CC BY
39
Секция ««ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ»
УДК 623.273
К. В. Колесникова1, А. С.Кожухов2 Научные руководители - А. В. Латышев2, А. С. Паршин1 1 Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск 2Институт физики полупроводников имени академика А. В. Ржанова СО РАН, Новосибирск
ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ СТРУКТУР НА ПОВЕРХНОСТИ Сг МЕТОДОМ ЛОКАЛЬНОГО АНОДНОГО ОКИСЛЕНИЯ
В данной работе исследовано формирование наноразмерных структур на поверхности Сг методом локального анодного окисления (ЛАО). Установлено, что с ростом подаваемого напряжения на зонд и влажности атмосферы увеличивается средняя высота и диаметр окислов.
Развитие современной науки в области наноэлек-троники и наномеханики неразрывно связано с созданием все более миниатюрных устройств на поверхности металлов и полупроводников. Одной из методик, позволяющей контролируемо диагностировать такие объекты и при этом вносить в них изменения, стала появившаяся в 90 годах двадцатого века, методика зондовой модификации поверхности. В отличие от электронной литографии модификация поверхности зондом атомно-силового микроскопа (АСМ), обладая сравнимым разрешением (до 10 нм), оказывает значительно меньшее воздействие на электронные свойства приповерхностной области [1].
В настоящее время широко используемый метод модификации поверхности - локальное анодное окисление. Существует несколько моделей, описывающих механизм ЛАО. При приложении на зонд отрицательного напряжения между образцом и зондом образуется электрическое поле 108^109 В/м, что является достаточным для разрыва молекулы Н20 на ионы. Далее вблизи поверхности образца начинается обмен ионами между поверхностью и водным слоем на поверх-
ности. Отрицательные ионы с поверхности под действием электрического поля дрейфует в приповерхностный слой и там с положительными ионами полупроводника или металла образуют оксид [2].
Целью настоящей работы является исследование формирования наноразмерных структур методом ЛАО под зондом АСМ. В качестве исследуемой поверхности была использована поверхность Cr, нанесенного на стекло.
Модификация поверхности посредством ЛАО проводилась векторным методом по шаблону с периодом точек 1 мкм и 2 мкм. Область для ЛАО на поверхности Cr выбиралась 15*15 мкм2. Во время сканирования поверхности в полуконтактном режиме в каждой точке шаблона на зонд прикладывалось отрицательное напряжение -25 В и -28 В, влажность составляла от 28 % до 34 %, так как эксперименты проходили в разные периоды времени. Все эксперименты проводились на сканирующем зондовом микроскопе Ntegra Aura (НТ-МДТ, г. Зеленоград). На рис. 1-3 представлены АСМ изображения поверхности Cr после локального анодного окисления.
Рис. 1. АСМ изображение поверхности образца 11x13 мкм. Результат литографии при напряжении -25В
Рис. 2. АСМ изображение поверхности образца 15x15 мкм. Результат литографии при напряжении -25 В
Рис. 3. АСМ изображение поверхности образца 15x15 мкм. Результат литографии при напряжении -28 В
Основные геометрические параметры окислов при определенных технологических условиях
№ Напряжение, Влажность, % Период то- Площадь, Высота, Относительная площадь
В чек, мкм мкм нм заполнения, %
1 25 32 2 0,2 34 6
2 25 34 1 0,3 36 20
3 28 34 2 0,3 36 7
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
Из таблицы видно, что при увеличении подаваемого на зонд напряжения увеличивается относительная площадь, которую занимают островки окисла, увеличивается высота точек окисления. При подачи напряжения меньше чем -25 В окислов не наблюдалось, при большем -28 В происходил неравномерный рост окислов. Так же было установлено, что большую роль на размеры окисла играет влажность, так как она определяет слой адсорбированной воды на поверхности образца.
Библиографические ссылки
1. Eigler D. M., Schweizer E. K. Nature. 344, 524 (1990).
2. Щеглов Д. В., Родякина Е. Е., Микроскопическая техника. № 9. 2004. С. 8-15.
© Колесникова К. В., Кожухов А. С., 2012
УДК 621.983.001
А. А. Кузина Научный руководитель - В. А. Михеев Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет), Самара
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ СХЕМА ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ОБТЯЖКОЙ ОБОЛОЧЕК ДВОЙНОЙ КРИВИЗНЫ
Предложена последовательная схема формообразования обтяжкой оболочек двойной кривизны при совмещении двух процессов обтяжки: предварительной и последующей с промежуточными разгрузкой и разгибом заготовки.
Характерными направлениями развития конструкций самолетов на современном этапе являются усложнение пространственных форм и увеличение габаритных размеров. Большие скорости обуславливают назначение жестких требований к точности внешних обводов планера самолета. Для обшивочных деталей необходимо исключение конструктивно не обоснованных стыков и увеличение габаритов деталей, что усложняет технологические процессы формообразования, заставляет отыскивать методы и средства их интенсификации.
Необходимость интенсификации процессов формообразования обшивочных деталей сложных форм объясняется тем, что технологические возможности существующих процессов практически исчерпаны [1].
Процесс обтяжки внедрился в процесс производства ЛА в несимметричном варианте, несмотря на то, что прямоугольная листовая заготовка растягивается либо по длине листа, либо поперек.
Для симметричного варианта необходимо, чтобы при обтяжке кромки заготовки, жестко зажатые в захватах обтяжного пресса, двигались по касательной к поверхности обтяжного пуансона [2]. При этом материальная точка на заготовке, которая определяет вершину оболочки в процессе обтяжки оставалась неподвижной и не скользила бы относительно поверхности пуансона.
Существующие способы обтяжки не способны обеспечить получение обводообразующих оболочек с минимальной разнотолщинностью. Процесс формообразования обтяжкой листовой заготовки в оболочку двойной кривизны сопровождается неравномерным растяжением из-за влияния сил трения, неодинаковой деформацией по толщине и ограничивается локальным утонением листового материала [1].
При проектировании процесса обтяжки одной из основных задач остается задача определения дефор-
мации допустимого утонения листового материала, которая определяется наибольшей деформацией растяжения при обтяжке. Однако ограничивающим фактором остается потеря устойчивости пластической деформации в результате локального утонения листовой заготовки, это либо предельные деформации, либо критические. Поэтому для обшивочных сплавов очень важны показатели технологической деформируемости, то есть предельная и критическая степени деформации.
Применение последовательной схемы формообразования обтяжкой оболочек двойной кривизны позволяет значительно уменьшить неравномерность деформирования листовой заготовки и получить равно-толщинные оболочки двойной кривизны. Формообразование по такой схеме выполняется в три этапа: предварительная обтяжка листовой заготовки, промежуточная разгрузка без освобождения детали из зажимов пресса и разгиб детали за счёт перемещения зажимов пресса, последующая обтяжка с полученного угла разгиба.
После предварительной обтяжки плоской заготовки наибольшая деформация будет в районе центрального сечения оболочки, что обеспечивает получение геометрической формы поверхности оболочки, соответствующей поверхности обтяжного пуансона.
При последующей обтяжке оболочки обеспечивается растяжение краевых практически недеформи-руемых участков заготовки, таким образом, создаются условия выравнивания толщины листовой заготовки в поперечном направлении.
Основой задачей формообразования обтяжкой по последовательной схеме является интенсификация процесса деформирования и равномерное использование пластичности материала.
Последовательная схема формообразования обтяжкой оболочек двойной кривизны практически вы-
