CC BY
62
Д • 7universum.com
A UNIVERSUM:
ЖЛ, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ПОЛУЧЕНИЕ СВЧ ПРОЗРАЧНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРАМИ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК
Антонов Игорь Николаевич
д-р техн. наук, профессор, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А., 410054, РФ, Саратовская область, г. Саратов, ул. Политехническая, 77
E-mail: [email protected]
Карпова Ольга Олеговна
аспирант, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А., 410054, РФ, Саратовская область, г. Саратов, ул. Политехническая, 77
E-mail: [email protected]
Пименов Арсений Николаевич
аспирант, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А., 410054, РФ, Саратовская область, г. Саратов, ул. Политехническая, 77
E-mail: _ [email protected]
Дмитриченко Иван Александрович
студент, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А., 410054, РФ, Саратовская область, г. Саратов, ул. Политехническая, 77
E-mail: vanchke@rambler. ru
Получение СВЧ прозрачных электродов для управления параметрами сегнетоэлектрических пленок // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Антонов И.Н. [и др.]. 2016. № 1 (23) . URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/2884
REDUCTION OF LOSSES OF THE ELECTRIC POWER IN ELEMENTS POWER SUPPLY OF SHOPS OF THE ENTERPRISES
OF FERROUS METALLURGY
Igor Antonov
Doctor of Engineering Sciences, professor, Yuri Gagarin State Technical University of Saratov, 410054, Russian Federation, Saratov region, Saratov, Politekhnicheskaya St.,77
Olga Karpova
Postgraduate student, Yuri Gagarin State Technical University of Saratov, 410054, Russian Federation, Saratov region, Saratov, Politekhnicheskaya St.,77
Arseny Pimenov
Postgraduate student, Yuri Gagarin State Technical University of Saratov, 410054, Russian Federation, Saratov region, Saratov, Politekhnicheskaya St.,77
Ivan Dmitrichenko
Student, Yuri Gagarin State Technical University of Saratov, 410054, Russian Federation, Saratov region, Saratov, Politekhnicheskaya St.,77
АННОТАЦИЯ
В статье кратко обозначены наиболее перспективные области применения СВЧ прозрачных электродов и сегнетоэлектрических пленок на основе наноструктуированного титаната бария. Приводится один из методов получения СВЧ прозрачных электродов на основе различных металлов путем выпаривания жидкости из коллоидного раствора металла, из которого планируется получить СВЧ прозрачный электрод. В данной статье для получения прозрачных электродов в качестве металла использовано серебро. Коллоидный раствор серебра получен методом электрического диспергирования, основанный на получении искрового разряда в водном растворе на основе уксусной кислоты CHCOOH, предназначенной для изменения удельного сопротивления водного раствора. В данной статье речь идет о разработке СВЧ-установки для получения СВЧ прозрачных электродов. Представлена конструкция данной установки, указаны основные ее составляющие части и описан принцип ее работы. Результатом данной работы будет являться создание металлических пленок на основе серебра толщиной
50 нм, используемых для управления параметрами диэлектрика, помещенного между такими металлическими пластинами, которые выполняют функцию СВЧ прозрачных электродов. В качестве диэлектрика будет выступать сегнетоэлектрическая пленка на основе наноструктурированного титаната бария.
ABSTRACT
The article deals with most promising spheres of microwave transparent electrodes and ferroelectric pallets application based on nanostructural barium titanate. A method of producing microwave transparent electrodes is presented on the basis of different metals through evaporation of liquid metal from the colloidal solution out of which it is planned to receive the microwave transparent electrode. In this article to obtain transparent electrode, silver is used as a metal. Colloidal silver solution is made by electric dispersion based on obtaining a spark discharge in an aqueous solution based on acetic acid CH 3COOH used to modify the resistivity of the aqueous solution. The article refers to the development of the microwave setup for obtaining microwave transparent electrodes. The construction of this installation is provided, it shows the main component parts and the principle of its operation is described. The result of this work is the creation of metal pallets based on silver thickness of 50 nm used to control the parameters of the dielectric placed between these metal plates that function as a microwave transparent electrodes. The dielectric is a ferroelectric pallet on the basis of nanostructural barium titanate.
Ключевые слова: сегнетоэлектрические пленки, прозрачные электроды, диэлектрик, серебро, титанат бария.
Keywords: ferroelectric films, transparent electrodes, dielectric, silver, barium titanate.
СВЧ прозрачные электроды на основе высокопроводимых металлов на протяжении последних лет исследуются и применяются в микроэлектронике и сверхвысокочастотных приборах и устройствах.
В настоящее время наиболее перспективны следующие направления применения СВЧ прозрачных электродов в таких областях, как оптическая микроэлектроника, в устройствах, поддерживающих функцию сенсорной поверхности, в солнечных элементах с барьером Шоттки, а также сетчатого и сплошного контактов в различных конструкциях солнечных элементов [1].
Такие тонкие металлические пленки, называемые также СВЧ прозрачными электродами, имеют ряд преимуществ, таких как сверхтонкая поверхность, гибкость и прочность, позволяющие использовать такие пленки в различных областях микроэлектроники и оптоэлектронике.
В данной статье речь идет о создании металлических пленок на основе серебра толщиной 50 нм, которые в дальнейшем будут использоваться для управления электрическим и магнитным полями при выстраивании необходимой структуры диэлектрика, помещенного между такими металлическими пластинами, выполняющими функцию СВЧ прозрачных электродов. В качестве диэлектрика будет выступать сегнетоэлектрическая пленка на основе наноструктурированного титаната бария.
Наличие таких свойств, как переключение поляризации, высокие значения диэлектрической проницаемости, диэлектрическая нелинейность, пиро-и пьезоактивность, открывает широкие перспективы для использования сегнетоэлектрических пленок в различных устройствах функционального назначения [4].
Для создания приборов СВЧ-диапазона на базе пленочных сегнетоэлектриков необходимы пленки, обладающие одновременно достаточно сильной зависимостью диэлектрической проницаемости от приложенного поля и низкими потерями в СВЧ-диапазоне. Одним из наиболее перспективных на сегодняшний день материалов является титанат бария [2; 4].
В данной статье речь идет о разработке СВЧ-установки для получения СВЧ прозрачных электродов на основе серебра. Ниже представлена конструкция данной установки.
Экспериментальная СВЧ-установка будет представлять собой адсорбционный резонатор, в котором будет происходить процесс получения тонкой пленки на основе металла с высокой проводимостью заданной толщины (50 нм) за счет испарения жидкости под воздействием сверхвысоких частот из коллоидного раствора серебра с керамической подложки и последующим осаждением частиц серебра на пластину, которая погружена в кювету с коллоидным раствором [5].
Коллоидный раствор серебра получен методом электрического диспергирования. Этот метод состоит в контакте двух металлических электродов при пропускании через них тока силой 5-6 А и напряжением на электродах 110 В. В области возникшей дуги отрываются частицы от электродов, поступают в среду (вода) и образуют золь. Так получают гидрозоли серебра, платины, золота. Их используют в медицине как антисептические лекарственные вещества, но также свое применение данные коллоидные растворы все чаще стали находить в микроэлектронике, а именно при создании СВЧ прозрачных электродов [3; 5].
В верхней части камеры имеется отверстие, которое сопряжено с аналогичным отверстием в волноводе, расположенном над камерой. Вблизи одного конца волновода вводится СВЧ-излучение от магнетрона LG 2M214-39F с регулируемой мощностью с частотой 2,45 ГГц [4].
Расстояние между вводом СВЧ-мощности, рабочей зоной и концами волновода необходимо выбрать так, чтобы электрическое поле было максимально в рабочей области (где будет происходить рост пленки), а отражение СВЧ-волн обратно к магнетрону было минимальным [4].
В боковой части камеры в широкой стенке располагается крышка для ввода обрабатываемых объектов. В нижней части камеры располагается тефлоновая подставка, на которой будет располагаться кювета с коллоидным раствором серебра.
Рисунок 1. СВЧ-установка для получения металлических пленок на основе серебра: 1 - магнетрон; 2 - волновод, сопряженный с рабочей камерой;
3 - СВЧ-нагрузка для избыточного СВЧ-излучения; 4 - керамическая подложка; 5 - кювета с коллоидным раствором (чашка Петри);
6 - крышка; 7 - тефлоновая подставка
Избыточное СВЧ-излучение, прошедшее через рабочую область, выводится в СВЧ-нагрузку [4].
Под действием СВЧ-излучения жидкость из коллоидного раствора серебра испаряется, и ее излишки удаляются из рабочей камеры через отверстия в верхней и нижней широкой части камеры.
Список литературы:
1. Большая энциклопедия нефти и газа: сайт Мавлютова Руслана. - 2008 /
[Электронный ресурс]. - Режим доступа:
http://www.ngpedia.ru/id612049p3.html (дата обращения: 09.01.2016).
2. Машкович М.Д. Электрические свойства неорганических диэлектриков в диапазоне СВЧ / М.Д. Машкови. - М.: Советское радио, 1969. - 238 с.
3. Сегнетоэлектрики в технике СВЧ / под ред. О.Т. Вендика. - М.: Сов. Радио, 1979. - 272 с.
4. Чигирев Д.А. Композитные тонкопленочные сегнетоэлектрические
структуры на основе цирконата-титаната свинца и титаната бария, ведущая организация: автореф. ... канд. техн. наук. - СПб., 2012.
5. Электронно-методический комплекс по химии: сайт Король Натальи. —
2013 / [Электронный ресурс]. - Режим доступа:
http://metod.gixx.ru/coll_lect_6.html (дата обращения: 09.01.2016).
Referenses:
1. The Great Encyclopedia of Oil and Gas: Site of Ruslan Mavlyutov. 2008. Available at: http://www.ngpedia.ru/id612049p3.html (accessed: 09 January 2016).
2. Mashkovich M.D. The electrical properties of inorganic dielectrics in the microwave. Moscow, Soviet radio Publ., 1969. 238 p. (In Russian).
3. Vendik O.T. Ferroelectrics in microwave technology. Moscow, Soviet radio Publ., 1979. 272 p. (In Russian).
4. Chigirev D.A. Composite ferroelectric thin pallet structures based on lead zirconate titanate, and barium titanate, a leading organization. Cand. tech. sci. diss. St, Petersburg, 2012. (In Russian).
5. Electronic-methodical complex on chemistry: Korol Natalia’s website. 2013. Available at: http://metod.gixx.ru/coll_lect_6.html (accessed: 09 January 2016).
