CC BY
23
ЭНEPГОCБEPEГнЮЩиE ТEХНОЛОГИИ И ОБОPУДОRHНИE
----------------□ □-------------------
В цій роботі запропоновано метод визначення послідовного опору структур з потенціальним бар’єром із вольт - фарадних характеристик отриманих при різних частотах змінного сигналу
Ключові слова: послідовний опір, структура, ZnO , селенід індію
□-------------------------------□
В этой работе предложен метод определения последовательного сопротивления структур с потенциальным барьером из вольт - фарад-ных характеристик, полученных при разных частотах переменного сигнала
Ключевые слова: последовательное сопротивление, структура, ZnO, селенид индия
□-------------------------------□
The method for determination of the serial resistance of structures with a potential barrier from volt -capacitance characteristics obtained at different frequencies of the AC signal was proposed in this work
Kay words: serial resistance,
structure, ZnO, indium selenide ----------------□ □-------------------
УДК 621.315.592
МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ ВEЛИЧИНИ ПОСЛІДОВНОГО ОПОРУ СТРУКТУР З ПОТЕНЦІАЛЬНИМ БАР'ЄРОМ ІЗ ВОЛЬТ-ФАРАДНИХ ХАРАКТЕРИСТИК
В . В . Брус
аспірант*
Контактний тел.: (0372) 55-12-32 e-mail: victorbrus@mail.ru
З.Д. Ковалюк
доктор физико-математических наук, професор *Чернівецьке відділення Інституту проблем матеріалознавства ім.
І. М. Францевича НАН України вул. Ірини Вільде, 5, м. Чернівці, Україна, 58000.
Контактний тел.: (0372) 52-51-55 e-mail: chimsp@ukrpost.ua
П.Д. Мар'янчук
доктор физико-математических наук, професор завідувач кафедри електроніки і енергетики Чернівецький національний університет ім. Ю. Федьковича вул. Коцюбинсоко 2, Чернівці, Україна, 58012.
Контактний тел.: (03722) 4-68-77 e-mail: p.maryanchuk@chnu.edu.ua
1. Вступ
Послідовний опір напівпровідникових структур складається з опору електричних контактів і опору базових областей, що не приймають участь в електричних процесах, але забезпечують необхідну механічну міцність. В більшості випадків послідовний опір є небажаним, але він є невід’ємною частиною будь - якого напівпровідникового приладу. Для правильного інтерпретування отриманих результатів при вимірюванні вольт - амперних та вольт - фа-радних характеристик необхідно враховувати вплив послідовного опору. З вольт - амперної характеристики послідовний опір можна визначити по нахилу прямолінійної ділянки при прямому зміщенні. В свою чергу визначення величини послідовного опору з вольт - фарадної характеристики ускладнюється. В даній роботі запропоновано метод аналізу вольт - фарадних характеристик для визначення величини послідовного опору напівпровідникових структур. Також проведене
порівняння результатів отриманих при застосуванні запропонованого методу з результатами незалежних вимірювань.
2. Експериментальна частина
Монокристали InSe з електронним типом провідності вирощені методом Бріджмена. Підкладки селеніду індію з дзеркальною поверхнею отримувалися шляхом сколювання шаруватих монокристалів InSe без подальшої механічної обробки та хімічного травлення.
Напилення плівок ZnO проводилося методом пульверизації з наступним піролізом. Розчин для розпилення - 0,1М Zn(CH3COO)2•2H2•O (ацетату цинку) у дистильованій воді. В якості газу носія використовувалося стиснуте повітря під тиском 1,5 бар. Швидкість розпилення розчину становила 5 мл/хв. Кінчик пульверизатора знаходився на відстані 25 см
З
від підготовлених підкладок селеніду індію нагрітих до температури 400 °С. Температура поверхні підкладок визначалася за допомогою лазерного пірометра ... Для забезпечення стабільної температури підкладок був підібраний циклічний режим напилення: 5 с - розпилення , 20 с - перерва для відновлення температури підкладок.
Товщина отриманих плівок оксиду цинку 0,5 мкм визначалася з використанням інтерферометра МИИ -4 за стандартною методикою.
Вимірювання вольт - фарадних та вольт - амперних характеристик проводилося на вимірювальному комплексі SOLARTRON SI 1286, SI 1255.
3. Отримані результати та їх обговорення
В роботі [1] розглянуто вплив послідовного опору напівпровідникової структури на її вольт - фарадні характеристики. Залежність виміряної ємності електричного переходу від послідовного опору у випадку однорідного розподілу домішки описується виразом (1):
С -2 _ С -2 ^ - и , 2г2ю2
См _ Чо —и------------+ 2г ю (1)
Рис. 1. ВФХ ізотипної гетероструктури п-^е/п^пО виміряні при різних частотах вимірювального сигналу: 1 — 10 кГц, 2 — 20 кГц, 3 — 30 кГц. иі-3 — напруги відсічки.
Вираз (4) можна переписати:
де См - виміряна ємність, СЬ0 - ємність бар’єру при нульовому зміщенні, ио- - висота потенціального бар’єру, и - напруга зміщення, послідовний опір структури , ш - циклічна частота вимірювального сигналу.
Проведемо наступні перетворення з виразом
(1):
С„2 _ С-2и^_£ + 2г2ю2 _
1 -
и0
_и_
и
в У
_(С -2 + 2г2ю2)-
+ 2г2ю2 _
и
и0сь,
_ Ь - аи
(2)
де, Ь UD , а а _
ВІП5В 2.2
2.0 -
1.8 -
1.6 - ли„„
1.4 - Л ег
1.2 -
1.0 -
0.8 -
де
Ь _ Сь2 + 2г2ю2 , а:
и с 2.
dCм-2
Похідна du визначає tga , де а - кут нахилу пря См 2 (и) на рис. 1.
мих залежності
Рис. 2. Залежність ^ід^2) для ізотипної гетероструктури n-InSe/n-ZnO
ДСМ
—— _ tga _ -а _ -
ди 6
ипСь„2
З формули (1) випливає, що напруга відсічки ивід на рис. 2. залежності СМ-2(и), тобто напруга и, при якій СМ-2=0, залежить від висоти потенціального бар’єру иО, послідовного опору г та частоти ш [1] :
дивід
(3) Візьмемо похідну д^2 та знаходимо tgp , де р -
кут нахилу прямої залежності ивід(ш2) представленої
ивя _ и0 + 2г2Сь2и0 ю2
(4)
іДЮг _2г2Сь02ио
(6)
С 2
Визначимо '-уь0 з виразу (3)
2
1
1
Е
с 2--
СЬо _
и^а
та підставимо у вираз (6):
2г2ип
_--------п
Untga
Звідки отримуємо:
2г2 _-tga•tgP
Проведемо аналіз розмінностей:
И_
Ф-2
В
В
(7)
(8)
(9)
(10)
с с • В с • В г
_ — _--------_-------_ І От I
Ф Кл А • с 1 1
Підставляючи у вираз (10) значення приведені на рис. 1 та рис. 2 отримаємо величину послідовного опору ізотипної гетероструктури n-InSe/n-ZnO.
Г _4 -
від 102 до 10-1 Гц значення модуля імпедансу виходить на насичення, а кут зсуву фаз між напругою та струмом через досліджувану структуру рівний нулю. Це свідчить про те, що внаслідок прикладання прямого зміщення можна знехтувати областю просторового заряду і вважати, що струм протікає лише через активний опір [2]. Тому модуль імпедансу структури в даному випадку рівний значенню послідовного опору і складає 4,74 кОм, що добре узгоджується з результатами отриманими при застосуванні запропонованого вище методу.
Рис. 4. Вольт — амперна характеристика гетеропереходу п-^е/п^пО
Для перевірки запропонованого методу визначення послідовного опору напівпровідникової структури з потенціальним бар’єром, були проведені додаткові вимірювання для незалежного визначення послідовного опору.
На рис. 4 зображено вольт - амперну характеристику гетеропереходу n-InSe/n-ZnO. З прямої гілки ВАХ в області лінійної залежності І(и) за нахилом прямої можна оцінити величину послідовного опору.
В даному випадку для величини послідовного опору можна записати:
Г_С£б_ — _9,5'1052в _4,75кОт (11),
ДІ 2 10-5А
що добре узгоджується з попередніми результатами.
Варто зазначити, що при застосуванні запропонованого методу визначення послідовного опору напівпровідникової структури до даних приведених в роботі [1] також спостерігається співпадання значень послідовного опору у межах похибки експерименту.
4. Висновки
Рис. 3 Залежність імпедансу гетероструктури п-^е/п-ZnO та кута зсуву фаз 9 від частоти вимірювального сигналу.
Проведено дослідження частотної залежності імпедансу гетероструктури n-InSe/n-ZnO при прямому зміщенні в 1 В. Пряме зміщення прикладалося для відкриття гетеропереходу та усунення області просторового заряду. Як видно з рис. 3, в частотному діапазоні
Виготовлено ізотипну гетероструктуру n-InSe/ п^пО шляхом нанесення тонкої плівки ZnO методом пульверизації з наступним піролізом на нагріту підкладку монокристалічного InSe п - типу пров ідності. Запропоновано метод визначення послідовного опору напівпровідникових структур з вольт - фарад-них характеристик. Проведене порівняння значення послідовного опору гетероструктури n-InSe/n-ZnO отриманого при застосуванні запропонованого методу з значеннями, що отримані з частотної залежності імпедансу та вольт - амперної характеристики
З
досліджуваної гетероструктури. Спостерігається хороше узгодження отриманих результатів в межах
відносної похибки 0,6%.
Література
1. Пэльдберг Ю.А. К вопросу об определении контактной разности потенциалов структуры с потенциальным барьером / Ю.А.
Пэльдберг, О.В. Иванова, Т.В. Львова, Б.В. Царенков // ФТП. — 1984. —Т. 18.— С. 1472—1476.
2. Barsoukov E. Impedance Spectroscopy Theory, Experiment and Application / E. Barsoukov, J. R. Macdonald, New Jersey: Wiley-
Interscience, 2005. — 595 p.
-------------□ □----------------
Представлено результати науково-дослідних робіт з реалізації низькоенергоємної технологій виробницт-
ва ніздрюватих бетонів, що твердіють у нормальних умовах
Ключові слова: ніздрюватий бетон, зола, доменний гранульований шлак
□-----------------------□
Представлены результаты научно-исследовательских работ по реализации низкоэнергоемкой технологии производства ячеистых бетонов естественного твердения
Ключевые слова: ячеистый бетон, зола, доменный гранулированный шлак
□-----------------------□
The results of scientific research in realization of energy-intensity cellular concrete production technology of normal condition hardening are shown Keywords: cellular concrete, ash, granulated blast furnace slag
-------------□ □----------------
УДК 666.973.6
ЗНИЖЕННЯ ЕНЕРГОЄМНОСТІ КОМПОЗИЦІЙ НА ОСНОВІ НЕОРГАНІЧНИХ В’ЯЖУЧИХ
Т.С.Дашкова
Асистент*
Контактний телефон: (044) 454-91-62 e-mail: xtkm@user.ntu-kpi.kiev.ua
В.В.Глуховський
кандидат технічних наук, доцент* Контактний телефон: (044) 454-91-62 e-mail: info@technologies.kiev.ua
І.В.Глуховський
кандидат технічних наук, доцент* Контактний телефон: (044) 454-91-62 e-mail: info@technologies.kiev.ua
В.А.Свідерський
доктор технічних наук, професор. Кафедра хімічної технології композиційних матеріалів Національний технічний університет України „Київський
політехнічний інститут” пр. Перемоги 37, м. Київ, Україна, 03057. Контактний телефон: (044) 406-86-05 e-mail: xtkm@user.ntu-kpi.kiev.ua
Енергоємність галузі будівельних матеріалів є визначаючим показником ефективності готового продукту та обумовлює її кінцеву собівартість. Цей показник включає, як енергетичні витрати технології виробництва, так і енергоємність сировинних компонентів. Енергетичні витрати технологічного процесу істотно залежать від наявності в процесі виробництва таких технологічних операцій як сушка або теплово-лога обробка виробів. Енергоємність виробництв, які в якості в’яжучого використовують портландцемент, визначається енергоємністю цього продукту.
За даними Української асоціації „Укрцемент”, середні по галузі витрати палива та електричної енергії на виробництво портландцементу складають: паливо - 123,5 кг ум. пал. на тонну клінкеру (при сухому
способі) та 226,2 кг ум. пал. (при мокрому способі); електроенергія - 121,6 кВт-год на тонну цементу (при сухому способі) та 105,9 кВт-год (при мокрому способі). У відповідності до вказаних показників загальна енергоємність виробництва портландцементу по галузі складає при сухому способі - 4900 МДж/т. цементу, при мокрому способі - 8200 МДж/т. цементу.
Високі енергетичні витрати цементного виробництва обумовлюють сучасні тенденції, що направлені на зниження клінкерної складової цементів, які відображені в національних нормативних документах та дозволяють вводити до складу цементів до 80 мас. % техногенних відходів інших виробництв. Але підприємствам виробникам портландцементу не завж-
Е
