Метод визначення вeличини послідовного опору структур з потенціальним бар’єром із вольт фарадних характеристик Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

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: [email protected]

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: [email protected]

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: [email protected]

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: [email protected]

В.В.Глуховський

кандидат технічних наук, доцент* Контактний телефон: (044) 454-91-62 e-mail: [email protected]

І.В.Глуховський

кандидат технічних наук, доцент* Контактний телефон: (044) 454-91-62 e-mail: [email protected]

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: [email protected]

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