ТЕНЗОМЕТРИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ МІКРОКРИСТАЛІВ КРЕМНІЮ ПРИ КРІОГЕННИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

A. A. Druzhinin, I. I. Maryamova, O. P. Kutrakov, I. V. Pavlovskyy

Анотація


Для створення сенсорів деформації, працездатних при кріогенних температурах, досліджено тензометричні характеристики легованих бором ниткоподібних кристалів (НК) Si р-типу, закріплених на пружних елементах, виготовлених зі сталі, при фіксованих температурах 4,2, 77 і 300 К. Показано, що термічна деформація, яка виникає внаслідок різниці коефіцієнтів термічного розширення (КТР) кремнію і матеріалу пружного елемента (сталі) при закріпленні кристала на балці, дуже сильно впливає на тензометричні характеристики кристалів кремнію, особливо при кріогенних температурах. Це необхідно враховувати при розробці сенсорів на основі мікрокристалів Si для вимірювання деформацій в конструкціях, виготовлених з різних матеріалів. Показано, що НК Si p-типу з ρ300К=0,010 Ом×см з концентрацією бору поблизу переходу метал-діелектрик з металевого боку з коефіцієнтом тензочутливості К4,2К =–1020 при деформації стиску найбільш придатні для створення сенсорів деформації для кріогенних температур, зокрема для 4,2 К. Для створення сенсорів деформації для температури рідкого азоту найбільш придатні НК p-Si з ρ300К=0,025 Ом×см з коефіцієнтом тензочутливості К77К =263.

Ключові слова


кремній; ниткоподібні кристали; кріогенні температури; сенсори деформації; п’єзорезистивний

Повний текст:

PDF

Посилання


Клокова Н.П.. Тензорезисторы. // Датчики и системы. — 2004. — № 3. — С. 10-12.

Эрлер В., Вальтер Л. Электрические измерения неэлектрических величин полупроводниковыми тензорезисторами. — М.: Мир, 1974. — 285 с.

Бир Г.Л., Пикус Г.Е. Симметрия и деформационные эффекты в полупроводниках. — М.: Наука, 1972. — 584 с.

Chrobochek J.A., Pollak R.H., Staunton H.F. Impurity conduction in silicon and effect of uniaxial compression on p-type silicon. // Philosophical Magazine B. — 1984. — Vol. 50, No. 1. — P. 113-156.

Bogdanovich S., Sarachik M.P., Bhatt R.N. Conductivity of metallic Si:B near the metalinsulator transition: comparison between unstressed and unixially sressed samples. // Phys. Rev. B — 1999. — Vol. 60, No. 4. — P. 2292-2298.

Druzhinin A., Lavitska E., Maryamova I. et al., Semiconductor microcrystals with ultra-high sensitivity to mechanical strain at cryogenic temperatures. // J. Phys. IV France. — 2002. — Vol. 12. — Pr. 3-79–3-82.

Druzhinin A.A., Maryamova I.I., Pavlovskyy I.V., Palewski T., Piezoresistive properties of borondoped silicon whiskers at cryogenic temperatures. / / Functional Materials. — 2004. — Vol. 11, No. 2. — P. 268-272.

Druzhinin A., Maryamova I., Kutrakov O., Pavlovskyy I., Palewski T., Experimental simulation of piezoresistive mechanical sensors based on Si microcrystals at cryogenic temperatures. // Materialy konferencyjne VIII Konferencji Naukowej “Czujniki Optoelektroniczne i Elektroniczne” (COE 2004). — Wroclaw: TINTA. — 2004. — S. 106-109.

Druzhinin A.A., Maryamova I.I., Kutrakov O.P., Pavlovskyy I.V., Silicon microcrystals with high piezoresistance at cryogenic temperatures for sensors application. // Сенсорна електроніка і мі- кросистемні технології. — 2004. — № 1. — С. 69- 77.

Дружинин А.А., Марьямова И.И., Кутраков А.П., Павловский И.В., О возможности создания высокочувствительных пьезорезистивных сенсоров механических величин для криогенных температур. // Датчики и ситемы. — 2005. — № 7. — С. 17-21.

Евдокимов В.И., Лурье Г.И., Стучебников В.М. Полупроводниковые тензопреобразователи для измерения давления криогенных сред. // Приборы и системы управления. — 1985. — № 8. — С. 19-20.

Voronin V., Maryamova I., Zaganyach Y. et al., Silicon whiskers for mechanical sensors. // Sensors and Actuators. — 1992. — Vol. A30, № 1-2. — P. 27-33.

Maryamova I., Druzhinin A., Lavitska E. et al., Low temperature semiconductor mechanical sensors. // Sensors and Actuators. — 2000. — Vol. A85, № 1-3. — P. 153-157.

Баранський П.І., Федосов А.В., Гайдар Г.П., Фізичні властивості кристалів кремнію і германію в полях ефективного зовнішнього впливу. — Луцьк: Надстир’я, 2000. — 280 с.




DOI: https://doi.org/10.18524/1815-7459.2005.3.112454

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Copyright (c) 2005 Сенсорна електроніка і мікросистемні технології

ISSN 1815-7459 (Print), 2415-3508 (Online)