首页 > 最新文献

Журнал технической физики最新文献

英文 中文
Измерение подвижности носителей заряда в образцах с низкой проводимостью методом полевого транзистора с использованием стоковых характеристик 用径流特性测量现场晶体管低导电性样品中电荷载体的流动性
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.21883/jtf.2023.04.55048.283-22
П. С. Парфенов, Ю.Г. Корженевский, А. А. Бабаев, А. П. Литвин, А. В. Соколова, Александр Викторович Федоров
FET-based charge carrier mobility measurements in low-conductivity materials, as well as semiconductor materials with a high density of trapping states, such as nanocrystals and polycrystalline films, are highly distorted due to charge accumulation in the transistor structure. In this work, a comparative study of the measurement of the mobility of charge carrier in conductive polymers, nanocrystals and polycrystalline films, using the analysis of output and transfer characteristics, was carried out. It is shown that using output characteristics instead of transfer characteristics for calculating the charge carrier mobility helps to avoid a systematic error in the measurement.
在低电导率材料以及具有高密度捕获态的半导体材料(如纳米晶体和多晶薄膜)中,基于fet的电荷载流子迁移率测量由于晶体管结构中的电荷积累而高度扭曲。在这项工作中,通过对输出和转移特性的分析,对导电聚合物、纳米晶体和多晶薄膜中载流子迁移率的测量进行了比较研究。结果表明,用输出特性代替转移特性来计算载流子迁移率有助于避免测量中的系统误差。
{"title":"Измерение подвижности носителей заряда в образцах с низкой проводимостью методом полевого транзистора с использованием стоковых характеристик","authors":"П. С. Парфенов, Ю.Г. Корженевский, А. А. Бабаев, А. П. Литвин, А. В. Соколова, Александр Викторович Федоров","doi":"10.21883/jtf.2023.04.55048.283-22","DOIUrl":"https://doi.org/10.21883/jtf.2023.04.55048.283-22","url":null,"abstract":"FET-based charge carrier mobility measurements in low-conductivity materials, as well as semiconductor materials with a high density of trapping states, such as nanocrystals and polycrystalline films, are highly distorted due to charge accumulation in the transistor structure. In this work, a comparative study of the measurement of the mobility of charge carrier in conductive polymers, nanocrystals and polycrystalline films, using the analysis of output and transfer characteristics, was carried out. It is shown that using output characteristics instead of transfer characteristics for calculating the charge carrier mobility helps to avoid a systematic error in the measurement.","PeriodicalId":24036,"journal":{"name":"Журнал технической физики","volume":"27 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"90423421","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
引用次数: 0
Характеризация электрофизическими методами монокристаллического алмаза, легированного бором (обзор)
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.21883/jtf.2023.01.54059.110-22
В. И. Зубков, А.В. Соломникова, А. В. Соломонов, А.В. Колядин, J.E. Butler
На базе как результатов собственных исследований, так и работ других авторов проведен критический анализ существующих методов контроля концентрации примесей и основных носителей заряда в широкозонных полупроводниках, а также рассмотрены вопросы совершенствования современной диагностики основных электрофизических свойств монокристаллического алмаза. Установлено, что для полупроводникового алмаза принципиально важным оказывается раздельное определение концентрации примеси и концентрации свободных носителей заряда, что является следствием очень малой (менее 1%) степени ионизации внедренной примеси. Показаны преимущества и перспективность спектроскопии адмиттанса как диагностического метода. При исследовании образцов алмаза, легированных бором, обнаружено уменьшение энергии активации дырок с примесного уровня бора от 325 до 100 meV при увеличении концентрации бора с 2·1016 до 4·1019 cm-3. Сделано предположение, что причиной различия в энергиях активации, получаемых измерениями на постоянном и переменном токе, являются измеряемые соответствующим прибором токи проводимости либо смещения. Для сильно легированных образцов монокристаллического алмаза с концентрацией бора NA≥5·1018 cm-3 при температурах 120-150 K зарегистрирован переход к прыжковому механизму проводимости по примесной (акцепторной) зоне с термической энергией активации 10-20 meV. На базе результатов собственных исследований и работ других авторов проведен критический анализ существующих методов контроля концентрации примеси и основных носителей заряда в широкозонных полупроводниках, а также рассмотрены вопросы совершенствования современной диагностики основных электрофизических свойств монокристаллического алмаза. Установлено, что для полупроводникового алмаза принципиально важным оказывается раздельное определение концентрации примеси и концентрации свободных носителей заряда, что является следствием очень малой (менее 1%) степени ионизации внедренной примеси. Показаны преимущества и перспективность спектроскопии адмиттанса как диагностического метода применительно к сверхширокозонным полупроводникам, предлагаются решения, направленные на корректную интерпретацию экспериментальных данных. Большая энергия ионизации примеси бора в алмазе (370 meV) приводит к сильной частотной дисперсии измеряемой барьерной емкости. Показано, что для корректных измерений концентрации носителей заряда методом ВФХ в условиях нарушения квазистатичности необходимо использование низких частот и высоких температур. Проводится сопоставление результатов электрофизических исследований с традиционными измерениями концентрации примеси в алмазе оптическими методами. При температурных измерениях адмиттанса образцов монокристаллического алмаза, легированного бором, обнаружено уменьшение энергии активации дырок с примесного уровня бора от 325 до 100 meV при увеличении концентрации бора NA с 2·1016 до 4·1019 cm-3, а также при NA≥5·1018 cm-3 при температурах 120-150 K зарегистрирован переход к прыжковому механизму проводимос
在其研究成果和其他作者的工作基础上,对宽带半导体中现有的杂质浓度控制和主要电荷载体的方法进行了批判性分析,并讨论了改进现代诊断单晶钻石的基本电物理特性的问题。= =电离程度= = =对于半导体钻石来说,重要的是对混合浓度和自由载流子浓度的分离定义,这反映了嵌入的混合物电离程度非常低(不到1%)。admittan光谱学作为一种诊断方法的优势和潜力。在对硼合金钻石样本的研究中,发现了从硼的例子水平325到100 meV的能量减少,硼浓度从2·1016增加到4·1019 cm-3。据推测,恒定和可变电流测量的激活能量差异是由导电或偏移的相应仪器测量的。在120-150 K温度下,NA NA - 5··1018 cm-3被记录为10-20 meV热能激活区域的跳传导机制。在其他作者自己的研究和工作的基础上,对宽带半导体中现有的杂质浓度控制和主要电荷载体的方法进行了批判性分析,并讨论了改进现代诊断单晶钻石的基本电物理特性的问题。= =电离程度= = =对于半导体钻石来说,重要的是对混合浓度和自由载流子浓度的分离定义,这反映了嵌入的混合物电离程度非常低(不到1%)。在超宽带半导体中,admit坦光谱学作为诊断方法的优势和前景显示,提供了旨在正确解释实验数据的解决方案。钻石中的硼杂质电离能量(370 meV)导致测量跨栏容量的高频率分散。它表明,在干扰准静电时,vfx方法对电荷载体浓度的正确测量需要使用低频率和高温度。通过光学方法比较电子物理研究的结果和传统测量钻石杂质浓度的方法。硼合金单晶金刚石样本精确测量温度时无理性值激活能量吸收减少蛀牙和硼掺杂水平放大倍数325至100 meV硼浓度NA·1016 2至4·1019 cm - 3以及NA≥5·1018 cm - 3 120 - 150 K温度下注册跳跃掺杂传导机制(акцепторн)过渡区和热力活化10 - 20 meV能量。关键字:单晶钻石,硼混合物,电荷载体浓度,激活能量,光谱学,伏特法测量。
{"title":"Характеризация электрофизическими методами монокристаллического алмаза, легированного бором (обзор)","authors":"В. И. Зубков, А.В. Соломникова, А. В. Соломонов, А.В. Колядин, J.E. Butler","doi":"10.21883/jtf.2023.01.54059.110-22","DOIUrl":"https://doi.org/10.21883/jtf.2023.01.54059.110-22","url":null,"abstract":"На базе как результатов собственных исследований, так и работ других авторов проведен критический анализ существующих методов контроля концентрации примесей и основных носителей заряда в широкозонных полупроводниках, а также рассмотрены вопросы совершенствования современной диагностики основных электрофизических свойств монокристаллического алмаза. Установлено, что для полупроводникового алмаза принципиально важным оказывается раздельное определение концентрации примеси и концентрации свободных носителей заряда, что является следствием очень малой (менее 1%) степени ионизации внедренной примеси. Показаны преимущества и перспективность спектроскопии адмиттанса как диагностического метода. При исследовании образцов алмаза, легированных бором, обнаружено уменьшение энергии активации дырок с примесного уровня бора от 325 до 100 meV при увеличении концентрации бора с 2·1016 до 4·1019 cm-3. Сделано предположение, что причиной различия в энергиях активации, получаемых измерениями на постоянном и переменном токе, являются измеряемые соответствующим прибором токи проводимости либо смещения. Для сильно легированных образцов монокристаллического алмаза с концентрацией бора NA≥5·1018 cm-3 при температурах 120-150 K зарегистрирован переход к прыжковому механизму проводимости по примесной (акцепторной) зоне с термической энергией активации 10-20 meV. На базе результатов собственных исследований и работ других авторов проведен критический анализ существующих методов контроля концентрации примеси и основных носителей заряда в широкозонных полупроводниках, а также рассмотрены вопросы совершенствования современной диагностики основных электрофизических свойств монокристаллического алмаза. Установлено, что для полупроводникового алмаза принципиально важным оказывается раздельное определение концентрации примеси и концентрации свободных носителей заряда, что является следствием очень малой (менее 1%) степени ионизации внедренной примеси. Показаны преимущества и перспективность спектроскопии адмиттанса как диагностического метода применительно к сверхширокозонным полупроводникам, предлагаются решения, направленные на корректную интерпретацию экспериментальных данных. Большая энергия ионизации примеси бора в алмазе (370 meV) приводит к сильной частотной дисперсии измеряемой барьерной емкости. Показано, что для корректных измерений концентрации носителей заряда методом ВФХ в условиях нарушения квазистатичности необходимо использование низких частот и высоких температур. Проводится сопоставление результатов электрофизических исследований с традиционными измерениями концентрации примеси в алмазе оптическими методами. При температурных измерениях адмиттанса образцов монокристаллического алмаза, легированного бором, обнаружено уменьшение энергии активации дырок с примесного уровня бора от 325 до 100 meV при увеличении концентрации бора NA с 2·1016 до 4·1019 cm-3, а также при NA≥5·1018 cm-3 при температурах 120-150 K зарегистрирован переход к прыжковому механизму проводимос","PeriodicalId":24036,"journal":{"name":"Журнал технической физики","volume":"3 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"90649300","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
引用次数: 0
Физические процессы в датчике низкого вакуума типа Пирани
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.21883/jtf.2023.02.54505.187-22
Е. В. Рутьков, О. А. Беляева, Николай Ростиславович Галль
Auger electron spectroscopy and thermoresistive methods are used to study the physical processes leading to gas cooling of heated molybdenum filaments in a wide temperature range of 350 - 1300 K and pressures of 760 - 10-3 Torr, corresponding to the operating range of a Pirani-type vacuum sensor. Nitrogen was used as the gas. It is shown that nitrogen atoms chemisorbed on the surface do not contribute to gas cooling, which occurs only due to physisorbed N2 molecules. In the intermediate vacuum region of 10-3 – 1 Torr, the heater is cooled due to the equilibrium between the flux of incident and thermally desorbed molecules, which is well described by the Hertz-Knudsen formula and first-order desorption with an activation energy of ~ 0.55 eV. On the contrary, at high pressures close to atmospheric, this cooling occurs due to the thermal desorption of gas molecules from an almost filled monolayer, which reduces its relative efficiency by many orders of magnitude.
利用俄歇电子能谱法和热阻法研究了加热钼丝在350 ~ 1300 K的宽温度范围和760 ~ 10-3 Torr的压力下导致气体冷却的物理过程,这与皮拉尼型真空传感器的工作范围相对应。氮气被用作气体。结果表明,表面化学吸附的氮原子对气体冷却没有贡献,气体冷却只发生在物理吸附的N2分子上。在10-3 - 1 Torr的中间真空区,由于入射和热解吸分子之间的平衡,加热器被冷却,这是由Hertz-Knudsen公式和活化能为~ 0.55 eV的一阶解吸很好地描述的。相反,在接近大气的高压下,这种冷却是由于气体分子从几乎充满的单层热解吸而发生的,这使其相对效率降低了许多数量级。
{"title":"Физические процессы в датчике низкого вакуума типа Пирани","authors":"Е. В. Рутьков, О. А. Беляева, Николай Ростиславович Галль","doi":"10.21883/jtf.2023.02.54505.187-22","DOIUrl":"https://doi.org/10.21883/jtf.2023.02.54505.187-22","url":null,"abstract":"Auger electron spectroscopy and thermoresistive methods are used to study the physical processes leading to gas cooling of heated molybdenum filaments in a wide temperature range of 350 - 1300 K and pressures of 760 - 10-3 Torr, corresponding to the operating range of a Pirani-type vacuum sensor. Nitrogen was used as the gas. It is shown that nitrogen atoms chemisorbed on the surface do not contribute to gas cooling, which occurs only due to physisorbed N2 molecules. In the intermediate vacuum region of 10-3 – 1 Torr, the heater is cooled due to the equilibrium between the flux of incident and thermally desorbed molecules, which is well described by the Hertz-Knudsen formula and first-order desorption with an activation energy of ~ 0.55 eV. On the contrary, at high pressures close to atmospheric, this cooling occurs due to the thermal desorption of gas molecules from an almost filled monolayer, which reduces its relative efficiency by many orders of magnitude.","PeriodicalId":24036,"journal":{"name":"Журнал технической физики","volume":"19 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"82785833","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
引用次数: 0
Особенности протекания твердофазных реакций в трехслойной пленочной системе Sn/Fe/Cu 三层薄膜系统Sn/Fe/Cu中的硬相反应特性
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.21883/jtf.2023.07.55761.73-23
Ю.Ю. Балашов, В. Г. Мягков, Л.Е. Быкова, Михаил Н. Волочаев, В. С. Жигалов, А. А. Мацынин, К.А. Галушка, Галина Николаевна Бондаренко, Сергей В. Комогорцев
Study of the mechanisms of the solid-state reactions in Sn/Fe/Cu thin films is interesting both from a fundamental point of view and from a view of the importance of emerging intermetallics in the technology of solder joints and thin-film lithium-ion batteries. By the integrated approach, including both X-ray phase analysis and local elemental analysis of the cross-sections of the films, the phase composition and the mutual arrangement of phases were studied, at various stages of the solid-state reaction occurring at different temperatures. The observed sequence of the appearing phases differs significantly from the expected one if the mass transfer took place by a volume diffusion through the forming layers.
无论是从基本观点还是从新兴金属间化合物在焊点和薄膜锂离子电池技术中的重要性来看,研究Sn/Fe/Cu薄膜中固态反应的机理都是有趣的。采用x射线相分析和局部元素分析相结合的方法,研究了不同温度下固相反应各阶段的相组成和相的相互排列。如果传质是通过形成层的体积扩散进行的,则观察到的出现相顺序与预期的有很大不同。
{"title":"Особенности протекания твердофазных реакций в трехслойной пленочной системе Sn/Fe/Cu","authors":"Ю.Ю. Балашов, В. Г. Мягков, Л.Е. Быкова, Михаил Н. Волочаев, В. С. Жигалов, А. А. Мацынин, К.А. Галушка, Галина Николаевна Бондаренко, Сергей В. Комогорцев","doi":"10.21883/jtf.2023.07.55761.73-23","DOIUrl":"https://doi.org/10.21883/jtf.2023.07.55761.73-23","url":null,"abstract":"Study of the mechanisms of the solid-state reactions in Sn/Fe/Cu thin films is interesting both from a fundamental point of view and from a view of the importance of emerging intermetallics in the technology of solder joints and thin-film lithium-ion batteries. By the integrated approach, including both X-ray phase analysis and local elemental analysis of the cross-sections of the films, the phase composition and the mutual arrangement of phases were studied, at various stages of the solid-state reaction occurring at different temperatures. The observed sequence of the appearing phases differs significantly from the expected one if the mass transfer took place by a volume diffusion through the forming layers.","PeriodicalId":24036,"journal":{"name":"Журнал технической физики","volume":"34 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"83542267","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
引用次数: 0
Туннелирование через барьеры Шоттки Ni/n-GaN по локализованным состояниям дефектов 通过Ni/n-GaN壁垒隧道
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.21883/jtf.2023.08.55978.101-23
Н.И. Бочкарева, Ю.Г. Шретер
Schottky barriers on GaN is considered on the basis of an analysis of the features of the current-voltage characteristics of Ni/n-GaN diodes. It is found that the forward I–V characteristics on a semilogarithmic scale have the form of curves with steps at biases corresponding to the Gaussian bands of localized states of defects in the GaN band gap. It is shown that the experimental current-voltage characteristics are in agreement with a simple physical model that takes into account the thinning of the Schottky barrier due to the space charge of ionized deep centers, which stimulates the concentration of the electric field near the Schottky contact and tunneling of electrons by hopping between local centers through the near-contact layer. At forward biases, this causes an exponential increase in the tunneling current of electrons thermally activated to an energy corresponding to the peak of the Gaussian band. The recharging of the states of the Gaussian band is accompanied by a decrease in the probability of tunneling and the appearance of a current plateau on the forward lg I(Vj) curves. An increase in the space charge of deep centers under reverse bias leads to tunneling leakage and limits the breakdown voltage.
在分析Ni/n-GaN二极管电流-电压特性的基础上,提出了氮化镓上的肖特基势垒。发现在半对数尺度上的正演I-V特性具有与GaN带隙中缺陷局域态高斯带相对应的阶跃偏差曲线形式。实验结果表明,电流-电压特性与一个简单的物理模型是一致的,该模型考虑了由于电离深中心的空间电荷而导致的肖特基势垒变薄,这刺激了肖特基接触附近电场的集中和电子通过近接触层在局部中心之间跳跃而穿隧。在正向偏置下,这导致热激活电子的隧穿电流呈指数增长,达到高斯带峰值对应的能量。高斯带态的再充电伴随着隧穿概率的降低和正向lg I(Vj)曲线上电流平台的出现。在反向偏压下,深中心空间电荷的增加会导致隧穿泄漏并限制击穿电压。
{"title":"Туннелирование через барьеры Шоттки Ni/n-GaN по локализованным состояниям дефектов","authors":"Н.И. Бочкарева, Ю.Г. Шретер","doi":"10.21883/jtf.2023.08.55978.101-23","DOIUrl":"https://doi.org/10.21883/jtf.2023.08.55978.101-23","url":null,"abstract":"Schottky barriers on GaN is considered on the basis of an analysis of the features of the current-voltage characteristics of Ni/n-GaN diodes. It is found that the forward I–V characteristics on a semilogarithmic scale have the form of curves with steps at biases corresponding to the Gaussian bands of localized states of defects in the GaN band gap. It is shown that the experimental current-voltage characteristics are in agreement with a simple physical model that takes into account the thinning of the Schottky barrier due to the space charge of ionized deep centers, which stimulates the concentration of the electric field near the Schottky contact and tunneling of electrons by hopping between local centers through the near-contact layer. At forward biases, this causes an exponential increase in the tunneling current of electrons thermally activated to an energy corresponding to the peak of the Gaussian band. The recharging of the states of the Gaussian band is accompanied by a decrease in the probability of tunneling and the appearance of a current plateau on the forward lg I(Vj) curves. An increase in the space charge of deep centers under reverse bias leads to tunneling leakage and limits the breakdown voltage.","PeriodicalId":24036,"journal":{"name":"Журнал технической физики","volume":"40 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"73254603","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
引用次数: 0
Синтез порошка карбида гафния в атмосферной дуговой плазме 大气电弧等离子体碳化物粉末合成
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.21883/jtf.2023.06.55601.244-22
Ю.З. Васильева, Павел Вадимович Поваляев, А. П. Корчагина, С. А. Янковский, А.Я. Пак
The paper presents a method, implemented for the first time, for the thermal synthesis of hafnium carbide powder using a DC arc discharge initiated in the open-air atmosphere. Based on the results of the series of experiments, the dependences of the current strength of the power source and the time of thermal treatment on the phase composition of the resulting powder product were established. Required parameters have been determined to ensure the synthesis of a powder containing ~ 98 wt. % of the cubic phase of hafnium carbide: heat treatment of the initial mixture containing the stoichiometric ratio of hafnium to carbon for 60 s at a current of 220 A. The size, shape, and substructure of particles of the synthesized carbide are characterized. The differential thermal analysis carried out in an oxidizing medium showed that the obtained hafnium carbide powder is oxidized most intensively at a temperature of ~700°C.
本文首次提出了一种在露天环境下用直流电弧放电热合成碳化铪粉末的方法。根据一系列实验结果,建立了电源电流强度和热处理时间对粉末产品相组成的依赖关系。确定了合成含碳化铪立方相~ 98 wt. %的粉末所需的参数:在220 a的电流下,将含有铪与碳的化学计量比的初始混合物热处理60 s。对合成碳化物颗粒的大小、形状和亚结构进行了表征。在氧化介质中进行的差热分析表明,在~700℃的温度下,得到的碳化铪粉末氧化程度最高。
{"title":"Синтез порошка карбида гафния в атмосферной дуговой плазме","authors":"Ю.З. Васильева, Павел Вадимович Поваляев, А. П. Корчагина, С. А. Янковский, А.Я. Пак","doi":"10.21883/jtf.2023.06.55601.244-22","DOIUrl":"https://doi.org/10.21883/jtf.2023.06.55601.244-22","url":null,"abstract":"The paper presents a method, implemented for the first time, for the thermal synthesis of hafnium carbide powder using a DC arc discharge initiated in the open-air atmosphere. Based on the results of the series of experiments, the dependences of the current strength of the power source and the time of thermal treatment on the phase composition of the resulting powder product were established. Required parameters have been determined to ensure the synthesis of a powder containing ~ 98 wt. % of the cubic phase of hafnium carbide: heat treatment of the initial mixture containing the stoichiometric ratio of hafnium to carbon for 60 s at a current of 220 A. The size, shape, and substructure of particles of the synthesized carbide are characterized. The differential thermal analysis carried out in an oxidizing medium showed that the obtained hafnium carbide powder is oxidized most intensively at a temperature of ~700°C.","PeriodicalId":24036,"journal":{"name":"Журнал технической физики","volume":"8 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"88231488","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
引用次数: 0
Стратификация границы раздела Fe/Si(001)2x1 отжигом смачивающего слоя Fe/Si(001)2x1退火层分层
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.21883/jtf.2023.01.54076.191-22
Н.И. Плюснин
Исследование границы раздела Fe/Si(001)2x1 в процессе ее формирования проводили методами дифракции медленных электронов (LEED), спектроскопии оже-электронов (AES), спектроскопии потерь энергии электронов (EELS) (все in-situ) и после выгрузки из камеры --- методом атомно-силовой микроскопии (AFM). Пленки Fe на Si(001)2x1 получали при температурах подложки и источника 30oС и соответственно 1250oС. Смачивающий слой (WL) Si(001)2x1-Fe формировали отжигом на стадиях роста 1 монослой (ML) и 3 ML при температурах 500oC и соответственно 250oC. Анализ и интерпретация полученных данных с учетом возможных схем поверхностных реакций показал, что после отжига при толщине 1 ML состав слоев (сверху вниз) пленки Fe соответствовал 2 ML Si/Fe. А с увеличением толщины до 2 ML он изменился на Fe/Si/Fe и до 3 ML на Fe-FeSi. Затем после отжига пленки толщиной 3 ML он изменился на FeSi. При 4 ML произошло формирование двухслойной пленки FeSi/FeSi2. И далее при 7 ML и 10 ML состав слоев пленки изменился на Fe3Si/FeSi2 и соответственно Fe/Fe3Si/FeSi2. При этом верхний слой Fe3Si при 7 ML покрылся 0.6 ML сегрегированного Si. А верхний слой Fe при 10 ML после осаждения и отжига при 250oС покрылся 0.3 ML и соответственно 0.6 ML сегрегированного Si. В последней пленке Fe, латеральный размер зерен и средняя высота рельефа пленки составили 10-20 nm и соответственно ~0.4 nm. Ключевые слова: граница раздела, смачивающий слой, многослойная пленка, состав слоев, схемы поверхностных реакций, Fe, Si(001)2x1.
对Fe/Si(001)2x1部分边界的研究使用了慢电子(001)、俄歇电子光谱学(AES)、电子能量损失光谱学(EELS)和原子力显微镜(AFM)。Fe在Si(001)2x1上的胶片是在温度和30oc源下拍摄的,分别为1250oc。湿润层(WL) Si(001)2x1-Fe在生长阶段由1单层(ML)和3 ML在500oC和250oC分别形成。根据可能的表面反应模式分析和解释数据,在f1层(从上到下)退火后,Fe层的组成与2 ML Si/Fe相匹配。随着厚度的增加,它变成了Fe/Si/Fe,而Fe-FeSi的3 ML。然后,在烧了3毫升的胶片后,它变成了FeSi。在4 ML中,FeSi/FeSi2胶片形成。在7 ML和10 ML的情况下,胶片层的组成被改成了Fe3Si/FeSi2,分别是Fe/Fe3Si/FeSi2。然而,Fe3Si的上层覆盖了0.6 ML的隔离层。在250oc被围困和退火后,Fe的上层被0.3 ML和0.6 ML隔离。在Fe的最后一卷中,谷粒的外侧尺寸和胶片的平均高度分别为10-20 nm和0.4 nm。关键词:分段界面,润滑层,层组成,表面反应电路,Fe, Si(001)2x1。
{"title":"Стратификация границы раздела Fe/Si(001)2x1 отжигом смачивающего слоя","authors":"Н.И. Плюснин","doi":"10.21883/jtf.2023.01.54076.191-22","DOIUrl":"https://doi.org/10.21883/jtf.2023.01.54076.191-22","url":null,"abstract":"Исследование границы раздела Fe/Si(001)2x1 в процессе ее формирования проводили методами дифракции медленных электронов (LEED), спектроскопии оже-электронов (AES), спектроскопии потерь энергии электронов (EELS) (все in-situ) и после выгрузки из камеры --- методом атомно-силовой микроскопии (AFM). Пленки Fe на Si(001)2x1 получали при температурах подложки и источника 30oС и соответственно 1250oС. Смачивающий слой (WL) Si(001)2x1-Fe формировали отжигом на стадиях роста 1 монослой (ML) и 3 ML при температурах 500oC и соответственно 250oC. Анализ и интерпретация полученных данных с учетом возможных схем поверхностных реакций показал, что после отжига при толщине 1 ML состав слоев (сверху вниз) пленки Fe соответствовал 2 ML Si/Fe. А с увеличением толщины до 2 ML он изменился на Fe/Si/Fe и до 3 ML на Fe-FeSi. Затем после отжига пленки толщиной 3 ML он изменился на FeSi. При 4 ML произошло формирование двухслойной пленки FeSi/FeSi2. И далее при 7 ML и 10 ML состав слоев пленки изменился на Fe3Si/FeSi2 и соответственно Fe/Fe3Si/FeSi2. При этом верхний слой Fe3Si при 7 ML покрылся 0.6 ML сегрегированного Si. А верхний слой Fe при 10 ML после осаждения и отжига при 250oС покрылся 0.3 ML и соответственно 0.6 ML сегрегированного Si. В последней пленке Fe, латеральный размер зерен и средняя высота рельефа пленки составили 10-20 nm и соответственно ~0.4 nm. Ключевые слова: граница раздела, смачивающий слой, многослойная пленка, состав слоев, схемы поверхностных реакций, Fe, Si(001)2x1.","PeriodicalId":24036,"journal":{"name":"Журнал технической физики","volume":"110 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"89345984","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
引用次数: 0
Дифракция электромагнитных волн на одномерных дифракционных решетках, образованных щелями в абсолютно поглощающем экране 全吸收屏幕上由缝隙形成的单维衍射电磁波绕射
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.21883/jtf.2023.04.55029.290-22
Александр Михайлович Лерер, В В Махно, Владимир Иванович Кравченко
Two-sided approximate boundary conditions are obtained for an absolutely absorbing ("black") layer lying on a multilayer dielectric. Paired summation equations (PSEs) are obtained for the tangent components of the electric and magnetic field strengths at the slots. These equations are solved by the Galerkin method with basis functions in the form of Chebyshev and Legendre polynomials. The resulting system of linear algebraic equations has fast internal convergence. To control the accuracy of the obtained solution, a dual problem is solved - a lattice of "black stripes". In this case, the unknowns in the PSU are the current density on the strips. The properties of lattices are analyzed.
得到了位于多层介质上的绝对吸收(“黑”)层的双面近似边界条件。得到了槽处电场强度和磁场强度切线分量的配对求和方程。用基函数为Chebyshev多项式和Legendre多项式的伽辽金方法求解了这些方程。所得到的线性代数方程组具有快速的内收敛性。为了控制得到的解的精度,解决了一个对偶问题——“黑色条纹”的晶格。在这种情况下,PSU中的未知数是条带上的电流密度。分析了晶格的性质。
{"title":"Дифракция электромагнитных волн на одномерных дифракционных решетках, образованных щелями в абсолютно поглощающем экране","authors":"Александр Михайлович Лерер, В В Махно, Владимир Иванович Кравченко","doi":"10.21883/jtf.2023.04.55029.290-22","DOIUrl":"https://doi.org/10.21883/jtf.2023.04.55029.290-22","url":null,"abstract":"Two-sided approximate boundary conditions are obtained for an absolutely absorbing (\"black\") layer lying on a multilayer dielectric. Paired summation equations (PSEs) are obtained for the tangent components of the electric and magnetic field strengths at the slots. These equations are solved by the Galerkin method with basis functions in the form of Chebyshev and Legendre polynomials. The resulting system of linear algebraic equations has fast internal convergence. To control the accuracy of the obtained solution, a dual problem is solved - a lattice of \"black stripes\". In this case, the unknowns in the PSU are the current density on the strips. The properties of lattices are analyzed.","PeriodicalId":24036,"journal":{"name":"Журнал технической физики","volume":"19 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"73230964","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
引用次数: 0
Исследование температуры поверхности, контактирующей с плазмой, методом двухцветной пирометрии 用两种颜色高温测定与等离子体接触的表面温度
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.21883/jtf.2023.05.55456.262-22
Анатолий Викторович Воронин, В.Ю. Горяинов, А.А. Капралов, Владимир Адольфович Токарев, Г.Ю. Сотникова
A high-speed two-color pyrometer has been developed that allows measuring the intensity of thermal radiation in temperature range of 100-3500 0C with 2 µs time resolution. The analysis of the main factors affecting the measurement of surface temperature in the conditions of its interaction with plasma is carried out. It is shown that at plasma temperature of more than 10 eV and moderate concentration of particles, the wall plasma can be considered transparent to thermal radiation. Experimental studies on non-contact measurement of temperature of surface interacting with plasma on Globus-M2 tokamak and plasma gun test bench have been carried out. Sawtooth temperature fluctuations were detected on the wall of tokamak chamber near the exit of outer separatrix branch. The period of these flashes was 3-4 ms, and duration was 2 ms. The maximum wall temperature measured by a high-speed pyrometer exceeded the temperature measured by infrared camera. Measurements of temperature of the front surface of W-Li sample were carried out at plasma gun test bench under conditions of deuterium plasma jet cyclic action under loads simulating regimes of plasma current disruption in tokamak. The sample temperature reached more than 3000 0C during < 1 ms. The thermal conductivity of the sample degraded with an increase in number of plasma exposure cycles, which was expressed in progressive decrease in target cooling rate after the pulse. Using a high-speed pyrometer, it is proposed to control the formation of heat-insulating foils on surface interacting with plasma.
开发了一种高速双色高温计,可以测量温度范围为100-3500℃的热辐射强度,时间分辨率为2µs。分析了在等离子体相互作用条件下影响表面温度测量的主要因素。结果表明,当等离子体温度大于10 eV,粒子浓度适中时,壁面等离子体对热辐射是透明的。在Globus-M2型托卡马克和等离子体枪试验台上进行了非接触式测量与等离子体相互作用表面温度的实验研究。在托卡马克腔室外分离支路出口附近的壁面上检测到锯齿状的温度波动。这些闪光的周期为3-4毫秒,持续时间为2毫秒。高速高温计测得的最高壁温超过红外摄像机测得的最高壁温。在模拟托卡马克等离子体电流中断载荷的条件下,在氘等离子体射流循环作用条件下,在等离子体枪试验台对W-Li样品前表面温度进行了测量。样品温度在< 1ms的时间内达到3000℃以上。样品的导热系数随着等离子体暴露次数的增加而下降,这表现为脉冲后目标冷却速率的逐渐降低。提出了利用高速高温计控制与等离子体相互作用表面隔热箔形成的方法。
{"title":"Исследование температуры поверхности, контактирующей с плазмой, методом двухцветной пирометрии","authors":"Анатолий Викторович Воронин, В.Ю. Горяинов, А.А. Капралов, Владимир Адольфович Токарев, Г.Ю. Сотникова","doi":"10.21883/jtf.2023.05.55456.262-22","DOIUrl":"https://doi.org/10.21883/jtf.2023.05.55456.262-22","url":null,"abstract":"A high-speed two-color pyrometer has been developed that allows measuring the intensity of thermal radiation in temperature range of 100-3500 0C with 2 µs time resolution. The analysis of the main factors affecting the measurement of surface temperature in the conditions of its interaction with plasma is carried out. It is shown that at plasma temperature of more than 10 eV and moderate concentration of particles, the wall plasma can be considered transparent to thermal radiation. Experimental studies on non-contact measurement of temperature of surface interacting with plasma on Globus-M2 tokamak and plasma gun test bench have been carried out. Sawtooth temperature fluctuations were detected on the wall of tokamak chamber near the exit of outer separatrix branch. The period of these flashes was 3-4 ms, and duration was 2 ms. The maximum wall temperature measured by a high-speed pyrometer exceeded the temperature measured by infrared camera. Measurements of temperature of the front surface of W-Li sample were carried out at plasma gun test bench under conditions of deuterium plasma jet cyclic action under loads simulating regimes of plasma current disruption in tokamak. The sample temperature reached more than 3000 0C during < 1 ms. The thermal conductivity of the sample degraded with an increase in number of plasma exposure cycles, which was expressed in progressive decrease in target cooling rate after the pulse. Using a high-speed pyrometer, it is proposed to control the formation of heat-insulating foils on surface interacting with plasma.","PeriodicalId":24036,"journal":{"name":"Журнал технической физики","volume":"8 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"75358018","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
引用次数: 0
Характеристики матричного катода из карбида кремния в предпробойных и пробойных условиях 穿孔和穿孔条件下碳化硅基质阴极特征
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.21883/jtf.2023.04.55046.257-22
Владимир Александрович Морозов, Н. В. Егоров, В. В. Трофимов, К. А. Никифоров, И. И. Закиров, Вадим Маркович Кац, В.А. Ильин, Александр Сергеевич Иванов
This study assesses promising field electron sources based on silicon carbide monolithic field emission array (FEA). FEA is fabricated on single-crystal wafers of silicon carbide (0001C) 6H-SiC of n-type conductivity using the technology of two-stage reactive ion etching in SF6/O2/Ar atmosphere. To implement conditions close to breakdown, an experimental setup based on high-voltage narrow pulses generating device GKVI-300 was used. A series of nanosecond voltage pulses with amplitudes from 120 to 250 kV was generated. To study the characteristics of the FEA in the pre-breakdown state, the beam of field emitted electrons was separated from the ion torch or cathode plasma, formed in the following breakdown phases, by placing a 50-μm-thick titanium foil under zero potential into the interelectrode gap. Current-voltage characteristics of peak-currents vs. peak-voltages passing through the foil are close to rectilinear in the Fowler-Nordheim coordinates. The current-voltage characteristics plotted for each of the pulses along increasing and decreasing branches show a discrepancy (hysteresis). After the experiments, the silicon carbide cathode FEA was studied in a scanning electron microscope.
本研究评估了基于碳化硅单片场发射阵列(FEA)的有前途的场电子源。采用SF6/O2/Ar气氛两级反应离子刻蚀技术,在n型电导率的碳化硅(0001C) 6H-SiC单晶片上制备了FEA。为了实现接近击穿的条件,采用了基于高压窄脉冲产生装置GKVI-300的实验装置。产生了一系列纳秒级电压脉冲,其振幅在120 ~ 250 kV之间。为了研究预击穿状态下的FEA特性,在电极间隙中放置一块50 μm厚的零电位钛箔,将场发射电子束从离子炬或阴极等离子体中分离出来。在Fowler-Nordheim坐标系中,峰值电流与通过箔的峰值电压的电流-电压特性接近直线。沿着增加和减少支路绘制的每个脉冲的电流-电压特性显示出差异(滞后)。实验结束后,在扫描电镜下对碳化硅阴极有限元分析进行了研究。
{"title":"Характеристики матричного катода из карбида кремния в предпробойных и пробойных условиях","authors":"Владимир Александрович Морозов, Н. В. Егоров, В. В. Трофимов, К. А. Никифоров, И. И. Закиров, Вадим Маркович Кац, В.А. Ильин, Александр Сергеевич Иванов","doi":"10.21883/jtf.2023.04.55046.257-22","DOIUrl":"https://doi.org/10.21883/jtf.2023.04.55046.257-22","url":null,"abstract":"This study assesses promising field electron sources based on silicon carbide monolithic field emission array (FEA). FEA is fabricated on single-crystal wafers of silicon carbide (0001C) 6H-SiC of n-type conductivity using the technology of two-stage reactive ion etching in SF6/O2/Ar atmosphere. To implement conditions close to breakdown, an experimental setup based on high-voltage narrow pulses generating device GKVI-300 was used. A series of nanosecond voltage pulses with amplitudes from 120 to 250 kV was generated. To study the characteristics of the FEA in the pre-breakdown state, the beam of field emitted electrons was separated from the ion torch or cathode plasma, formed in the following breakdown phases, by placing a 50-μm-thick titanium foil under zero potential into the interelectrode gap. Current-voltage characteristics of peak-currents vs. peak-voltages passing through the foil are close to rectilinear in the Fowler-Nordheim coordinates. The current-voltage characteristics plotted for each of the pulses along increasing and decreasing branches show a discrepancy (hysteresis). After the experiments, the silicon carbide cathode FEA was studied in a scanning electron microscope.","PeriodicalId":24036,"journal":{"name":"Журнал технической физики","volume":"60 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"74951978","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
引用次数: 0
期刊
Журнал технической физики
全部 Acc. Chem. Res. ACS Applied Bio Materials ACS Appl. Electron. Mater. ACS Appl. Energy Mater. ACS Appl. Mater. Interfaces ACS Appl. Nano Mater. ACS Appl. Polym. Mater. ACS BIOMATER-SCI ENG ACS Catal. ACS Cent. Sci. ACS Chem. Biol. ACS Chemical Health & Safety ACS Chem. Neurosci. ACS Comb. Sci. ACS Earth Space Chem. ACS Energy Lett. ACS Infect. Dis. ACS Macro Lett. ACS Mater. Lett. ACS Med. Chem. Lett. ACS Nano ACS Omega ACS Photonics ACS Sens. ACS Sustainable Chem. Eng. ACS Synth. Biol. Anal. Chem. BIOCHEMISTRY-US Bioconjugate Chem. BIOMACROMOLECULES Chem. Res. Toxicol. Chem. Rev. Chem. Mater. CRYST GROWTH DES ENERG FUEL Environ. Sci. Technol. Environ. Sci. Technol. Lett. Eur. J. Inorg. Chem. IND ENG CHEM RES Inorg. Chem. J. Agric. Food. Chem. J. Chem. Eng. Data J. Chem. Educ. J. Chem. Inf. Model. J. Chem. Theory Comput. J. Med. Chem. J. Nat. Prod. J PROTEOME RES J. Am. Chem. Soc. LANGMUIR MACROMOLECULES Mol. Pharmaceutics Nano Lett. Org. Lett. ORG PROCESS RES DEV ORGANOMETALLICS J. Org. Chem. J. Phys. Chem. J. Phys. Chem. A J. Phys. Chem. B J. Phys. Chem. C J. Phys. Chem. Lett. Analyst Anal. Methods Biomater. Sci. Catal. Sci. Technol. Chem. Commun. Chem. Soc. Rev. CHEM EDUC RES PRACT CRYSTENGCOMM Dalton Trans. Energy Environ. Sci. ENVIRON SCI-NANO ENVIRON SCI-PROC IMP ENVIRON SCI-WAT RES Faraday Discuss. Food Funct. Green Chem. Inorg. Chem. Front. Integr. Biol. J. Anal. At. Spectrom. J. Mater. Chem. A J. Mater. Chem. B J. Mater. Chem. C Lab Chip Mater. Chem. Front. Mater. Horiz. MEDCHEMCOMM Metallomics Mol. Biosyst. Mol. Syst. Des. Eng. Nanoscale Nanoscale Horiz. Nat. Prod. Rep. New J. Chem. Org. Biomol. Chem. Org. Chem. Front. PHOTOCH PHOTOBIO SCI PCCP Polym. Chem.
×
引用
GB/T 7714-2015
复制
MLA
复制
APA
复制
导出至
BibTeX EndNote RefMan NoteFirst NoteExpress
×
0
微信
客服QQ
Book学术公众号 扫码关注我们
反馈
×
意见反馈
请填写您的意见或建议
请填写您的手机或邮箱
×
提示
您的信息不完整,为了账户安全,请先补充。
现在去补充
×
提示
您因"违规操作"
具体请查看互助需知
我知道了
×
提示
现在去查看 取消
×
提示
确定
Book学术官方微信
Book学术文献互助
Book学术文献互助群
群 号:481959085
Book学术
文献互助 智能选刊 最新文献 互助须知 联系我们:info@booksci.cn
Book学术提供免费学术资源搜索服务,方便国内外学者检索中英文文献。致力于提供最便捷和优质的服务体验。
Copyright © 2023 Book学术 All rights reserved.
ghs 京公网安备 11010802042870号 京ICP备2023020795号-1