CC BY
181
Министерство образования и науки РФ
Правительство Пензенской области Академия информатизации образования Академия проблем качества РФ Российская академия космонавтики им. К.Э.Циолковского Российская инженерная академия Вычислительный центр РАН им. А.А.Дородницына Институт испытаний и сертификации ВВТ ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л.Минца» ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «РУБИН» ОАО «НИИФИ», ОАО «ПНИЭИ», ФГУП ФНПЦ «ПО СТАРТ», НИКИРЭТ, ЗАО «НИИФИиВТ» ОАО «ППО ЭЛЕКТРОПРИБОР», ОАО «РАДИОЗАВОД» Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС» ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА» Пензенский государственный университет
АадижУ{%шсж
ТРУДЫ
МЕЖДУНАРОДНОГО СИМПОЗИУМА
НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО
II то^
ПЕНЗА 2015
УДК 621.396.6:621.315.616.97:658:562 Т78
Труды Международного симпозиума «НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО»:
T78 в 2 т. - Пенза : ПГУ, 2015. - 2 том - 384 с.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
В сборник трудов включены доклады юбилейного ХХ-го Международного симпозиума «Надежность и качество», проходившего с 25 по 31 мая 2015 г. в городе Пензе.
Рассмотрены актуальные проблемы теории и практики повышения надежности и качества; эффективности внедрения инновационных и информационных технологий в фундаментальных научных и прикладных исследованиях, образовательных и коммуникативных системах и средах, экономике и юриспруденции; методов и средств анализа и прогнозирования показателей надежности и качества приборов, устройств и систем, а также анализа непараметрических моделей и оценки остаточного ресурса изделий двойного назначения; ресурсосбережения; проектирования интеллектуальных экспертных и диагностических систем; систем управления и связи; интерактивных, телекоммуникационных сетей и сервисных систем; экологического мониторинга и контроля состояния окружающей среды и биологических объектов; исследования физико-технологических процессов в науке, технике и технологиях для повышения качества выпускаемых изделий радиопромышленности, приборостроения, аэрокосмического и топливно-энергетического комплексов, электроники и вычислительной техники и др.
Оргкомитет благодарит за поддержку в организации и проведении Международного симпозиума и издании настоящих трудов Министерство образования и науки РФ, Правительство Пензенской области, Академию проблем качества РФ, Российскую академию космонавтики им. К. Э. Циолковского, Российскую инженерную академию, Академию информатизации образования, Вычислительный центр РАН им. А. А. Дородницына, Институт испытаний и сертификации ВВТ, ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца», ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «НИИФИ», ФГУП «ПНИЭИ», ОАО «РУБИН», ОАО «РАДИОЗАВОД», ОАО «ППО ЭЛЕКТРИПРИБОР», ФГУП «ПО «СТАРТ», НИКИРЭТ - филиал ФГУП «ПО «СТАРТ», Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС», ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА»,Пензенский государственный университет.
Сборник статей зарегистрирован в Российском индексе научного цитирования (РИНЦ) с 2005 г.
Р е д а к ц и о н н а я к о л л е г и я :
Юрков Н. К. - главный редактор Трусов В. А. - ответственный секретарь Баннов В. Я. - ученый секретарь Волчихин В. И., Абрамов О. В., Авакян А. А., Дивеев А.И., Иофин А. А., Каштанов В. А., Майстер В. А., Острейковский В.А., Петров Б. М., Писарев В. Н., Роберт И. В., Романенко Ю. А., Северцев Н. А., Садыков С. С., Садыхов Г. С., Увайсов С. У.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
© Оргкомитет симпозиума, 2015 © ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», 2015
Обнаружены корреляции концентраций углекислого газа и паров воды в зависимости от состава двухкомпонентной системы Б102-Зп02. Установлено, что с увеличением массовой доли Бп02 в составе плёнки концентрация углекислого газа повышается, что говорит об изменении пористости материала [17-18], а концентрация паров воды
снижается, что связано со снижением количества адсорбционных центров [19].
Работа выполнена при финансовой поддержке со стороны Минобрнауки России в рамках базовой части государственного задания ПГУ № 2014/151 (код проекта 117).
ЛИТЕРАТУРА
1. Мошников В.А., Грачева И.Е. Сетчатые газочувствительные нанокомпозиты на основе диоксидов олова и кремния // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2009. - № S30. - С. 92-98.
2. Аверин И.А., Пронин И.А., Карманов А.А. Исследование газочувствительности сенсоров на основе наноструктурированных композиционных материалов SiO2-SnO2 // Нано- и микросистемная техника.
2013. - № 5. - С. 23-26.
3. Аверин И.А., Карманов А.А., Пронин И.А. Моделирование процессов газочувствительности полупроводниковых сетчатых композитов на основе SiO2-SnO2 // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. - Т. 1. - С. 214-216.
4. Игошина С.Е., Карманов А.А., Сигаев А.П. Вакуумметры с чувствительными элементами на основе пористых наноструктурированных материалов состава SiO2-SnO2 // Молодой ученый. 2014. - № 11. - С. 52-55.
5. Аверин И.А., Игошина С.Е., Мошников В.А., Карманов А.А., Пронин И.А., Теруков Е.И. Чувствительные элементы датчиков вакуума на основе пористых наноструктурированных пленок SiO2-SnO2, полученных золь-гель методом // Журнал технической физики. 2015. - Т. 85. - № 6. - С. 143-147.
6. Грачева И.Е., Мошников В.А. Возмущающее электрическое воздействие с переменной частотой как новая перспектива для увеличения чувствительности и селективности в системах типа «электронный нос» // Известия Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена. 2009. - № 79. - С. 100-107.
7. Пронин И.А., Аверин И.А., Мошников В.А., Якушова Н.Д., Кузнецова М.В., Карманов А.А. Перко-ляционная модель газового сенсора на основе полупроводниковых оксидных наноматериалов с иерархической структурой пор // Нано- и микросистемная техника. 2014. - № 9. - С. 15-19.
8. Томаев В.В., Гарькин Л.Н., Мирошкин В.П., Мошников В.А. Исследование газочувствительности в наноструктурированных пленках на основе диоксида олова методом импедансной спектроскопии // Физика и химия стекла. 2005. - Т. 31. - № 2. - С. 331-339.
9. Аверин И.А., Карманов А.А., Мошников В.А., Печерская Р.М., Пронин И.А. Особенности синтеза и исследования нанокомпозитных пленок, полученных методом золь-гель-технологии // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. 2012. - № 2. - С. 155-162.
10. Пронин И.А., Аверин И.А., Димитров Д.Ц., Карманов А.А. Особенности структурообразования и модели синтеза нанокомпозитных материалов состава SiO2-MexOy, полученных с помощью золь-гель-технологии // Нано- и микросистемная техника. 2014. - № 8. - С. 3-7.
11. Гришко А.К. Методология управления качеством сложных систем / Гришко А.К., Юрков Н.К., Кочегаров И.И. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 2. С. 377-379.
12. Иванов С.В., Карелин Е.Ю. Основы технологии кремниевой микрообработки // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2011. - Т. 2. - С. 158-160.
13. Прокопьев Е.П., Тимошенков С.П., Графутин В.И., Бритков И.М., Бритков О.М., Евстафьев С.С. Определение природы и плотности дислокаций в полупроводниках методом па. обзор // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2009. - Т. 1. - С. 11-17.
14. Аверин И.А., Сигаев А.П., Карманов А.А., Пронин И.А., Игошина С.Е., Кудашов А.А. Влияние отжига на качественный состав наноструктурированных материалов на основе SiO2, SiO2-SnO2, SiO2-SnO2-In2O3 // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. - Т. 2. - С. 133-136.
15. Игошина С.Е., Карманов А.А., Сигаев А.П. Особенности ИК-спектров пропускания пленкообразующих золей на основе тетраэтоксисилана, содержащих модифицирующие соединения // Молодой ученый.
2014. - № 9 (68). - С. 158-161.
16. Аверин И.А., Карманов А.А., Пронин И.А., Печерская Р.М. Использование ИК-спектроскопии для анализа тонких стекловидных пленок, полученных зольгель методом В сборнике: УНИВЕРСИТЕТСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ Сборник статей XV Международной научно-методической конференции, посвященной 50-летию полета первого космонавта Ю.А. Гагарина. Под редакцией: В.И. Волчихина, Р.М. Печерской. 2011. С. 227-228.
17. Кутков И.В., Пехтелев М.И. Качественный и количественный анализ пленок нитрида кремния методом ИК-спектроскопии // Доклады ТУСУР. 2014. - № 1. - С.92-94.
18. Грачева И.Е., Карпова С.С., Мошников В.А., Пщелко Н.С. Сетчатые иерархические пористые структуры с электроадгезионными контактами // Известия СПбГЭТУ "ЛЭТИ". 2010. - № 8. - С. 27-32.
19. Горячев Н.В. К вопросу реализации метода автоматизированного выбора системы охлаждения / Горячев Н.В., Кочегаров И.И., Юрков Н.К. // Алгоритмы, методы и системы обработки данных. 2013. № 3 (25). С. 16-20.
20. Пономарева А.А., Мошников В.А. Использование оптических методов исследования для выявления структурных особенностей пористых нанокомпозитных пленок системы диоксид олова-диоксид кремния // Письма в Журнал технической физики. 2011. - Т. 37. - № 19. - С. 8-15.
21. Налимова С.С. Анализ газочувствительных наноструктур с варьируемым типом и концентрацией адсорбционных центров: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук / Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина). Санкт-Петербург, 2013.
22. Северцев, Н.А. К вопросу об утрате работоспособности систем / Н.А. Северцев, А.В. Бецков, А.М. Самокутяев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 268-270.
УДК 535.341, 54-44
Трофимов П.М., Аверин И. А., Игошина С.Е., Карманов А.А.
ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОМ ИК-СПЕКТРОСКОПИИ ФОТОКАТАЛИЗАТОРОВ НА ОСНОВЕ ZnO
Оксид цинка является многофункциональным Он находит широкое применение в различных уст-прямозонным полупроводником с уникальными опти- ройствах нано- и микроэлектроники, включая ад-ческими и электрофизическими характеристиками. сорбционные сенсоры, солнечные батареи, высоко-
мощные полупроводниковые приборы (например, варисторы), и т.д. [1-7] . Вызывает большой интерес в качестве перспективного материала для создания светодиодов, нанолазеров, излучающих в ультрафиолетовом диапазоне, а также фотокатализаторов [8-11]. Это связано с особыми свойствами поверхности и межзеренных границ материала, которые могут быть дополнительно модифицированы за счет введения допантов, а также изменения условий синтеза. В качестве допантов наиболее часто используют переходные (¿-металлы [12], имеющие переменную степень окисления, что чрезвычайно важно для каталитических реакций. Благодаря целенаправленному легированию имеется принципиальная возможность формирования акцепторных и (или) донорных уровней в запрещенной зоне ZnO и управления концентрацией собственных дефектов.
Фотокаталитическое окисление является перспективной технологией для экологически чистой утилизации фармацевтических препаратов с истекшим сроком годности, очистки воздуха и воды от различного рода органических загрязнителей. Данная технология в отличие от классических, не требует энергетических затрат, т.к. процесс разложения химических соединений инициируется за счет освещения фотокатализатора светом либо видимого, либо ультрафиолетового диапазона длин волн. Причем полное окисление органических загрязнителей до воды и углекислого газа протекает при температуре окружающей среды. Самыми изучаемыми фотокатализаторами являются диоксид титана и оксид цинка, которые имеют достаточно широкую запрещенную зону (3,2 эВ и 3,0 эВ соответственно) и способны поглощать только УФ -свет. Оксид цинка является менее дорогостоящей альтернативой диоксиду титана. Следует отметить, что за счет целенаправленного легирования удается уменьшить эффективную запрещенную зону ZnO, а как следствие этого использовать для фотокаталитического окисления видимый свет.
При воздействии ультрафиолетовых лучей на катализатор образуются гидроксильные радикалы (ОН), которые имеют очень высокую реакционную способность и могут окислять или расщеплять сложные химические соединения [13]. На рисунке 1 для примера приведена схема фотодеградации парацетамола, в результате его полного разложения образуются простые и относительно безвредные вещества, такие как С02, Н20, Ш-3, Ш+4, С1-
Для получения наноструктурированного порошка Zn0 используются различные физические и химические методы [14-20], включая золь-гель и химическое осаждение. В данной работе синтез оксида цинка проводили последним методом, который имеет ряд преимуществ: 1) простота и разнообразие конечного продукта; 2) возможность получения широкого спектра материалов с заданной морфост-руктурой; 3) возможность введения добавок на различных стадиях синтеза; 4) возможность точного контроля размера, образующихся наночастиц; 5) равномерное распределение (малая дисперсия)
синтезируемых частиц по размеру; 6) высокая степень гомогенности смешиваемых компонентов. Для синтеза Zn0 использовали хлорид цинка ZnC12, воду дистиллированную Н20 и аммиак Ш3. Хлорид цинка разбавляли в дистиллированной воде и перемешивали. Далее, для осаждения в полученный раствор добавляли аммиак, после чего производили фильтрование и полученную связно - дисперсную массу помещали в муфельную печь. Раствор нагревали в печи до заданной температуры с последующим выдерживанием. После чего производилось охлаждение и измельчение полученного наноструктурированного порошка гпО.
► 'ОН .
ОТ
Парацетамол
С
ун, о.
Хлорамфенннол
__ Промежуточные_^ (О- НО ■ .\м-
ЧР продукты • NN. -<1
Рисунок. 1 - Схема фотодеградации парацетамола
На рисунке 2 представлена типичная морфост-руктура оксида циника, отожженного при температурах 350°С и 550°С соответственно. Изображения поверхности образцов [21] были получены с помощью растрового электронного микроскопа JEOL JSM 5510 (Япония). Видно, что синтезируемый порошок образован агломератами нанокристаллов, средний размер которых увеличивается с ростом температуры отжига.
Анализ представленных электронных микрофотографий показывает, что в процессе отжига происходит изменение удельной площади поверхности наноструктурированного оксида цинка, концентрации дефектов, а как следствие этого ширины запрещенной зоны материала.
Для исследования процессов происходящих при термическом отжиге Zn0, может быть использован метод инфракрасной (ИК) спектроскопии [22-23]. Данный метод позволяет исследовать качественный и количественный состав наноматериалов, отслеживать протекание различных реакций, сопровождающихся изменением концентрации химических связей, а также за счет объединения теоретических моделей и экспериментальных данных определять средний размер наночастиц. ИК-спектры наноструктурированного Zn0 получены в режиме пропускания ИК-излучения через образцы в виде пасты, которую приготавливали путём тщательного растирания порошка Zn0 с вазелиновым маслом. Пасту наносили тонким равномерным слоем на пластину из КВг, которую размещали в стандартном держатели ИК-Фурье спектрометра ФСМ 1201 (ООО «Инфраспек», Россия). Исследованы спектрограммы оксида цинка, полученного при температурах отжига 350° С, 450° С и 550° С соответственно (рисунок 3). В качестве образца сравнения использовали пластину бромида калия без нанесенного слоя.
а) 350 °С б) 550 °С
Рисунок 2 - Электронные микрофотографии наноструктурированного Zn0, отожженного при различных температурах
500
750
1000
1250
1500
1750
2000 2250 2500 Волновое число, см1
2750
3000
3250
3500
3750
4000
Рисунок 3
1 -350°С; 2 -4 50°С; 3 -550°С ИК-спектры пропускания наноструктурированного ZnO, отожженного при различных температурах
ИК-спектры исследуемых образцов содержат ряд характеристических полос и пиков поглощения, позволяющих установить их качественных состав. Из рисунка 3 видно, что наиболее ярко выражены линии поглощения с максимумами 720, 1380, 1450 и 2900 см-1, которые отвечают вазелиновому маслу, представляющему собой смесь минерального масла и парафиновых углеводородов. О наличии в исследуемой пасте оксида цинка можно судить по пику поглощения 500 см-1, характеризующему колебания связей Zn-O. На рисунке 3 этот пик по-
казан не полностью, а только его часть, включая точки минимального и максимального пропускания, т.к. он лежит вне диапазона используемого спектрометра.
Обобщенные результаты анализа особенностей ИК-спектров исследуемых образцов представлены в таблице 1. Следует отметить, что в процессе отжига не происходит изменения качественного состава ZnO, а лишь наблюдаются различия в концентрации связей Zn-O.
Интерпретация ИК-спектров пропускания наноструктурированного оксида цинка
Таблица 1
Положение линий поглощения, см-1 Интерпретация
500 колебания связей Zn-O (оксид цинка)
720 маятниковые колебания СН2 (вазелиновое масло)
1380 деформационные симметричные колебания СН3 (вазелиновое масло)
1450 деформационные асимметричные колебания СН3 (вазелиновое масло)
2360 колебания связей С^ (атмосферный углекислый газ)
2800-3000 валентные симметричные и асимметричные колебания СН3 и СН2 (вазелиновое масло)
Анализ полученных спектров показывает, что в диапазоне 500-680 см-1 наблюдается минимум на температурной зависимости коэффициента пропусти
отн.ед.
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 о
500 520 540 560 580 600 620 640 660 Волновое число, см-1
а) 1 -350°С; 2 -450°С; 3 -550°С Рисунок 4 - ИК-спектры наноструктуриро! температурах (а) и температурная
кания ИК-излучения через образцы наноструктурированного оксида цинка (рисунок 4).
300
350
400 450 500 550 Температура отжига, "С
б)
анного оксида цинка, отожженного при различных зависимость коэффициента пропускания (б)
Уменьшение доли инфракрасного излучения проходящего через порошок оксида цинка при температуре 450°С (рисунок 4, а), и как следствие этого увеличение концентрации связей Zn-O, по всей видимости связано с процессом кристаллизации ZnO. При температурах ниже этого значения порошок состоит из нанокристаллитов не полностью, а при более высоких температурах наблюдается увеличение их среднего размера и объедине-
ние в крупные агломераты (рисунок 2, б). Следует отметить, что данное предположение подтверждается исследованием порошка оксида цинка другими методами, включая дифракционный рентгеновский анализ. Так в работе [24] показано, что интенсивность дифракционного пика, отвечающего нанокристаллическому оксиду цинка, имеет максимум при температуре 450 °С (рисунок 5).
5000 -
4000 -
з 3000
CD
с 2000 а>
1000 -
intensity
/ \ / \
/
/
J
100
200
300
400
500
600
Temperature DC
Рисунок 5 - Температурная зависимость интенсивности дифракционного пика, отвечающего нанокристаллическому оксиду [24]
Как показывают исследования, наибольшей фотокаталитической активностью обладают порошки наноструктурированного ZnO, имеющие максимальную удельную площадь поверхности при минимальном размере образующих агломераты нанокристал-лов, что соответствует отжигу образцов при температурах 350-450°С. Таким образом, инфракрасная спектроскопия позволяет не только исследо-
вать качественный состав полупроводниковых фотокатализаторов, но и процессы, происходящие при их отжиге.
Работа выполнена при финансовой поддержке со стороны Минобрнауки России в рамках базовой части государственного задания ПГУ № 2014/151 (код проекта 117).
ЛИТЕРАТУРА
1. Карпова С.С., Мошников В.А., Мякин С.В., Коловангина Е.С. Функциональный состав поверхности и сенсорные свойства ZnO, Fe2O3 и ZnFe2O4 // Физика и техника полупроводников. 2013. - Т. 47. - № 3. - С. 369-372.
2. Pronin I.A., Averin I.A., Yakushova N.D., Dimitrov D.T., Krasteva L.K., Papazova K.I., Chanachev A.S., Bojinova A.S., Georgieva A.T., Moshnikov V.A. Theoretical and experimental investigations of ethanol vapour sensitive properties of junctions composed from produced by sol-gel technology pure and Fe modified nanostructured ZnO thin films // Sensors and Actuators A: Physical. 2014. - Т. 206. - С. 88-96.
3. Игошина С.Е., Аверин И.А., Карманов А.А. Оценка преобладающего типа диффузии газов в пористых нанокомпозитных слоях на основе смешанных оксидов // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2014. - Т. 11. № 42. - С. 567-571.
4. Стюхин В.В. САПР в расчёте и оценке показателей надёжности радиотехнических систем / Стюхин В.В., Кочегаров И.И., Трусов В.А. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 1. С. 287-289.
5. Игошина С.Е., Аверин И.А., Карманов А.А. Моделирование газочувствительности пористых пленок на основе полупроводниковых оксидов // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2014. - № 48. - С. 115-119.
6. Пронин И.А., Аверин И.А., Мошников В.А., Якушова Н.Д., Кузнецова М.В., Карманов А.А. Перко-ляционная модель газового сенсора на основе полупроводниковых оксидных наноматериалов с иерархической структурой пор // Нано- и микросистемная техника. 2014. - № 9. - С. 15-19.
7. Карпова С.С., Мошников В.А., Максимов А.И., Мякин С.В., Казанцева Н.Е. Исследование влияния кислотноосновных свойств поверхности оксидов ZnO, Fe2O3 и ZnFe2O4 на их газочувствительность по отношению к парам этанола // Физика и техника полупроводников. 2013. - Т. 47. - № 8. - С. 10221026.
8. Аверин, И.А. Управляемый синтез гетерогенных систем: получение и свойства: монография. -Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2006. - 316 с.
9. Аверин И.А., Димитров Д.Ц., Пронин И.А., Мошников В.А. Чувствительность переходов ZnO-ZnO:Fe к парам этанола / Датчики и системы. 2013. - № 6 (169). - С. 60-63.
10. Божинова А.С., Канева Н.В., Кононова И.Е., Налимова С.С., Сюлейман Ш.А., Папазова К.И., Димитров Д.Ц., Мошников В.А., Теруков Е.И. Изучение фотокаталитических и сенсорных свойств нано-композитных слоев ZnO/SiO2 // Физика и техника полупроводников. 2013. - Т. 47. - № 12. - С. 16621666.
11. Аверин И.А., Кудашов А.А., Пронин И.А., Игошина С.Е., Карманов А.А. Исследование фотокаталитической активности наноструктурированных порошков ZnO // В сборнике: Университетское образование XVIII Международная научно-методическая конференция, посвященная 200-летию со дня рождения М. Ю. Лермонтова. под ред. А. Д. Гулякова, Р. М. Печерской. Пенза, 2014. - С. 523-525.
12. Пронин И.А., Канева Н.В., Божинова А.С., Аверин И.А., Папазова К.И., Димитров Д.Ц., Мошни-ков В.А. Фотокаталитическое окисление фармацевтических препаратов на тонких наноструктурированных пленках оксида цинка // Кинетика и катализ. 2014. - Т. 55. - № 2. - С. 167-171.
13. Белов А.Г. Обеспечение влагозащитного покрытия печатных узлов датчика протечки / Белов А.Г., Баннов В.Я., Трусов В.А., Кочегаров И.И., Лысенко А.В., Горячев Н.В., Юрков Н.К. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 2. С. 151-154.
14. Аверин И.А., Пронин И.А., Мошников В.А., Димитров Д.Ц., Якушова Н.Д., Карманов А.А., Кузнецова М.В. Анализ каталитических и адсорбционных свойств d-металлов-модификаторов диоксида олова // Нано- и микросистемная техника. 2014. - № 7. С. 47-51.
15. Аверин И.А., Кудашов А.А., Пронин И.А., Игошина С.Е., Карманов А.А. Исследование фотокаталитической активности наноструктурированных порошков ZnO В сборнике: Университетское образование
XVIII Международная научно-методическая конференция, посвященная 200-летию со дня рождения М. Ю. Лермонтова. под ред. А. Д. Гулякова, Р. М. Печерской. Пенза, 2014. - С. 523-525.
16. Аверин И.А., Карманов А.А., Пронин И.А. Моделирование процессов газочувствительности полупроводниковых сетчатых композитов на основе SiO2-SnO2 // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. - Т. 1. - С. 214-216.
17. Аверин И.А., Игошина С.Е., Карманов А.А. Исследование частотных зависимостей емкости наноструктур на основе Si02-Sn02/ Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2013. - № 3 (27). - С. 168-175.
18. Ильин А.С., Максимов А.И., Мошников В.А., Ярославцев Н.П. Внутреннее трение в полупроводниковых тонких пленках, полученных методом золь-гель технологии // Физика и техника полупроводников. 2005. - Т. 39. - № 3. - С. 300-304.
19. Аверин И.А., Карманов А.А., Мошников В.А., Печерская Р.М., Пронин И.А. Особенности синтеза и исследования нанокомпозитных пленок, полученных методом золь-гель-технологии // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. 2012. - № 2. - С. 155-162.
20. Меркульев А.Ю. Программные комплексы и системы проектирования печатных плат / Меркульев А.Ю., Сивагина Ю.А., Кочегаров И.И., Баннов В.Я., Юрков Н.К. // Современные информационные технологии. 2014. № 19 (19). С. 119-128.
21. Пронин И.А., Аверин И.А., Димитров Д.Ц., Карманов А.А. Особенности структурообразования и модели синтеза нанокомпозитных материалов состава SiO2MeхOy, полученных с помощью золь-гель-технологии // Нано- и микросистемная техника. 2014. - № 8. - С. 3-7.
22. Мошников В.А., Грачева И.Е., Аньчков М.Г. Исследование наноматериалов с иерархической структурой, полученных золь-гель-методом // Физика и химия стекла. 2011. Т. 37. - № 5. - С. 672684.
23. Аверин И.А., Игошина С.Е., Карманов А.А., Пронин И.А. Моделирование образования золь-гель нанокомпозитных пленок // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2 013. - Т. 2. -С. 201-205.
24. Пронин И.А., Донкова Б.В., Димитров Д.Ц., Аверин И.А., Пенчева Ж.А., Мошников В.А. Взаимосвязь фотокаталитических и фотолюминесцентных свойств оксида цинка, легированного медью и марганцем // Физика и техника полупроводников. 2014. - Т. 48. - № 7. - C. 868-874.
25. Аверин И.А., Карманов А.А., Пронин И.А., Печерская Р.М. Использование ИК-спектроскопии для анализа тонких стекловидных пленок, полученных золь-гель методом // В сборнике: Университетское образование Сборник статей XV Международной научно-методической конференции, посвященной 50-летию полета первого космонавта Ю.А. Гагарина. Под редакцией: В. И. Волчихина, Р. М. Печерской. 2011. -С. 227-228.
26. Аверин И.А., Карманов А.А., Печерская Р.М., Пронин И.А. Исследование золя ортокремневой кислоты методом ИК-спектрометрии // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2 012. - Т. 2. - С. 181-182.
27. Северцев, Н.А. К вопросу об утрате работоспособности систем / Н.А. Северцев, А.В. Бецков, А.М. Самокутяев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 268-270.
УДК 544.723
Головяшкин А.А. , Головяшкин А.Н., Соломин А.В., Баннов В.Я., Гусев А.М.
ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия
ЭЛЕМЕНТЫ НА ОСНОВЕ МДП СТРУКТУР С АКТИВНЫМ ДИЭЛЕКТРИКОМ
Применение сегнетоэлектриков в качестве диэлектрика в МДП структуре имеет одновременно ряд положительных и отрицательных моментов. Для производства специальной аппаратуры к положительным качествам следует отнести их высокую помехозащищенность с точки зрения устойчивости работы в условиях высокого уровня плотности энергии внешнего ЭМП и радиационного фона. Основными проблемами остаются относительно большие значения времени релаксации процесса переполяризации и тангенса угла диэлектрических потерь. Однако их можно решить (полностью или частично) с помощью применения тонких сегнето-электрических пленок. На сегодняшний день появились различные технологии получения такого рода пленок: методы химического осаждения из растворов (CSD) и газовой фазы (CVD), химическое осаждение из аэрозольных источников (MSCSD) и метод атомного осаждения слоев (ALD). Кроме того, за последние двадцать лет значительно расширилась номенклатура материалов, обладающих сегнетоэлектрическими свойствами. Ниже приводится наиболее востребованные области применения таких структур.
Газовые датчики на основе приборов, чувствительных к изменению массы. Известно, что генераторы на основе пьезокристаллов чрезвычайно чувствительны к изменению массы электродов и посторонних частиц, адсорбированных на поверхности. Чтобы создать химические датчики на их основе, необходимо обеспечить преимущественную адсорбцию молекул исследуемого газа на поверхность кристалла с помощью нанесения тонкого слоя адсорбирующего материала [1]. Таким образом, при росте концентрации исследуемого газа в среде увеличивается его масса, адсорбированная на поверхности пьезокристалла, и пропорциональ-
но снижается частота выходного сигнала генератора.
Существуют два типа приборов, чувствительных к изменению массы. Первый из них - кварцевые микровесы, структурная схема которого показана на рисунке 1. Чувствительным элементом служит кристалл кварца с золотыми контактами. Изменение концентрации газа влияет на частоту сигнала на выходе генератора (3). Смеситель (5) выделяет разностную частоту, пропорциональную массе газа адсорбированного на поверхности чувствительного элемента. Такой прибор обладает высокой селективностью и применяется для регистрации паров ртути. Недостатком датчика является необходимость регенерации (удаление паров ртути) после каждого измерения.
1, 2 - чувствительный и вспомогательный пьезокристаллы; 3, 4 - генераторы;
5 - смеситель; 6 - частотомер; 7 - преобразователь частота-напряжение;
8 - регистрационное устройство Рисунок 1 - Структурная схема кварцевых микровесов
Второй тип прибора - датчик на ПАВ дифференциальной конфигурации (рисунок 2). На пьезокри-сталлической подложке (кварц, LiNbO3,
Zn0/Si02/Si) размещены две одинаковые линии задержки на ПАВ, каждая из которых состоит из нескольких возбуждающих и детектирующих электродов.
