CC BY
5УДК 537.86.029
Технические науки
Иванов Роман Андреевич, магистрант 2 курс, факультет «Радиофизика» КФУ, Физико-технический институт, Россия, Республика Крым,
г. Симферополь
Морозов Святослав Игоревич, магистрант 2 курс, факультет «Радиофизика» КФУ, Физико-технический институт, Россия, Республика Крым,
г. Симферополь
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МДС НА
ПОЛИМЕРНЫХ ПОДЛОЖКАХ
Аннотация: Статья посвящена исследованию электродинамических свойств металлодиэлектрических структур на полимерных подложках с нанометровым проводящим покрытием. Проведены сравнительные измерения электродинамических свойств на частоте 10 Ггц, при толщинах 1-10 нм. с диэлектрической подложкой из лавсана и фторопласта. Результаты исследований показали способность эффективного взаимодействия металлодиэлектрических структур с СВЧ электромагнитным полем. Так же был проведен анализ полученных экспериментальных данных.
Ключевые слова: металлодиэлектрическая структура,
электродинамические свойства, оптические коэффициенты, волновод, нанометровые пленки, электромагнитное поле.
Annotation: The article is devoted to the study of the electrodynamic properties of metal-dielectric structures on polymer substrates with a nanometer conductive coating. Comparative measurements of electrodynamic properties at a frequency of 10 GHz, at thicknesses of 1-10 nm, were carried out. with a dielectric substrate made of Dacron and fluoroplast. The results of the research showed the ability of effective interaction of metal-dielectric structures with a microwave
electromagnetic field. The analysis of the obtained experimental data was also carried out.
Keywords: metal-dielectric structure, electrodynamic properties, optical coefficients, waveguide, nanometer films, electromagnetic field.
Современная электронная аппаратура базируется на использовании пленочных структур. Активные полупроводниковые приборы (транзисторы, диоды и т.д.) используют полупроводниковые пленки с различными характеристиками. К ним подводится питание и сигналы через посредство проводящих пленок, а в качестве разделительных слоев используются диэлектрические пленки. В современных интегральных микросхемах (ИМС) активные микроструктурные элементы (МСЭ) элементы расположены на кристалле (подложке), а соединительные проводящие структуры располагаются над ними слоями, разделенными диэлектрическими пленками. Таких проводящих слоев в ИМС может быть более десяти. Составной частью полупроводниковых приборов на подложке являются контакты - омические и с потенциальным барьером [1; 3; 5].
В технологическом цикле практически исключен выход ИМС из строя, т.е. при изготовлении ИМС они все удовлетворяют требованиям выходного контроля. В эксплуатационный период ИМС и полупроводниковые приборы могут подвергаться внешним воздействиям электромагнитных полей (ЭМП), что приводит к дополнительным напряжениям в цепях, пробою элементов на кристалле и, в итоге, к отказу в работе микросхем.
Таким образом, изучение электродинамических свойств металлодиэлектрических структур (МДС) на полимерных подложках является актуальным вопросом.
Целью исследования является изучение электродинамических свойств МДС на полимерных подложках в волноводных трактах, которые представляют собой оптические коэффициенты прохождения (Т), отражения (R) и поглощения (L).
Объектом исследований являются процессы поглощения и отражения электромагнитных волн в нанометровых проводящих плёнках МДС на полимерных подложках. В качестве подложек использовался лавсан и фторопласт.
Измерения проводились на частоте 10, ГГц, площадь образцов составляла 5х5 мм. МДС были получены методом ионного напыления [2; 4; 6]. Исследуемые образцы устанавливались посредине волновода перпендикулярно его оси. Чтобы проанализировать результаты измерений электродинамических характеристик МДС, было решено сравнительно измерить также характеристики для образцов из алюминия таких же размеров.
На рисунках 1-3 представлены зависимости ^ R, L от толщины проводящей пленки из алюминия для МДС с подложками из лавсана и фторопласта на частоте 10 ГГц.
пленки алюминия
пленки алюминия
пленки алюминия
Значения ослабления однозначно связаны с коэффициентом прохождения Т и через баланс мощностей с коэффициентом поглощения L. Зависимости Т и L от толщины пленки дают информацию о толщинах пленок, при которых происходит преобразование энергии электромагнитных волн в энергию акустических волн. Из рисунка 3 видно, что при толщинах менее 10 нм для
МДС с пленкой из алюминия заметен рост поглощения. Сравнение зависимостей, приведенных на рисунке 3 показывает, что преобразование энергии электромагнитной волны в энергию акустических волн как для МДС с лавсановыми подложками, так и МДС с подложкой из фторопласта практически одинаковые. То есть этот физический процесс не зависит от материала подложки.
Сравнивая отражающие свойства МДС рисунок 2 можно утверждать, что они как для фторопластовых, так и для лавсановых подложек почти одинаковы при той же толщине алюминиевой пленки.
Полученные результаты могут быть применены в вопросах разработки, получения, и использования нанометровых проводящих структур для защиты электронного оборудования от электромагнитного СВЧ излучения.
Библиографический список:
1. Арсеничев С.П. Дифракция электромагнитного излучения на тонких проводящих пленках металлодиэлектрических структур в прямоугольном волноводе / С.П. Арсеничев [и др.]// Электромагнитные волны и электронные системы. - 2017 г., т. 22, № 2. C.48-53.
2. Антоненко С.В. Технология тонких пленок: Учебное пособие. / С. В. Антоненко - М.: МИФИ, 2008. 104с. 18с.
3. Старостенко В.В. Воздействие электромагнитных полей на интегральные микросхемы/ В.В. Старостенко, Е.П. Таран, Е.В. Григорьев, А.А. Борисов // Измерительная техника. - 1998. - № 4. - С. 65-67.
4. Быков Ю.А. О некоторых особенностях структуры и свойств металлических тонких плёнок // Ю.А. Быков, С.Д. Карпухин, Е.И. Газукина. -МиТОМ, 2000, №6. - С.45-47.
5. Электромагнитное экранирование: монография / Д. Н. Шапиро -Долгопрудный: Издат. дом «Интеллект», 2010. - 120 с.
6. Быков Ю.А. О некоторых особенностях структуры и свойств металлических тонких плёнок // Ю.А. Быков, С.Д. Карпухин, Е.И. Газукина. -МиТОМ, 2000, №6. - С.45-47.
