практически одинаково реагировать на последующие деформации растяжения и сжатия, т.е. деформационная характеристика будет иметь симметричный вид. Предварительная деформация подложек осуществлялась на приборе, одна из воз- можных конструкций которого показана на рис. 1. Подложка – 2, крепилась на вогнутом подложкодержателе – 4 так, чтобы между ними осуществлялся хороший тепловой кон- такт, и она могла быть равномерно нагретой от нагревателя – 3. При этом, вогнутая по- верхность держателя позволяла изгибать под- ложку толщиной d, напрягая ее до необходи- мой величины, на которую наносилась тензо- чувствительная пленка – 1 из (Bi0,5Sb0,5)2Te3. На рабочий участок подложки действовал по- стоянный изгибающий момент, который вы- зывал равномерную деформацию односто- роннего сжатия рабочего участка длиной R. Эту деформацию определяли по величине прогиба y в середине пластинки по формуле: yd 2 4 � =ε . Когда подложка с нанесенной на нее плен- кой освобождается от конструкции, то они приходят к исходному недеформированному состоянию, а пленка уже испытывает дефор- мацию ε = –ε, равную по величине, но обрат- ную по знаку, предварительной деформации подложки. В наших экспериментах значение ПД ε* в зависимости от стрелы прогиба могло изме- няться в пределах от 0,5⋅10–5 до 2,0⋅10–3 отн. ед. Значение напряжения, созданного в плен- ке ПД подложки, рассчитали исходя из конст- рукции прибора дополнительным экспери- ментом в пределах упругих деформаций. Для исследования статических деформа- ционных характеристик были изготовлены образцы, как на нейтральных, так и на пред- варительно деформированных подложках из Рис. 1. Схема конструкции для создания предвари- тельной деформации сжатия (растяжения) в пленке и подложке. 1 – пленка, 2 – подложка, 3 – нагреватель, 4 – подложкодержатель. Ш.Д. СУЛТОНОВ, Н.Х. ЮЛДАШЕВ ФІП ФИП PSE, 2009, т. 7, № 1-2, vol. 7, No. 1-2126 РОЛЬ ВНУТРЕННИХ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ФОРМИРОВАНИИ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ... оксидированного дюралюминия. Одновре- менно напылялись 4 пленки с различным уро- внем предварительной деформации и 2 кон- трольные пленки без деформации подложки. Температура подложек для каждой партии была постоянной и контролировалась хро- мель-алюмелевой термопарой. Внутренние напряжения исследовались в пленках, кото- рые осаждались при температурах от 50 °С до 150 °С и скоростях напыления от 100 до 400 D/с. На рис. 2 приведены деформационные ха- рактеристики пленок, полученных при тем- пературах подложки ТП= 50 °С (кривая 1), 90 °С (2) и 120 °С (3) без ПД со скоростью напыления W = 200 D/с. Видно, что все кри- вые несимметричны и обнаруживают нели- нейности в области деформации сжатия. Ис- ходя из вышеизложенного заключаем, что в рассматриваемых пленках существует внут- ренние напряжения сжатия, причем значение этих напряжений наибольше в пленке с ТП = 90 °С, так как в ней степень нелиней- ности наибольшая. Из рис. 2 видно, что все пленки обладают большей тензочувсвительностью при одно- стороннем растяжении, чем при сжатии. Да- льнейшие исследования пленок, полученных на подложках с ПД показывают, что сначала с ростом уровня ПД указанная разница тен- зочувствительности монотонно уменьшается, также, как и уменьшается нелинейность и асимметричность ДХ пленок. Для каждой па- ры значений ТП и W при неизменных других технологических параметрах имеется опре- деленное значение ε, при котором нелиней- ность характеристики пленки исчезает и она принимает симметричный вид. Такая пленка в области умеренных упругих деформаций характеризуется одним и тем же значением КТЧ как при деформации одностороннего сжатия, так и при растяжениях, что является одной из главной целей данной работы. С дальнейшим ростом ПД линейность и сим- метричность деформационной характерис- тики пленок нарушается, причем нелиней- ность теперь наблюдается в области растяже- ния. Сказанное подтверждается эксперимен- тальными кривыми 1 – 6 рис. 3, для пленок полученных на подложках с одинаковой тем- пературой, равной 90 °С, однако с разными уровнями ПД: ε⋅10–3 = 0 (кривая I); –0,5 (2); –1,0 (3); –1,4 (4); –1,75 (5); –2,0 (6). На рис. 4а показаны деформационные ха- рактеристики пленок, полученных на предва- рительно деформированных подложках с уровнем деформации ε = –0,5⋅10–3 отн. ед. Кривые 1′ – 3′ соответствуют кривым 1 – 3 Рис. 2. Деформационная характеристика пленок из (Bi0,5Sb0,5)2Te3, полученных на подложках из дюралю- миния с температурами ТП = 50 °С (кривая1); 90 °С (2) и 120 °С (3) W = 200 D/c. Рис. 3. Деформационные характеристики пленок из (Bi0,5Sb0,5)2Te3, полученных на подложке из оксидиро- ванного дюралюминия с ТП = 50 °С и W = 200 D/c при различных уровнях ПД: ε* = 0 (1); –0,5⋅10–3 (2); –1⋅10–3 (3); –1,4⋅10–3 (4); –1,75⋅10–3 (5); –2⋅10-3 (6). ФІП ФИП PSE, 2009, т. 7, № 1-2, vol. 7, No. 1-2 127 на рис. 2, которые приведены пунктирными линиями, т.е. для обеих групп пленок один и тот же технологический режим получения, если не учитывать наличия ПД во втором слу- чае. Видно, что приложенная ПД растяжения ε* = 0,5⋅10–3 отн. ед. почти уже линеаризовала характеристику пленки с ТП = 50 °С и сущест- венно влияла на характеристики пленок с ТП = 90 °С и 120 °С. На рис. 4б представлены деформационные характеристики пленок с ТП = 50 °С (1) 90 °С (2) и 120 °С (3), которые получены соответст- венно при значениях ПД подложек: ε1 = –0,7⋅10–3; ε2 = –1,4⋅10–3 и ε3 = –1,8⋅10–3 отн. ед. Пунктирные кривые изображают кри- вые 1 – 3 из рис. 2. Видно, что указанные зна- чения предварительной деформации подло- жек полностью линеаризуют и симметризи- руют деформационные характеристики соот- ветствующих пленок. Отсюда можно сделать вывод, что ПД растяжения ε* 1 = 0,7⋅10–3; ε* 2 = 1,4⋅10–3; и ε* 3 = 1,8⋅10–3 отн. ед. полнос- тью компенсируют ВМН пленок из (Bi0,5Sb0,5)2Te3, полученных на подложках из оксидированного дюралюминия, нагретых до температуры ТП1 = 50 °С; ТП2 = 90 °С и ТП3 = 120 °С с одинаковой скоростью напы- ления W = 200 D/С. В дальнейшем были исследованы ВМН в пленках в зависимости от скорости напыле- ния W при неизменных температурах под- ложки. Как видно из табл. 1 значение ВМН пленок увеличивается с ростом W, также как и с ростом ТП. Это объясняется укрупнением кристаллических зерен и ростом вероятности образования дислокаций и различных объемных дефектов упаковки с увеличением скорости осаждения пленки [7]. В табл. 1 также приведены рассчитанные значения эффективного модуля Юнга Eэфф. Эта величина грубо может характеризовать упругие свойства пленки. Между Eэфф и техно- логическими параметрами (ТП, W), опреде- ляющими структуру пленки, прослеживается четкая корреляция. Безусловно, представляет интерес возможность раздельного изучения ВМН, обусловленных наличием подложки и объемных дефектов, т.е. ВМН приводящих к а) б) Рис. 4. Деформационные характеристики пленок из (Bi0,5Sb0,5)2Te3, полученных на подложках с ПД при температурах ТП = 50 °С (кривая 1), 90 °С (2) и 120 °С (3). Значение ПД для кривых 1 – 3 на рис a) одинаково и равно –0,5⋅10–3 отн. ед., а для кривых на рис. б) раз- лично: –0,7⋅0–3 (кривая 1), –1,4-10–3 (2), и –1,8⋅-10–3 (3). Пунктирные линии изображают кривые (1 – 3) из рис. 2. W = 200 D/c. № пленки ТП, °С W, D/c ε0⋅103, отн. ед. Р0⋅10–7, Па Еэф⋅10–12, Па 1 50 200 ≈0,7 ≈0,2 ≈0,3 2 70 200 1,0 0,5 0,5 3 90 200 1,4 1,1 0,8 4 120 200 1,8 1,8 1,0 5 150 200 2,0 2,4 1,2 6 90 100 0,8 0,5 0,6 7 90 150 1,1 0,9 0,8 8 90 250 1,4 1,3 0,9 9 90 300 1,5 1,5 1,0 10 90 400 1,8 2,0 1,1 Таблица 1 Ш.Д. СУЛТОНОВ, Н.Х. ЮЛДАШЕВ ФІП ФИП PSE, 2009, т. 7, № 1-2, vol. 7, No. 1-2128 РОЛЬ ВНУТРЕННИХ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ФОРМИРОВАНИИ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ... ε′0 и ε″0. При этом следует заметить, что зна- чения ε* для пленок, рассмотренных на рис. 4б, определяют ε0 = ε′0 + ε″0 = –ε. Поэтому свежеприготовленные пленки, имеющие ли- нейные и симметричные деформационные характеристики, как на рис. 4б, в дальнейшем подвергали к термическим отжигам в вакууме и на воздухе с целью снятия ВМН, связанных объемными дефектами. Оказалось, что в со- ответствии с ожиданием действительно де- формационные характеристики отожженных пленок частично делинеаризуются и десим- метризуются. Далее изучая характеристики отожженных пленок с различными уровнями ПД подложек определили те значения ε, которые в основном определяются ВМН, связанных наличием подложки, т.е. ε″0. В табл. 2 приведены значения ε′0 и ε″0, оп- ределенные описанным выше методом. Все пленки подвергались термической обработке на воздухе при температуре 125 °С в течении 4-х часов. Видно, что при низких температу- рах подложки и больших скоростях напыле- ния роль объемных дефектов в формирова- нии пленок становится существенной. Если учитывать, что после любой термообработки ВМН, связанные объемными дефектами, ни- когда полностью не исчезают, то очевидно, что результаты табл. 2 являются грубыми приближениями: величина ε′0 занижена и на- оборот, ε″0 – завышена. На рис. 5 приведена зависимость КТЧ пленок (Bi0,5Sb0,5)2Tе3, осажденных со ско- ростью W = 200 D/с на нейтральные (кривые 1, 2) и предварительно деформированные (3) подложки из оксидированного дюралюми- ния, от температуры подложки. Видно, что для пленок на нейтральных подложках КТЧ при деформациях растяжения и сжатия почти в два раза отличаются при любых ТП. Кривая 3 описывает зависимость К(ТП) для пленок с линеаризованными и симметризованными деформационными характеристиками, полу- ченных на подложках с предварительной де- формацией и путем дополнительной терми- ческой обработкой на воздухе при темпера- туре ТП = 125 °С в течении 4-х часов. ВЫВОДЫ В заключение заметим, что свежеприготов- ленные пленки (Bi0,5Sb0,5)2Tе3 обладают су- щественным гистерезисом ДХ при цикличе- ских нагружениях и могут быть использо- ваны как датчики накопления усталостных повреждений. После термической обработки параметры исследованных пленок всегда стабилизировались и гистерезис КТЧ своди- лись до минимума. Предложенные здесь ме- тоды можно применять для изготовления пле- ночных тензорезисторов с линейными и сим- Таблица 2 № пленки ТП, °С W, D/c ε′0⋅103, отн. ед. ε″0⋅103, отн. ед. 1 50 200 0,2 0,5 2 70 200 0,2 0,8 3 90 200 0,4 1,0 4 120 200 0,5 1,3 5 150 200 0,6 1,4 6 90 100 0,1 0,7 7 90 150 0,2 0,9 8 90 250 0,4 1,0 9 90 300 0,5 0,9 10 90 400 0,9 0,9 Примечание: Здесь величина ε″0 принята равной ε0 для пленок, подверженных термо- обработке, а величина ε′0 рассчитана как раз- ница величины ε0 из табл. 1 и ε″0. Рис. 5. Зависимость коэффициента тензочувствитель- ности пленок (Bi0,5Sb0,5)2Te3 от температуры подложки. Кривые 1 и 2 сняты при деформациях растяжения и сжатия, у пленок на нейтральных подложках, а кривая 3 – у пленок, полученных на подложках с предварите- льной деформацией. W = 200 D/c. ФІП ФИП PSE, 2009, т. 7, № 1-2, vol. 7, No. 1-2 129 метричными ДХ из других полупроводни- ковых материалов. ЛИТЕРАТУРА 1. Абдуллаев Э.А., Юлдашев Н.Х. Эффект пьезосопротивления в халькогенидах свинца и висмута. Часть I. – Ташкент.: Фан, 1989. – 182 с. 2. Абдуллаев Э.А., Султонов Ш.Д., Юлда- шев Н.Х. Эффект пьезосопротивления в халь- когенидах свинца и висмута. Часть II. – Фергана: Фаргона, 2006. – 118 с. 3. Гольцман Б.М., Комиссарчик М.Г., Леон- тьев П.А. Исследование напряжений I и II ро- да в пленках твердых растворов Bi2Sb2Tе3. В кн. “Физика и технология тонких пленок сло- жных полупроводников”. – Ужгород, 1975. – 178 с. 4. Метьюз Дж. У. Монокристаллические плен- ки, полученные испарением в вакууме. В кн. “Физика и технология тонких пленок” – М.: Мир, 1970. – С. 167-227. THE ROLE OF INTERNAL MECHANICAL PRESSURES IN FORMATION OF DEFORMATION CHARACTERISTICS POLYCRYSTALLINE THIN FILMS р-(Bi0,5Sb0,5)2Tе3 Sh.D. Sultonov, N.Kh. Yuldashev The research results of static deformation charac- teristics are resulted at unilateral compression and stretching polycrystalline thin films (Bi0,5Sb0,5)2Tе3 in which internal mechanical pressure are essential. Some methods of linearization and symmetrization these characteristics are proposed. 5. Атакулов Б., Абдуллаев Э.А., Ахмедов М.М., Юлдашев Н.Х. Получение и исследование состава, структуры и тензометрических свойств полупроводниковых пленок (BiхSbх)2Tе3//Рус. Деп. в ВИНИТИ Дек. 1986. № 10985. 6. Султонов Ш.Д., Юлдашев Н.Х. Статические деформационные характеристики поликрис- таллических пленок (Bi0,5Sb0,5)2Tе3 с учетом внутренних механических напряжений// Материалы 16 межд. конференции “Совре- менные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики”, Ялта, Крым (Украина). 2008. 7. Каримов М.А., Юлдашев Н.Х. Роль границ раздела зерен в люкс-амперной характеристи- ке поликристаллической пленки твердого раствора CdSexS1-x//Поверхность. Рентгеновс- кие синхротронные и нейтронные исследо- вания. – 2006. – № 5. – С.88-93. РОЛЬ ВНУТРІШНІХ МЕХАНІЧНИХ НАПРУГ У ФОРМУВАННІ ДЕФОРМАЦІЙНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛІКРИСТАЛІЧНИХ ПЛІВОК р-(Bi0,5Sb0,5)2Tе3 Ш.Д. Султонов, Н.Х. Юлдашев Наведено результати досліджень статичних де- формаційних характеристик при односторонніх стисках і розтяганнях полікристалічних плівок (Bi0,5Sb 0,5)2Tе3, у яких істотні внутрішні механічні напруги. Запропоновано деякі способи лінеари- зації й симетрізації цих характеристик. Ш.Д. СУЛТОНОВ, Н.Х. ЮЛДАШЕВ

Роль внутренних механических напряжений в формировании деформационных характеристик поликристаллических пленок р-(Bi0,5Sb0,5)2Tе3

Репозитарії

Схожі ресурси