Реферати

Реферат: Фотоелектричні властивості нитрида алюмінію

Статистико-економічний аналіз виробництва цукрового буряка. Огляд застосовуваних статистичних методів. Аналіз рядів динаміки: валового збору цукрового буряка і її врожайності. Виявлення взаємозв'язків методом аналітичного угруповання. Побудова багатофакторної кореляційної моделі врожайності. Розрахунок резервів росту.

Теоретичний аналіз механізмів реалізації захисту прав акціонерів. Поняття, ознаки і типи акціонерних товариств. Методи і форми соціального захисту прав інвесторів на участь у керування товариством, на викуп приналежних їм вкладених цінних паперів і на дивіденди. Способи врегулювання корпоративних конфліктів.

Стратегія соціально-економічного розвитку міста Ханти-Мансійська до 2020 року. Концептуальні основи розробки і забезпечення реалізації стратегії соціально-економічного розвитку м. Ханти-Мансійська до 2020 р. Оцінка існуючого стану економіки міста, його потенціал, конкурентноздатність, проблеми і перспективи розвитку.

Аналіз і оцінка фінансових результатів комерційної організації (на прикладі ОАО "Салаватнефтеоргсинтез"). Особливості формування фінансових результатів: економічна база, показники прибутку і рентабельності. Аналіз структури прибутку до оподатковування за даними звітності. Характеристика формування і динаміки прибутку ОАО "Салаватнефтеоргсинтез".

Гендерние особливості культури безпеки студентів. Приведено і проаналізовані фактичні дані, що свідчать про наявність деяких відмінностей поглядів дівчин і юнаком на проблеми безпеки і шляху профілактики факторів ризику.

Введення

За останні роки УХ-техніка інтенсивно розвивається. Це зумовлено передусім появою нових технічних ідей, що дозволяють поліпшити експлуатаційні характеристики УХ-систем, спростити їх конструкцію і істотно знизити вартість. Нові ідеї відносяться насамперед до основних елементів приемо-передаючої системи - фотоприемному пристрою і випромінювачу.

Услід за створенням твердотільних формувачів сигналів зображення у видимій і ИК областях спектра багатоелементні приймачі зображення, функціонуючі на нових принципах, створюються і для УХ-діапазону спектра.

Детектування світла в ультрафиолете (довжина хвилі менше 400 нм) має широкий діапазон застосувань, як комерційних, так і військових, особливо в тих областях, де потрібно аналіз УХ випромінювання при наявності могутнього видимого або інфрачервоного фону. У комерційному секторі ці застосування включають в себе: датчики полум'я і нагріву, стерилізація в медицині, прилади для вимірювання биодоз УХ (монітори загару), діагностика плазми, моніторинг двигунів. Серед військових застосувань можна назвати: детектування слідів від двигунів ракет, наведення ракет, детектування біологічних і хімічних речовин (основні лінії поглинання лежать в ультрафиолете), закритий зв'язок між штучними супутниками (УХ промені не проникають крізь озоновий шар земної атмосфери) і системи зв'язку з підводними човнами. Більшість з цих застосувань вимагають використання детекторів, не чутливих до сонячного світла; треба детектировать тільки ультрафиолет і в ідеалі мати нульову чутливість для більш довгих хвиль. Наприклад, в польоті ракета може мати вихлопний хвіст довжиною в милю. Якщо детектор, що використовується для пошуку і наведення антиракета-перехоплювача, буде чутливий в широкій області спектра, включаючи видиму і ИК, тоді ракета представляється метою довжиною в милю, що унеможливить наведення антиракета. Однак, якщо детектор буде чутливий тільки в ультрафиолете, він зафіксує тільки самі гарячі гази, що вириваються у хвоста ракети, і наведення буде ідеальним. Точно так само УХ детектори можуть бути використані як датчики протипожежних систем для виявлення наявності саме полум'я (яке має УХ компоненту), а не просто нагрітого об'єкта, який може бути пов'язаний, а може і не бути пов'язаний з пломенем.

Подавити видиме випромінювання можна декількома способами: перший - використати світлофільтри, що менш переважно, оскільки вони в більшості своїй нестабільні, і другий - створення такої конструкції приладу, яка була б нечутлива до видимої області спектра.

Фоторезистори, незважаючи на швидкий прогрес фотоприемников з p-n переходом, залишаються важливим засобом оптоелектроники. Передусім це зумовлене великим коефіцієнтом посилення, визначуваним співвідношенням числа електронів, минулих у зовнішньому ланцюгу до числа збуджених фотоелектронов. Якщо омічний контакти фоторезистора безперешкодно пропускають електрони як всередину напівпровідника, так і з нього, то коефіцієнт посилення визначається очевидним співвідношенням:,

гдеtпр- час прольоту електрона через фоторезистор, l- довжина активної області, U- прикладене напруження. Це співвідношення підтверджує перевагу напівпровідників з високими значеннями рухливості і часу життя носіїв заряду. Коефіцієнт посилення фототока пропорційний прикладеному напруженню і може досягати 103- 105.

З точки зору застосування фоторезисторів в оптоелектронной техніці зручніше використати не коефіцієнт посилення, а опору в темновом RTи засвіченому RСВсостояниях. Важливими схемотехническими достоїнствами фоторезисторів є такі їх властивості, як линейность вольт-амперної характеристики, відсутність ефекту випрямляння і внутрішні е. д. з., що важливо для багатьох лінійних, прецизионних, електрометрических схем.

По мірі зростання напруження, що прикладається, потужності опромінювання і струму через фоторезистор стає істотним ряд ефектів (зменшення значенийmеффиtефф, порушення омичности контактів, перехід в область струмів, обмежених просторовим зарядом і інш.), що порушують линейность основних станів і обмежуючих реальні можливості приладів цього типу. Плівкова технологія виготовлення фоторезисторів породжує такі їх достоїнства, як дешевизна, широта діапазону номіналів, що перекривається, простота реалізації фоточувствительних елементів зі складною конфігурацією, технологічна сумісність з порошковими і плівковими електролюминесцентними випромінювачами.

При всій важливості перерахованих достоїнств фоторезисторів не можна забувати про такий їх принциповий недолік, як вельми значна інерційність. Крім того, для більшості фоторезисторів, що виготовляються не на монокристалах, істотна температурна і тимчасова нестабільність характеристик, зумовлена поверхневої хемосорбцией кисня, насамперед, і іншими механізмами деградації. [15].

РОЗДІЛ 1. ВЛАСТИВОСТІ НИТРИДА АЛЮМІНІЮ

1.1. Оптичні властивості AlN.

Дані про оптичні властивості нитрида алюмінію приводяться в досить ранніх джерелах, очевидно через те, що довгий час цей матеріал досить слабо використовувався в оптоелектронике.

Наприклад, дані, приведені в статті [2].

Кристали AlN були вирощені епитаксиальним способом на сапфировой підкладці. Орієнтація кристалів -. Зразки, відібрані для оптичних вимірювань мали розміри, гдеD- одна з різної товщини зразка. Для вимірювання оптичного поглинання був використаний тільки ефективний простір 0.5 х0.5 см; залишок зразка був закритий маскою. Це дозволило вибрати ту область зразка, яка має однорідну структуру і в той же час забезпечує постійність поверхні під дослідницьким променем. Спектр оптичного поглинання був отриманий за допомогою спектрометра в сукупності з фотопомножовуч і ЕОМ. Для низькотемпературних вимірювань, оскільки сталися зміни тривалості оптичних шляхів, була потрібна корекція результатів.

Оптична густина декількох зразків була виміряна в широкому температурному спектрі. Коефіцієнт поглинання, у відсутність поверхневих дефектів може бути отримана з оптичної густини з використанням формули співвідносить оптичну густину (OD) з коефіцієнтом поглощенияа, відображенням і товщиною образцаD:,

де є шукана величина.

Досвідчене вивчення нитрида алюмінію показало, що поверхневими дефектами не можна нехтувати для тих зразків, які мають великі поверхневі нерівності. Зразки, за винятком пренебрежимо малого числа мікроскопічних нерівностей мають досить хорошу якість поверхні. Проте наш аналіз включає в себе можливість подібного впливу на оптичну густину. На мал. 1.1.1. показані дані для оптичної густини одного з найбільш тонких зразків. Оптична густина може бути розкладена на чотири частини, які ясно видно на мал. 1.3.1. Математичне вираження оптичної густини представляє з себе наступне:

Здесьmo-частотний незалежний доданок оптичної густини иm1иm2-зони поглинання, ясно видимі на мал. 2. Ці два доданків експериментально ідентифіковані як кисневі домішки і/або вакансії азоту. Останній член у вираженні,, є характерним для межзонного поглинання і дає нам як природу зазораm, так і його величинуEg. Значення 0.5 і 1.5 дляmкак разів і відповідають прямому і непрямому зазору.

Техніка параметризації, що використовується в алгоритмі Давидона-Флетчера-Пауелла (вариативний метричний метод), дає значення констант, визначених вище. Виходячи з цих значень, ми можемо визначити роль тільки останнього доданку у всій енергетичній області експерименту. Графік залежності квадрата коефіцієнта поглинання як функції енергії приведений на мал. 1.1.2. Значення забороненої зони при кімнатній температурі дорівнює 6.20.1 еВ иm=0.497. У всіх випадках величинаmсоставляет менше за 2% від величини, відповідної прямому зазору.

Таким чином, було показано, що при відсутності значної кількості домішок природа країв зон AlN легко визначна. Заборонена зона рівна 6.28 еВ при температурі 5 До і 6.2 еВ при кімнатній температурі.

Прямі межзонние переходи в кристалах AlN починаються з 5.74 і 5.88 еВ відповідно для перпендикулярної і паралельної поляризації (при кімнатній температурі). Спектр відображення вище за край фундаментального поглинання був отриманий для енергії фотонів вище за 12 еВ, однак ці результати неповні. Невідомий ще механізм збудження стаціонарної люмінесценції вище за край основного поглинання у цих кристалів.

У приведеній статті [1] були вивчені спектри відображення і збудження синьої люмінесценції кристалів AlN в області енергій 3 - 40 еВ. Джерелом УХ-випромінювання був синхротрон з енергією 680 МеВ. Для вимірювань застосовувався вакуумний монохроматор. Інтенсивність збудження люмінесценції розглядалася як відношення інтенсивності люмінесценції кристала AlN і інтенсивності люмінесценції салицилата натрію для тієї ж довжини хвилі. Спектр відображення вимірювався за допомогою фотопомножовуч на салицилате натрію для перетворення УХ-випромінювання у видиме.

Досліджені в даній роботі кристали AlN були отримані за допомогою прямої реакції пар Al і N при температурі 18500С. Оскільки кристали AlN мають форму тонких гексагональних призм з товщиною від декількох десятків до декількох сотень мкм, вони повинні бути орієнтовані паралельно один одному для більш точного вимірювання спектрів збудження і відображення. Спектр збудження люмінесценції був також виміряний на зразках, отриманих осадженням порошкоподібного AlN. Всі експерименти проводилися при кімнатній температурі.

Малюнок 1.1.1. Залежність оптичної густини від енергії фотонів для зразка AlN завтовшки 0.4 мкм при 5 До [2]

Малюнок 1.1.2. Квадрат коефіцієнта поглинання від енергії фотонів при 5 До (крива 2) і 300 До (крива 1) у краю власного поглинання AlN [2].

Малюнок 1.1.3. Інтенсивність синьої люмінесценції (криві а і b) і інтенсивність відображення (крива з) від енергії фотонів при 300 До [1].

Спектр збудження стаціонарної люмінесценції (мал. 3.4.3.) має комплексну структуру в області від 4 до 22 еВ. Поляризація в даних вимірюваннях не враховувалася. Пік в області 4.5 еВ зумовлений прямим збудженням домішкових центрів, списів в області 4.7 еВ - початком прямих межзонних переходів. Вигляд кривий збудження в області 8 - 22 еВ коррелирует з кривою відображення (рис 3.4.3., крива з): максимум кривий фотовозбуждения відповідає мінімуму відображення. Це підтверджує припущення, що квантова ефективність визначається втратами на відображення і поверхневу безизлучательную рекомбінацію. При енергіях значно більших ніж ширина забороненої зони, в районі від 28 до 30 еВ, сильне зростання інтенсивності люмінесценції пояснюється початком фононного множення. Спектр люмінесценції порошкоподібного AlN має такий же характер.

Існування на кривій відображення піків в областях еВ і еВ, групи піків в області від 10 до 16 еВ з максимумом при 13.8 еВ, і в області 17.5 еВ зумовлене межзонними переходами. Існуючі на даний момент результати розрахунків електронної структури не дають поки ясних і недвозначних даних. Загальний вигляд кривий відображення має характер, схожий з кривими відображення інших напівпровідникових матеріалів типу A3B5в області переходів з валентної зони в зону провідності.

У більш пізніх дослідженнях плівки AlN були досліджені більш детально. У роботі [7] приводяться порівняльні дані оптичних властивостей плівок, кристалів і порошкоподібних фаз нитрида алюмінію.

Епитаксиальние плівки AlN були отримані на сапфировой підкладці. Орієнтація зразків -. Швидкість росту плівки з газової фази - біля 2 ангстрем/з. Кристалічна структура була визначена за допомогою рентгенівського спектрометра і методу дифракції відображених електронів. Вісь з в AlN відхилена на 280и лежить в площині, перпендикулярній осі з/сапфір як показано на мал. 1.1.5.

Як джерело випромінювання використовувалася дейтерієва лампа з вікном з MgF2. Монохроматичне випромінювання було отримане за допомогою спектрометра Сея-Намиока. Дозвіл - 2 ангстрема. Світло поляризувалося угнутим скляним дзеркалом з кутом Брюстера 600, розташованим перед монохроматором. Міра поляризації - не менше за 0.93 у всьому енергетичному діапазоні експерименту.

На мал. 1.1.5. показаний спектр поглинання біля краю при кімнатній температурі і температурі рідкого азоту. Шкала осі ординат являє собою одиниці оптичної густини, визначувані какOD=log(I0/I), гдеIoиI- інтенсивності падаючого і минулого через зразок світла. Крива поглинання зростає до 6 еВ і має майданчик при 6.2 еВ, що являє собою "насичення" інтенсивності поглинання при зростанні енергії до 6.3. еВ. Інтенсивність поглинання продовжує зростати із зростанням енергії падаючого випромінювання. Коефіцієнт поглинання при 6.2 еВ рівний приблизно 105см-1, оскільки товщина плівки становила 800 ангстрем. При низьких температурах поглинання зсувається в область високих енергій приблизно на 0.03 еВ.

Величина коефіцієнта поглинання і характер кривий спектра примушують думати, що прямий зазор в AlN становить 6 еВ. Більш точне значення забороненої зони непросто визначити з мал. 1.1.6, оскільки спектр широкий навіть при низьких температурах. Однак, потрібно помітити, що "майданчик" при 6.2. еВ може з'являтися через утворення вільних екситонів, асоційованих з прямим енергетичним зазором, і при умові, що екситонний списів широкий.

Спектр поглинання в поляризованому світлі приведений на мал. 1.1.7. Оскільки вісь з в AlN нахилена по відношенню до нормали до поверхні на 280, один з спектрів був отриманий при поляризації світла перпендикулярно осі а, а іншої - паралельно.

Малюнок 1.1.5. Спектри відображення епитаксиальних плівок AlN, кристалів і спресованого і порошкоподібного нитрида алюмінію [7].

Малюнок 1.3.6. Спектр поглинання AlN в поляризованому світлі [7].

Малюнок 1.1.7. Спектр поглинання плівки AlN при кімнатній температурі і температурі 5К [7].

1.2. Зонна структура AlN.

Дана зонна структура AlN була приведена в роботі [3].

Параметри гратки, що використовувалися для розрахунку зонної структуриAlNследующие: а=3.111 А, з/а=1.6, u=0.385. Фурье- коефіцієнти потенціалу для векторів оберненої гратки, q, більші ніж, приймалися за 0, щоб привести матрицю Гамільтоніана до прийнятного вигляду. Енергетична залежність параметрів моделі ігнорувалася, але k-залежність потенціалу явно враховувалася.

Значення енергетичних зазорів в кожній точці зони Бріллюена виходять шляхом диагонализації матриці гамильтониана. Це було зроблене в 70 точках. Потім, величини, що нескорочуються були визначені за допомогою таблиць Рашба. Коректування з урахуванням спін-орбітальної взаємодії не проводилося, оскільки це величини малі.

Розраховані зонні структури AlN при кімнатній температурі показані на малюнку 1.2. У таблиці 1.2. приведені деякі найбільш важливі енергетичні переходи. Видно, що самий маленький енергетичний зазор прямий і знаходиться в центрі зони Бріллюена. Символии//показувати, що найбільш сильне поглинання спостерігається при поляризації падаючого випромінювання перпендикулярно і паралельно осиссоответственно.

Малюнок 1.2. Зонна структураAlN, показана на приведеної ЗБ вюрцита.

1.3. Електричні властивості AlN.

AlN - прямозонний матеріал з великою шириною забороненої зони. У ранній літературі цей матеріал вважався непрямозонним, що пізніше не підтвердилося. Деякі чисельні параметри приведені нижче:

Рухливість:[1] при Т=290 До

Нітрід алюмінію є вельми корисним матеріалом для використання його при високих температурах. Він слабо схильний до окислення на повітрі при температурах вище за 6000С, а також стійкий до впливу кислот, розплавлених металів і водяних пар. Таким чином, AlN може застосовуватися у високотемпературних напівпровідникових пристроях. У статті [4] приводяться результати експериментів по вимірюванню температурної залежності провідності AlN при високих температурах. У експериментах використовувався чистий ( > 99%) AlN, вимірювання проводилися на постійному і змінному струмі в атмосфері азоту при тиску від 1 до 10-5атмосфери. Зразки поликристаллического AlN були отримані методом електричного розряду і спресовані в графітовому тигле при температурі 16000С в атмосфері азоту.

Залежність питомої провідності AlN в широкому інтервалі температур при тиску азоту рівному 1 атм., приведена на малюнку 1.3.1. При температурі нижче за 6500С сильний вплив на результати надають домішки і провідність на межах зерен.

Таблиця 1.3.1. Значення енергій найбільш важливих переходів в AlN [3].

Перехід

Енергія (еВ)

Розрахункові дані

Експериментальні дані

Г 6 - Г 1 ()

6.06

5.88 (поглинання) 6.1 (відображення)

Г 1 - Г 1 (//)

5.31

5.74 (поглинання)

Г 5 - Г 3

9.3

9.2 (відображення)

U 3 -U 3

8.5

-

U 4 -U 3

8.9

-

M 4 -M 3

9.8

-

Н 3 -H 3

10.1

10.1 (відображення)

Таблиця 1.3.2. Заборонена зона AlN [5].

Е g, еВ

Т, До

Примітки

6,28

5

поглинання епитаксиальними монокристалами

6,2

300

поглинання з урахуванням внеску екситонних

ефектів поблизу краю поглинання

6,28

300

край екситонного поглинання, енергія

зв'язку екситона приймається рівної 0.75 еВ

Таблиця 1.3.3. Провідність AlN [6]

s, Ом -1, см -1

Т, До

Примітки

10 -3. .. 10 -5

290

Домішкові кристали р-типу (синього кольору)

10 -11. .. 10 -13

300

чисті кристали (есцветние або з відтінком жовтого

Таблиця 1.3.4. Енергія активації провідності AlN [6].

EA, еВ

Т, До

Примітки

0,17

400. .. 700

поликристалл, вимірювання при постійному і змінному (1592 Гц) струмі

1,82

950. .. 1300

чистий монокристал

0,5

менше за 300

чистий монокристал

1,4

300. .. 450

Малюнок 1.3.1. Провідність від зворотної температури для AlN [4].

Поведінка домішок в нитриде алюмінію в теперішній час брешемо в достатній мірі не вивчено. Все ж спроби отримати AlN р-типу провідності з низьким опором виявилися невдалими, що теоретично не є несподіваним.

Аналіз складу шарів проводили за допомогою різних методів: резерфордовского зворотного розсіяння іонів гелію (РОР), рентгенівської фотоелектронної спектроскопії (РФЕС), мас-спектрометрії повторних електронів (МСВИ), іскряного аналізу. Найбільш гнучкою і досить чутливою виявилася електронна Оже-спектроскопія (ЕОС), тому вона застосовується найбільш широко. ИК-спектроскопія, що Використовується в багатьох роботах має істотні обмеження.

Основними домішками в шарах нитрида алюмінію є кисень і вуглевод. Зокрема, встановлено, що в приповерхностном шарі AlN концентрація кисня може сильно зростати (мал. 1.3.2.). Глибина збагаченого киснем подслоя (з концентрацією до 25%) коливалася від 0.5 до 15 нм. Наявність такого подслоя, природно, позначається на характеристиках приладів на основі AlN.

Відмічався вплив домішок на міру люмінесценції і на міру кристалічної досконалості шарів. Кисень впливає на мікроструктуру шарів, диффундирует по межах зерен, якщо такі є, і тому послойний аналіз текстурированних і поликристаллических шарів в умовах іонного труєння не цілком коректний. Навіть малі концентрації кремнію в нитриде алюмінію порушували кристалличность матеріалу і приводили до утворення d-AlN з іншими параметрами гратки. Легування монокристаллических шарів з метою підвищення провідності утруднене.

Малюнок 1.3.2. Розподіл елементів в шарі нитрида алюмінію за результатами Оже-спектроскопії [14].

РОЗДІЛ 2. Отримання нитрида алюмінію і методика експериментів.

2.1. Отримання плівок AlN.

Іонно-хімічне розпилення. Ця технологія використовується для осадження різних оксидов (SiO2), нитридов (AlN, Si3N4, TiN) і карбідів (SiC, TiC). У основу встановлене розпилення мішені в реакційному газі і протікання реакцій з утворенням з'єднань на поверхні мішені, на підкладці або в просторі "мішень-підкладка", де імовірність останнього мала. Два інших процеси можуть протікати одночасно. Швидкість осадження і частка газової компоненти в плівці в сильній мірі залежать від зміни потоку реакційного газу. Звичайно виділяють три області: область малих потоків, область великих потоків і перехідна область в якій виникають гистерезисние петлі, де залежність параметрів розряду від потоку газу стає неоднозначною, і що залежить, до того ж, від напряму зміни потоку. У цьому випадку процес стає нестабільним, що приводить до осадження шарів неоднорідного складу і з невідтворними властивостями. Позбутися цього небажаного ефекту можна двома способами. У першому випадку процес осадження ведуть в умовах підвищених потоків реакційних газів, що забезпечують утворення суцільного шара з'єднання на металевих мішенях. Такі режими відрізняються стабільністю і високою воспроизводимостью властивостей осаждаемих плівок. Іншим способом є введення зворотного зв'язку по потоку реакційного газу.

Принцип дії магнетронной распилительной системи ілюструє мал. 2.1.1. Основними елементами пристрою є катод-мішень, анод і магнітна система. Силові лінії магнітного поля замикаються між полюсами магнітної системи. При подачі постійного напруження між мішенню і анодом виникає неоднорідне електричне поле і збуджується аномальний тліючий розряд. Наявність замкненого магнітного поля у поверхні мішені, що розпилюється дозволяє локалізувати плазму розряду безпосередньо у мішені. Емітовані з катода електрони захоплюються магнітним полем, і їм повідомляється складний циклоидальное рух по замкнених траєкторіях у поверхні мішені. Електрони виявляються в пастці що створюється з одного боку магнітним полем, що повертає електрони на катод, а з іншою - поверхнею мішені, відштовхуючою їх. У цій пастці електрони циклируют доти, поки не станеться декілька іонізуючих зіткнень, внаслідок яких електрон втрачає отриману від електричного поля енергію. Таким чином, велика частина енергії електрона перш ніж він попадає на анод, використовується на іонізацію і збудження, що значно збільшує ефективність процесу іонізації і приводить до зростання концентрації позитивних іонів у поверхні мішені. Це в свою чергу зумовлює збільшення інтенсивності іонного бомбардування мішені і значне зростання швидкості розпилення, а отже, і швидкості осадження плівок. Крім цього МРС володіє рядом специфічних властивостей, основними з яких є зниження робочого тиску, а також відсутність бомбардування підкладки високоенергетическими повторними електронами.

У результаті були отримані зразки, конфігурація яких представлена на малюнку 2.1.2.

Рис. 2.1.1. Механізм іонно-плазмового розпилення нитрида алюмінію в магнетронной распилительной системі.

Малюнок 2.1.2. Конфігурація зразка нитрида алюмінію. (Розміри дані в міліметрах)

1-контактол; 2 - плівка нитрида алюмінію; 3 - алюмінієві контакти

2.2. Вимірювання вольт-амперних характеристик.

Вимірювання вольт-амперних характеристик проводилися за допомогою установки, електрична схема якої приведена на малюнку 2.2.1. Установка складається з наступних елементів:

- Зразок, вміщений у вимірювальну головку;

- Регулятор напруги;

- Джерело постійного напруження на базі джерела постійного струму Б5-50;

- Вольтметр-електрометр універсальний В7-30;

Досліджуваний зразок вміщується в спеціально сконструйовану вимірювальну головку (мал. 2.2.2.) Вимірювальна головка конструктивно складається з двох частин: верхньої і нижньої.

Верхня частина головки містить контакти для подачі живлення на зразок і майданчик для зразка.

Нижня частина служить як разветвитель вхідних і проводів, що виходять.

Як відомо, рівень струму через фоторезистор на основі AlN дуже низький через великий питомий опір матеріалу, а це вимагає особливих умов для вимірювання світлового, а особливо темнового струму фоторезистора Необхідно звести до мінімуму вплив зовнішніх електромагнітних полів і струмів витоку у вимірювальній головці. Захист від зовнішніх електромагнітних полів забезпечується екранировкой проводів, заземленням стального корпусу головки із захисними металевими кришками. Для захисту від струмів витоку використовується фторопласт, який практично не дає струмів витоку.

Для вимірювання рівня струмів, як струмовий прилад використовується вольтметр-електрометр В7-30, діапазон вимірювання струмів якого 10-15- 10-7А, а внутрішній опір даного приладу на всіх межах вимірювання не перевищує одного мегаома. Таким чином, у всьому діапазоні вимірювання струмів падінням напруження на приладі можна нехтувати.

ВАХ знімалися при різній полярності постійного напруження і при різній мірі освітленості.

Малюнок 2.2.1. Електрична схема установки для вимірювання вольт-амперних характеристик.

1 - джерело ультрафіолетового випромінювання; 2 - вимірювальна головка із зразками; 3 - джерело постійного напруження; 4 - електрометр.

Малюнок 2.2.2. Креслення вимірювальної головки

2.3. Вимірювання спектральних характеристик.

Експериментальна установка для зняття спектральних характеристик фоторезистора на основі нитрида алюмінію зібрана на базі монохроматора МДР-2. Робочий діапазон спектра - 200-600 нм - забезпечувався дифракційною граткою з числом штрихів 1200 на 1 мм. Для зрізання спектрів вищого і нижчого порядків використовувався світлофільтр БС-5 в області спектра від 360 до 600 нм.

Блок-схема установки для вимірювання спектральної залежності провідності нитрида алюмінію показана на мал. 2.3. Схема складається з наступних елементів:

- І - джерело випромінювання;

- Л1, Л2 - фокусуючі лінзи;

- Ф - світлофільтр;

- Щ - вхідна і вихідна щілини;

- 1 - монохроматор МДР-2, зворотна лінійна дисперсія 2 нм/мм;

- 2 - зразок, вміщений у вимірювальну головку;

- 3 - вольтметр-електрометр В7-30;

- 4 - самописец.

Малюнок 2.3. Блок-схема установки для вимірювання спектральних характеристик.

Джерелом випромінювання, яке після деяких перетворень попадає на зразок, служить воднева лампа ДВС-25.

Для проектування випромінювання на щілину монохроматора служить двухлинзовий конденсатор з фокусною відстанню 106 мм і світловим діаметром 52 мм.

У входу і виходу монохроматора розташовані відповідно вхідна і вихідна щілини, що знаходяться на одній прямій. Щілини монохроматора симетричні, із змінною шириною розкриття в межах від 0 до 4 мм з точністю до 0.01 мм. Перед зразком стоїть лінза для направленого фокусування монохроматичного світла на зразок.

2.4. Вимірювання залежності фотопровідності від інтенсивності падаючого випромінювання.

Експериментальна установка для дослідження залежності фотопровідності нитрида алюмінію від інтенсивності падаючого випромінювання була зібрана на основі вольтметра типу В7-30 і датчика потужності падаючого випромінювання. Інтенсивність падаючого випромінювання варіювалася шляхом зміни відстані від водневої лампи до вимірювальної головки із зразком.

Схема установки приведена на малюнку. 2.4.1., де

- 1 - джерело випромінювання (воднева лампа ДВС-25);

- 2 - світлофільтр БС-7;

- 3- вимірювальна головка із зразком;

- 4 - лінійка з делениями.

Для градуювання потужності падаючого випромінювання була зібрана установка, що складається з датчика потужності падаючого випромінювання і вольтметра типу Ф18. Випромінювання, пройшовши через світлофільтр, фіксувалося датчиком і вольтметром. Інтенсивність випромінювання також регулювалася шляхом зміни відстані між лампою і датчиком. Градуировочная таблиця приведена нижче. Потужність випромінювання обчислювалася по градуировочной формулі:

Малюнок 2.4.1. Схема установки для вимірювання залежності фотопровідності нитрида алюмінію від інтенсивності падаючого випромінювання.

1 - джерело ультрафіолетового випромінювання; 2 - світлофільтр БС-7; 3 - вимірювальна головка із зразками; 4 - лінійка.

Щоб визначити потужність випромінювання, яке створює фотопровідність нитрида алюмінію, вимірювання були проведені для двох випадків - при наявності фільтра і без нього. Інтенсивність випромінювання була розрахована як їх різниця.

Таблиця 2.4.1. Градуировочная таблиця для зняття залежності фотопровідності нитрида алюмінію від інтенсивності падаючого випромінювання.

Відстань від джерела випромінювання, L, см

Свідчення вольтметра при наявності світлофільтра

U 1, мкв

Свідчення вольтметра без світлофільтра

U 2, мкв

Інтегральна потужність випромінювання,

(без світлофільтра)

мкВт

Потужність випромінювання,

зі світлофільтром

мкВт

0

42

24

33,6

19,2

2.3

13

6

10,4

4,8

4.1

6.5

3.8

5,2

3,04

6.4

2.6

1.6

2,08

1,28

8.5

1.4

0.4

1,12

0,32

10.7

0.5

0.1

0,4

0,08

12.9

0.1

0.02

0,08

0,016

14.9

0.04

0

0,032

0

17

0.02

0

0,016

0

18.8

0

0

0

0

РОЗДІЛ 3. ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАНЬ

3.1. Вольт-амперні характеристики.

3.1.1. Темновая вольт-амперна характеристика

Темновая вольт-амперна характеристика нитрида алюмінію була отримана за допомогою установки, описаною в розділі 2. Напруження змінювалося в діапазоні від 0 до 100 В. Результати для двох полярності прикладеного напруження приведені в таблицях 3.1.1.1. і 3.1.1.2.

Як видно з графіків (мал. 3.1.1.1. і 3.1.1.2.), темновая вольт-амперна характеристика лінійна, лише при малих напруженнях спостерігається деяка нелинейность, що пояснюється поликристаллической структурою зразка нитрида алюмінію.

З кута нахилу прямої дільниці ВАХ можна розрахувати темновую провідність зразка AlN, а враховуючи геометрію зразка, можна розрахувати питому провідність.,

де

l- довжина зразка;RТ- темновое опір, розрахований з вольт-амперної характеристики; D- ширина иh- товщина плівки нитрида алюмінію.

Виходячи з цих даних, можна визначити питому провідність зразків.

Знаючи питому провідність матеріалу і рухливість носіїв заряду, можна розрахувати концентрацію носіїв заряду в зразку.,

де

n- концентрація носіїв заряду в матеріалі;mn- рухливість електронів. Згідно з літературними даними, рухливість[6].

З результатів досліджень видно, що питома провідність досліджуваних зразків практично однорідна по площі, і трохи змінюється від зразка до зразка, що вказує на хорошу воспроизводимость технології.

Линейность вольт-амперних характеристик при великих напруженнях, а також той факт, що вони практично співпадають при зміні полярності напруження, що прикладається, говорить про те, що алюмінієві контакти, нанесені на поверхню зразків можна вважати омічний.

Таблиця 3.1.1. Результати вимірювань темнових вольт-амперних характеристик зразків нитрида алюмінію

Зразки

Опір Ом

Питома провідність, ом -1 м -1

Концентрація носіїв, м -3

Зразок №1

4.47 10 14

0.26 10 -8

0.116 10 14

Зразок №2

6.19 10 13

0.27 10 -7

0.11 10 14

Зразок №3

6.81 10 13

0.243 10 -8

0.1 10 14

Малюнок 3.1.1.1. Темновая вольт-амперна характеристика зразка нитрида алюмінію (зразок №1) при різній полярності прикладеного напруження.

Малюнок 3.1.1.2. Темновая вольт-амперна характеристика зразка нитрида алюмінію (зразок №2).

3.1.2. Вольт-амперні характеристики нитрида алюмінію при освітленості

Вольт-амперні характеристики нитрида алюмінію при освітленості знімалися за допомогою установки, описаній в розділі 2. Результати вимірювань приведені в таблицях 3.1.2.1. і 3.1.2.2. Вимірювання проводилися при потужності падаючого випромінювання - 21.4 мкВт

Порівнюючи темновую ВАХ зразка і ВАХ при повній освітленості, ми можемо визначити:

* фотопровідність матеріалу;

* коефіцієнт множення фототока;

* концентрацію нерівновагий носіїв заряду.

Фотопровідність нитрида алюмінію при освітленні розраховується також як і його темновая провідність, тільки замість темнового сопротивленияRт, в формулу для розрахунку підставляється опір при освещенностиRсв. Кратність зміни опору визначається як відношення темнового опору зразка до його опору при освітленні.,

де

RT- темновое опір зразка, Rñâ- його опір при освітленні.

Коцентрация нерівновагий носіїв заряду визначається із значення фотопровідності зразка і рухливості носіїв заряду:,

де

sсв- фотопровідність зразка, mn- рухливість носіїв заряду в матеріалі. Результати розрахунків приведені в таблиці 3.1.2.7.

Таблиця 3.1.2.1. Вольт-амперна характеристика зразка нитрида алюмінію при освітленості (зразок №1)

U, В

I, А

R, Ом

0

0,00Е+00

5

9,55Е-11

5,24Е+10

10

1,97Е-10

5,09Е+10

20

4,02Е-10

4,98Е+10

30

6,04Е-10

4,97Е+10

40

8,10Е-10

4,94Е+10

50

1,05Е-09

4,75Е+10

60

1,26Е-09

4,75Е+10

70

1,48Е-09

4,72Е+10

80

1,69Е-09

4,72Е+10

90

1,91Е-09

4,7Е+10

100

2,13Е-09

4,69Е+10

Таблиця 3.1.2.2. Вольт-амперна характеристика зразка нитрида алюмінію при освітленості (зразок №1) (протилежна полярність прикладеного напруження).

U, В

I, А

R, Ом

0

0,00Е+00

5

9,36Е-11

5,34Е+10

10

1,96Е-10

5,11Е+10

20

4,04Е-10

4,95Е+10

30

6,12Е-10

4,9Е+10

40

8,23Е-10

4,86Е+10

50

1,07Е-09

4,66Е+10

60

1,28Е-09

4,68Е+10

70

1,48Е-09

4,72Е+10

80

1,70Е-09

4,7Е+10

90

1,93Е-09

4,66Е+10

100

2,16Е-09

4,62Е+10

Таблиця 3.1.2.3. Вольт-амперна характеристика зразка нитрида алюмінію при освітленості (зразок №2).

U, В

I, А

R, Ом

0

0,00Е+00

5

8,95Е-11

5,59Е+10

10

1,96Е-10

5,12Е+10

20

4,26Е-10

4,7Е+10

30

6,64Е-10

4,52Е+10

40

9,07Е-10

4,41Е+10

50

1,17Е-09

4,27Е+10

60

1,42Е-09

4,22Е+10

70

1,66Е-09

4,21Е+10

80

1,90Е-09

4,21Е+10

90

2,15Е-09

4,18Е+10

100

2,39Е-09

4,18Е+10

Таблиця 3.1.2.4. Вольт-амперна характеристика зразка нитрида алюмінію при освітленості (зразок №1) (протилежна полярність прикладеного напруження).

U, В

I, А

R, Ом

0

0,00Е+00

5

8,73Е-11

5,73Е+10

10

1,89Е-10

5,31Е+10

20

4,10Е-10

4,88Е+10

30

6,44Е-10

4,66Е+10

40

8,83Е-10

4,53Е+10

50

1,15Е-09

4,33Е+10

60

1,40Е-09

4,28Е+10

70

1,64Е-09

4,26Е+10

80

1,88Е-09

4,25Е+10

90

2,12Е-09

4,24Е+10

100

2,36Е-09

4,23Е+10

Таблиця 3.1.2.5. Вольт-амперна характеристика зразка нитрида алюмінію при освітленості (зразок №3).

U, В

I, А

R, Om

0

0,00Е+00

5

8,64Е-11

5,78Е+10

10

1,88Е-10

5,31Е+10

20

4,09Е-10

4,88Е+10

30

6,38Е-10

4,7Е+10

40

8,72Е-10

4,58Е+10

50

1,12Е-09

4,46Е+10

60

1,37Е-09

4,37Е+10

70

1,59Е-09

4,4Е+10

80

1,83Е-09

4,37Е+10

90

2,07Е-09

4,34Е+10

100

2,30Е-09

4,35Е+10

Таблиця 3.1.2.6. Вольт-амперна характеристика зразка нитрида алюмінію при освітленості (зразок №1) (протилежна полярність прикладеного напруження).

U, В

I, А

R, Om

0

0,00Е+00

5

9,34Е-11

5,35Е+10

10

2,02Е-10

4,96Е+10

20

4,38Е-10

4,57Е+10

30

6,89Е-10

4,36Е+10

40

9,45Е-10

4,23Е+10

50

1,23Е-09

4,05Е+10

60

1,50Е-09

3,99Е+10

70

1,75Е-09

3,99Е+10

80

2,01Е-09

3,97Е+10

90

2,27Е-09

3,96Е+10

100

2,53Е-09

3,95Е+10

Таблиця 3.1.2.7. Результати вимірювань вольт-амперних характеристик зразків нитрида алюмінію при освітленні.

Зразки

Опір Ом

Питома провідність, ом -1 м -1

Кратність зміни опору

Концентрація нерівновагий носіїв, м -3

Зразок №1

4.47 10 10

0.26 10 -4

10 4

0.116 10 18

Зразок №2

4.4 10 10

0.55 10 -4

1.4 10 3

0.24 10 18

Зразок №3

4.3 10 13

0.243 10 -4

1.58 10 3

0.1 10 18

Отримані результати дозволяють судити про якість контактів і воспроизводимости властивостей матеріалу.

З графіків, представлених на малюнках 3.1.2.1 - 3.1.2.4. видно, що вольт-амперні характеристики зразків при зміні полярності прикладеного напруження на протилежне практично співпадають, з чого можна зробити висновок про те, що фотоелектричні властивості матеріалу мало змінюються від зразка до зразка, а алюмінієві контакти можна вважати омічний.

Кратність зміни опору для різних зразків знаходиться в межах від 1.4 103до 104, що дозволяє застосовувати даний матеріал як фоторезистор.

Малюнок 3.1.2.1. Вольт-амперна характеристика зразка нитрида алюмінію при освітленості (зразок №1) при різній полярності прикладеного напруження.

Малюнок 3.1.2.2. Вольт-амперна характеристика зразка нитрида алюмінію при освітленості (зразок №2) при різній полярності прикладеного напруження.

Малюнок 3.1.2.3. Вольт-амперна характеристика зразка нитрида алюмінію при освітленості (зразок №3) при різній полярності прикладеного напруження.

2

1

Малюнок 3.1.2.4. Вольт-амперні характеристики AlN. Темновая ВАХ (крива 2) і ВАХ при освітленості (крива 1). Потужність випромінювання для ВАХ при освітленні - 21.4 мкВт.

3.2. Залежність фототока від інтенсивності падаючого випромінювання.

Вимірювання залежності фототока від інтенсивності падаючого випромінювання проводилися за допомогою фільтра БС-7, не проникного ультрафіолетове випромінювання. Таким чином, вплив випромінювання видимої області спектра був виключений шляхом віднімання значень інтенсивності і фототока, отриманих при використанні фільтра з їх інтегральних значень.

Вимірювання проводилися для одного зразка при напруженні на ньому - U=90 і на малюнку 3.2.

Залежність фототока від інтенсивності падаючого випромінювання можна апроксимувати наступним вираженням:,

де

Iф (А) - фототок;Р(Вт) - потужність випромінювання;À иа- параметри, визначувані емпіричним шляхом. З знайденої залежності можна визначити ці параметри:

À=2.4 104;

а=0.89

Таблиця 3.2. Результати вимірювань залежності фототока від інтенсивності падаючого випромінювання.

Інтенсивність, мкВт

Iф, А

0

0

5,33Е-09

9,1Е-12

1,07Е-08

1,69Е-11

2,13Е-08

3,12Е-11

1,07Е-07

1,31Е-10

2,67Е-07

2,96Е-10

7,20Е-07

7,17Е-10

Малюнок 3.2. Залежність фототока від інтенсивності падаючого випромінювання.

3.3. Спектральні характеристики фотопровідності нитрида алюмінію.

Вимірювання спектральних характеристик фотопровідності нитрида алюмінію проводилися за допомогою установки, описаною в розділі 2. Напруження на зразку - U=90

Щоб привести криву до нормального вигляду, був використаний калібрований фотодіод і по ньому були отримані відносні значення кількості падаючих фотонів.

Фототок в області від 5.9 до 6.2 еВ важко визначимо внаслідок великої погрішності при різкому падінні інтенсивності світла, що вийшло з монохроматора.

Результати вимірювань приведені в таблиці 3.3. і на малюнку 3.3.

Як видно з малюнка 3.3. фотопровідність починається при енергії фотонів 3.8 еВ. Поглинання має домішковий характер. Максимум фотопровідності доводиться на проміжок енергій від 5.4 до 6.2 еВ. На жаль, саме на проміжку від 5.9 до 6.2 еВ не вдалося отримати точних і достовірних значень фотопровідності.

Таблиця 3.3. Спектральна залежність фотопровідності нитрида алюмінію.

Ділення

l, анг.

h w, еВ

Iф, пА

Iф, пА

Ds, См

Ds/Ds max

10,000

1985,924

6,244

24,280

24,120

2,680Е-13

0,857

15,000

2013,286

6,159

26,480

26,320

2,924Е-13

0,935

20,000

2040,648

6,077

27,600

27,440

3,049Е-13

0,975

25,000

2068,010

5,996

28,220

28,060

3,118Е-13

0,997

30,000

2095,372

5,918

28,300

28,140

3,127Е-13

1,000

35,000

2122,734

5,842

28,000

27,840

3,093Е-13

0,989

40,000

2150,096

5,767

27,900

27,740

3,082Е-13

0,986

45,000

2177,458

5,695

27,500

27,340

3,038Е-13

0,971

50,000

2204,820

5,624

27,200

27,040

3,004Е-13

0,961

55,000

2232,182

5,555

26,770

26,610

2,957Е-13

0,946

60,000

2259,544

5,488

25,870

25,710

2,857Е-13

0,914

65,000

2286,906

5,422

24,820

24,660

2,740Е-13

0,876

70,000

2314,268

5,358

23,750

23,590

2,621Е-13

0,838

75,000

2341,630

5,295

22,190

22,030

2,448Е-13

0,783

80,000

2368,992

5,234

20,520

20,360

2,262Е-13

0,723

85,000

2396,354

5,175

18,200

18,040

2,004Е-13

0,641

90,000

2423,716

5,116

16,400

16,240

1,804Е-13

0,577

95,000

2451,078

5,059

14,500

14,340

1,593Е-13

0,510

100,000

2478,440

5,003

12,680

12,520

1,391Е-13

0,445

105,000

2505,802

4,949

11,000

10,840

1,204Е-13

0,385

110,000

2533,164

4,895

9,110

8,950

9,944Е-14

0,318

115,000

2560,526

4,843

8,000

7,840

8,711Е-14

0,279

120,000

2587,888

4,792

7,110

6,950

7,722Е-14

0,247

125,000

2615,250

4,741

5,880

5,720

6,356Е-14

0,203

130,000

2642,612

4,692

4,860

4,700

5,222Е-14

0,167

135,000

2669,974

4,644

3,980

3,820

4,244Е-14

0,136

140,000

2697,336

4,597

3,300

3,140

3,489Е-14

0,112

150,000

2752,060

4,506

2,210

2,050

2,278Е-14

0,073

160,000

2806,784

4,418

1,510

1,350

1,500Е-14

0,048

170,000

2861,508

4,333

1,070

0,910

1,011Е-14

0,032

180,000

2916,232

4,252

0,768

0,608

6,756Е-15

0,022

190,000

2970,956

4,174

0,574

0,414

4,600Е-15

0,015

200,000

3025,680

4,098

0,469

0,309

3,433Е-15

0,011

220,000

3135,128

3,955

0,398

0,238

2,644Е-15

0,008

240,000

3244,576

3,822

0,373

0,213

2,367Е-15

0,008

Малюнок 3.3. Спектральна залежність фотопровідності нитрида алюмінію.

РОЗДІЛ 4 ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУ

4.1. ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

Розвиток напівпровідникової оптоелектроники вимагає нових досліджень самих різних напівпровідникових матеріалів матеріалу практично у всіх напрямах. У цей час виникла потреба в напівпровідникових приймачах випромінювання, які чутливі тільки в ультрафіолетовій області спектра. Це пов'язано з різними застосуваннями даних приладів в біології, медицині, військовій техніці і пр. Дипломна робота присвячена дослідженню характеристик фотоприемников ультрафіолетового випромінювання на основі нитрида алюмінію. Нитрид алюмінію є чудовим матеріалом для екстремальної оптоелектроники - відкриваються нові можливості при створенні приладів, стійких до впливу високої температури, радіації. Крім того, на користь нитрида алюмінію і порівняння його з іншими матеріалами по частині механічної міцності.

Метою даної дипломної роботи є дослідження фотоелектричних властивостей нитрида алюмінію. Необхідно відмітити, що справжня робота являє собою лише початкову стадію вивчення даного матеріалу і надалі можливі деякі коректування вибору матеріалів для виготовлення приладів екстремальної оптоелектроники, вимог до їх якості і т. п.

Дипломна робота відноситься до розряду науково-дослідної і носить пошуковий характер. Виконання НИР вельми актуальне в даний момент, оскільки створення приладів оптоелектроники для роботи в екстремальних умовах є на сьогоднішній день задачею багатьох виробників електронних приладів у всьому світі.

Оскільки дана робота носить науково-дослідний характер, в техніко-економічному обгрунтуванні проекту можна обмежитися розрахунком собівартості НИР.

4.2. ВИЗНАЧЕННЯ ВАРТОСТІ ПРОВЕДЕННЯ НИР

Метою планування кошторисної вартості проведення НИР є економічно обгрунтоване визначення величини витрат на її виконання незалежно від джерела фінансування. Вартість розробки визначається по фактичних витратах.

У основі визначення вартості розробки лежить перелік виконаних робіт і їх трудомісткість, які приведені в таблиці 4.1.

Калькуляція собівартості проведення НИР проводиться шляхом складання кошторису, що є основним документом, на основі якого здійснюється фінансування, планування і облік витрат.

Калькуляція витрат по статті "Матеріали" приведена в таблиці 4.2.

На основі трудомісткості виконання робіт по проведенню НИР розраховуються витрати на оплату труда її виконавців, калькуляції собівартості, що є однією з основних статей розробки. У зв'язку з тим, що робота інженера виконувалася дипломантом, витрати на оплату труда інженера враховувати не треба. Калькуляція витрат по статті "Заробітна плата основних виконавців" приведена в таблиці 4.3.

Додаткова заробітна плата становить 18% від основної заробітної плати.

Відрахування на соціальні потреби становлять 39% від суми основної і додаткової заробітної плати основних виконавців.

Таблиця 4.1 Трудомісткість робіт по проведенню НИР

Етап проведення НИР

Найменування робіт

Трудоє

чел-мкость,

дні

ст. Н. з.

інженер

Розробка технічного завдання

Розробка технічного завдання

2

2

Вибір напряму дослідження

Підбір інформації по темі

Складання аналітичного огляду стану питань по темі

Техніко-економічна оцінка проведення НИР

-

-

-

6

8

5

Теоретичні і експериментальні

дослідження

Вивчення літератури по темі

Розробка конструкції вимірювальної установки

Проведення експериментальних досліджень

Обробка отриманих даних і їх аналіз

-

2

-

5

15

4

10

15

Узагальнення і оцінка результатів

Розгляд результатів проведеної НИР і висновки

10

10

РАЗОМ

19

75

Таблиця 4.2

Калькуляція витрат по статті "Матеріали"

Матеріали

Одиниця вимірювання

Кількість

Ціна, тис. крб.

Сума, тис. Руб.

Папір писальний

Папір масштабно-координатний

Дискети

РАЗОМ

пачка

лист

1

10

34

1

34

10

44

Транспортно-заготівельні витрати, 10%

ВСЬОГО

4,4

48,4

Таблиця 4.3

Розрахунок основної заробітної плати виконавців

Виконавець

К-ть

Місячна ставка, тис. крб.

Денна ставка, тис. крб.

Трудомісткість чел - днів

Середня заробітна плата, тис. крб.

ст. н. з.

1

650

32.5

22

715

РАЗОМ

715

Зразки для досліджень надавалися безвідплатно, тому вони не входять в собівартість проведення НИР.

Витрат на службові відрядження немає.

Накладні витрати, включаючи інші прямі витрати, розраховуються по ставці 33% від суми основної і додаткової заробітної плати основних виконавців.

На основі отриманих даних в таблиці 4.4 приведена калькуляція собівартості проведення даної НИР.

Таблиця 4.4 Калькуляція собівартості проведення НИР

Стаття витрат

Сума, тис. Руб.

1. Матеріали

2. Спеціальне обладнання для наукових робіт

3. Заробітна плата основних виконавців

4. Додаткова заробітна плата

5. Відрахування на соціальні потреби

6. Витрати на службові відрядження

7. Накладні витрати

48,4

-

715

129

329

279

РАЗОМ собівартість

1500,4

4.3. ВИСНОВКИ ПО ЕКОНОМІЧНОМУ ОБГРУНТУВАННЮ НИР

Результати, отримані в ході виконання НИР показують безперечну важливість даної дипломної роботи в дослідженні фотоелектричних властивостей нитрида алюмінію.

Внаслідок того, що дана робота носить чисто дослідницький характер, не представляється можливим оцінити її економічний ефект, тому економічне обгрунтування роботи обмежене розрахунком собівартості НИР, яка становила 1500,4 тис. крб.

РОЗДІЛ 5. БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ПРИ

ВИКОНАННІ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУ.

5.1 Загальна характеристика робочого приміщення

Дипломна робота по дослідженню фотоелектричних властивостей нитрида алюмінію проводилася в приміщенні лабораторії відповідному нормам ГОСТ 12.1.005-88, яке на основі ПУЕ (I-1-13) відноситься до категорії приміщень без підвищеної небезпеки. Приміщення сухе ПУЕ (I-1-5). Температура в приміщенні підтримується на рівні 20±5 ° З; вогкість 60 ± 10% ); швидкість руху повітря 0,2 м/з, без умов, перерахованих в ПЕУ 1.1.13: сирості або струмопровідного пилу, струмопровідної полови, високої температури, можливості одночасного зіткнення із землею, металоконструкціями будівлі, що має контакт із землею, з одного боку і з металевими корпусами енергоустаткування з іншого боку.. Живильна мережа захищена автоматичними вимикачами на струм не більше за 25 Електробезпека

Живлення установки для дослідження зразків, і інших електроустановок здійснюється від 3-х фазної мережі змінного струму із заземленої нейтралью напруженням 380/220 В і частотою 50 Гц. Установка, що Використовується, згідно ПУЕ (I-1-3), відноситься до установок до 1000 В. К роботі на ній допускаються обличчя, що мають групу електробезпеки не нижче за III за правилами ПТЕ.

Живлення приладів здійснюється через розділовий трансформатор. Для виключення наводок і забезпечення безпечної роботи з приладами, корпусу останніх заземлені гнучким мідним проводом перетином 3 мм2по ПУЕ ( I-7 -10). Заземлення здійснюється за допомогою шини 3ґ40 мм2; приєднання заземляючих проводів до корпусу - болтовое, а до заземляючої шини - зварне по ПУЕ ( I -7 -74 ). Заземляючий пристрій має загальний опір не більше за 4 0м згідно ПУЕ ( I -7 - 41).

5.3. Вимоги до освітлення

Велика частина роботи проводиться в приміщенні лабораторії. Робота носить характер малої точності і для її проведення освітленість (при використанні люмінесцентних ламп) повинна становити 150 Лк (СНіЛ-4-79).

Для роботи з мікроскопом освітленість на поверхні стола в зоні розміщення робочої зони повинна бути 300-500 Лк.

Потрібно обмежувати пряму блескость від джерел освітлення, при цьому яскравість світлових поверхонь (вікна, світильники і інш.), що знаходяться в полі зору, повинна бути не більше за 200 кл/кв. м.

Яскравість світильників загального освітлення в зоні кутів випромінювання від 50 до 90 градусів з вертикаллю в подовжній і поперечній площинах повинна складати не більше за 200 кд/кв. м захисний кут світильників повинен бути не менше за 40 градусів.

Світильники місцевого освітлення повинні мати не просвічуючий відбивача із захисним кутом не менше за 40 градусів.

Коефіцієнт пульсації не повинен перевищувати 5%, що повинно забезпечуватися застосуванням газорозрядних ламп в світильниках загального і місцевого освітлення з високочастотними пускорегулирующими апаратами (ВЧ ПРА) для будь-яких світильників.

При відсутності світильників з ВЧ ПРА лампи многолампових світильників або поряд розташовані світильники загального освітлення потрібно включати на різні фази трифазної мережі.

5.4. Забезпечення пожежної безпеки

Приміщення лабораторії, відноситься по пожежній безпеці до категорії Д, перед закриттям обов'язково оглядається відповідальним за пожежну безпеку. Огляд передбачає:

1. Усунення можливих причин пожежі.

2. Усунення причин, сприяючих швидкому поширенню вогню.

3. Готовність коштів пожежогасіння до використання. Для виконання цих вимог відключається вся апаратура і електроустановки, знеструмлюється вся електромережа, крім чергового освітлення. Приміщення звільняється від сміття, відходів і т. п. Горючі рідини забираються з приміщень лабораторії в спеціальні комори або закриваються в металеві ящики. Перевіряється можливість використання всіх проходів, виходів, підходів до коштів пожежогасіння, які повинні бути не менше за 1 метри в ширині.

У разі виникнення пожежі для його гасіння в коридорі є пожежний кран і рукав необхідної довжини. Для сповіщення про пожежу є телефон і зв'язок з кафедрою і іншими лабораторіями. У разі необхідності гасіння пожежі використовується повітряно-пінні вогнегасники (2 шт.).

Всі особи, працюючі в лабораторії ознайомлені з правилами ТБ і пройшли відповідний інструктаж. Кваліфікаційна група по ТБ для працюючих повинна бути не нижче другою (II) згідно ПТЕ і ПТБ.

5.5. Техніка безпеки при роботі з відеотерміналами (ВДТ) і персональними ЕОМ (ПЕВМ)

Для забезпечення надійного лічення інформації при відповідній мірі комфортности її сприйняття робоче місце і параметри ВДТ повинні відповідати сучасним ергономічним вимогам. Візуальні ергономічні параметри ВДТ і межі їх зміни, в яких повинні бути встановлені оптимальні і допустимі діапазони значень, приведені в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1

Найменування параметрів

Межі значення параметрів

Яскравість знака (яскравість фону), кд/м2 (виміряна в темряві)

не менше за 100

Зовнішня освітленість екрана, лк

100 - 250

Кутовий розмір знака, угл. мін

16 - 60

При роботі з ВДТ для студентів і професійних користувачів необхідно забезпечувати значення візуальних параметрів в межах оптимального діапазону. Для професійних користувачів дозволяється короткочасна робота при допустимих значеннях візуальних параметрів.

Конструкція ВДТ повинна передбачати наявність ручок регулювання яскравості і констрасту, забезпечуюче можливість регулювання цих параметрів від мінімальних до максимальних значень.

У технічній документації на ВДТ повинні бути встановлені вимоги на візуальні параметри, відповідні діючим на момент розробки або імпорту ГОСТ і визнаним в РФ міжнародним стандартам.

З метою забезпечення вимог, а також захисту від електромагнітних і електростатичних полів допускається застосування приекранних фільтрів, спеціальних екранів і інших коштів індивідуального захисту, минулих випробування в акредитованих лабораторіях і що мають відповідний гігієнічний сертифікат.

ВДТ повинен відповідати визнаним в РФ міжнародним стандартам якості і безпеці моніторів (MPR-II, TCO-92).

Розмір точки не більше за 0.21 мм

Контрастность не менше за 0.8

Частота регенерації не менше за 72 Гц

Екран повинен мати антибликовое покриття.

Конструкція ВДТ і ПЕВМ повинна забезпечувати потужність експозиційної дози рентгенівського випромінювання в будь-якій точці на відстані 0,03 м від екрана і корпусу ВДТ при будь-яких положеннях регулювальних пристроїв не повинна перевищувати 7,74 х10 А/кг, що відповідає еквівалентній дозі, рівній 0,1 мбар/година (100мкР/година).

Допустимі значення параметрів неионизирующих електромагнітних випромінювань приведені в таблиці 5.2.

Таблиця 5.2.

Найменування параметрів

(з 01/01/97)

Допустиме

значення

Напруженість е/м поля на відстані 50 см навколо ВДТ по електричній складовій повинна бути не більш:

- в діапазоні частот 5 Гц - 2 кГц

25 В/м

- в діапазоні частот 2- 400 кГц

2,5 В/м

Густину магнітного потоку повинна бути не більш:

- в діапазоні частот 5 Гц - 2 кГц

250 нТл

- в діапазоні частот 2- 400 кГц

25 нТл

Поверхневий електростатичний потенціал не повинен перевищувати

500 В

Конструкція клавіатури повинна передбачати:

- виконання у вигляді окремого пристрою з можливістю вільного переміщення;

- опорне пристосування, що дозволяє змінювати кут нахилу поверхні клавіатури в межах від 5 до 15 градусів.

- освітленість клавіатури не менше за 400 лк.

Приміщення з ВДТ і ПЕВМ повинні мати природне і штучне освітлення.

Природне освітлення повинно забезпечувати коефіцієнт природної освітленості не нижче за 1,5 %.

Площа на одне робоче місце з ВДТ або ПЕВМ для дорослих користувачів повинна складати не менше за 6,0 кв. м, а об'ємом - не менше за 20,0 куб. м.

Виробничі приміщення, в яких для роботи використовується переважно ВДТ і ПЕВМ не повинні межувати з приміщеннями, в яких рівні шуму і вібрації перевищують значення (, що нормуються механічні цехи, майстерні і т. п.)

Для внутрішньої обробки інтер'єра приміщень з ВДТ і ПЕВМ повинні використовуватися дифузно - відображаючі матеріали з коефіцієнтом відображення для стелі - 0,7-0,8; для стін - 0,5-0,6; для підлоги - 0,3-0,5.

При виконанні основної роботи на ВДТ і ПЕВМ, у всіх учбових і дошкільних приміщеннях з ВДТ і ПЕВМ рівень шуму на робочому місці не повинен перевищувати 50 дБА.

Знизити рівень шуму в приміщеннях з ВДТ і ПЕВМ можна використанням звуковбирний матеріалів з максимальними коефіцієнтами звукопоглощения в області частот 63-8000 Гц для обробки приміщень (дозволених органами і установами Госсанепіднадзора Росії), підтверджених спеціальними акустичними розрахунками.

Потрібно обмежувати нерівномірність розподілу яскравості в полі зору користувача ВДТ і ПЕВМ, при цьому співвідношення між робочими поверхнями не повинне перевищувати 3:1 - 5:1, а між робочими поверхнями і поверхнями стін і обладнання 10:1.

Яскравість світильників загального освітлення в зоні кутів випромінювання від 50 до 90 градусів з вертикаллю в подовжній і поперечній площинах повинна складати не більше за 200 кд/кв. м, захисний кут світильників повинен бути не менше за 40 градусів.

Коефіцієнт пульсації не повинен перевищувати 5%, що повинно забезпечуватися застосуванням газорозрядних ламп в світильниках загального і місцевого освітлення з високочастотними пускорегулирующими апаратами (ВЧ ПРА) для будь-яких світильників.

При конструюванні обладнання і організації робочого місця користувача ВДТ і ПЕВМ потрібно забезпечити відповідність конструкції всіх елементів робочого місця і їх взаємного розташування ергономічним вимогам з урахуванням характеру діяльності, що виконується користувачем, комплексності технічних засобів, форм організації труда і основного робочого положення користувача.

Екран відеомонітора повинен знаходитися від очей користувача на оптимальній відстані 600-700 мм, але не ближче за 500 мм з урахуванням розмірів алфавітно-цифрових знаків і символів.

Приміщення з ВДТ і ПЕВМ повинні бути оснащені аптечкою першої допомоги і углекислотними вогнегасниками.

Висота робочої поверхні стола для дорослих користувачів повинна регулюватися в межах 680-800 мм; при відсутності такої можливості висота робочої поверхні стола повинна становити 725 мм.

Модульними розмірами робочої поверхні стола для ВДТ і ПЕВМ, на основі яких повинні розраховуватися конструктивні розміри, потрібно вважати: ширину 800, 1000, 1200 і 1400 мм, глибину 800 і 1000 мм при нерегульованій висоті рівної 725 мм.

Робочий стілець (крісло) повинен бути підіймально - поворотним і регульованим по висоті і кутам нахилу сидіння і спинки, а також - відстані спинки від переднього краю сидіння.

Клавіатуру потрібно розташовувати на поверхні стола на відстані 100-300 мм від краю, зверненого до користувача або на спеціальній, регульованій по висоті робочій поверхні, відділеній від основної столешници.

Тривалість безперервної роботи з ВДТ без регламентної перерви не повинна перевищувати 2 години, а в нічну зміну - 60 хвилин.

Для роботи використовується комп'ютер IBM PC, виконаний по першому класу захисту (вироби, які в доповнення до основної изолинії мають затиск або контакт вилки мережевого шнура для приєднання доступних для дотику металевих частин до занулению). Живлення здійснюється від мережі 220 В, 50 Гц з глухозаземленной нейтралью, таким чином, комп'ютер відноситься до електроустановок до 1 кВт з глухозаземленной нейтралью (ПЕУ 1.7.2). Роботи ведуться в нормальному приміщенні (ПЕУ 1.1.6), живильна мережа захищена автоматичними вимикачами на струм не більше за 25 А. К нормальним приміщенням відносяться сухі (вогкістю не більше за 60 %), без умов, перерахованих в ПЕУ 1.1.13: сирості або струмопровідного пилу, струмопровідної полови, високої температури, можливості одночасного зіткнення з металоконструкціями будівлі, що мають контакт із землею, з одного боку і з металевими корпусами енергоустаткування з іншого боку.

У дипломному проекті категорія роботи з ПВЕМ відповідала класу III група Би (до 40000 тис. Знаків в 8-мі часову зміну з перервами загальною тривалістю 70 хвилин).

5.6. Ультрафіолетове випромінювання

Ультрафіолетове випромінювання являє собою електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі l = 1 - 400 нм.

За способом генерації відноситься до теплового. випромінюванню, і по хар-ру впливи на речовини - до іонізуючих випромінювань.

Діапазон розбивається на 3 області:

1. УХ - А (400 - 315 нм)

2. УХ - В (315 - 280 нм)

3. УХ - З (280 - 200 нм)

УХ - А приводить до флуоресценції.

УХ - В викликає зміни в складі крові, шкіри, впливає на нервову систему.

УХ - З діє на клітки. Викликає коагуляцію білків.

Діючи на слизову оболонку очей, приводить до електроофтамії. Може викликати покаламутніше за кришталик.

Джерела УХ випромінювання:

- лазерні установки;

- лампи газорозрядні, ртутні;

- ртутні випрямлячі.

З урахуванням оптико-фізіологічних властивостей ока, а також областей УХ випромінювань (хвильові) встановлені: допустима густина потоку енергії, якою забезпечують захист поверхонь шкіри і органів зору. УФ-А не більше за 10; УХ-В не більше за 0,005; УХ-З не більше за 0,001 [Вт/м2]

Міри захисту

1. Екранування джерела УФИ.

2. Екранування робітників.

3. Спеціальне забарвлення приміщень (сірий, жовтий,...)

4. Раціональне розташування раб. місць.

Кошти індивідуального захисту

1. тканини: бавовна, льон

2. спеціальні мазі для захисту шкіри

3. очки із змістом свинця

Прилади контролю: радіометри, дозиметри.

ВИСНОВОК

За результатами проведеної роботи можна зробити наступні висновки:

1. Створена експериментальна установка для дослідження фотоелектричних властивостей нитрида алюмінію.

2. Отримані значення темнового опору матеріалу і опору матеріалу при освітленні. Коефіцієнт множення фототока при цьому знаходиться в межах від 103до 104. Отримані значення темновой питомої провідності AlN і провідності при освітленні, а також концентрація нерівновагий носіїв заряду. Оцінені якість зразків і контактів.

3. Побудовані спектральні характеристики фотопровідності AlN. Знайдений діапазон енергій, де фотопровідність максимальна.

4. Отримана залежність фототока від інтенсивності падаючого випромінювання. Розрахована емпірична формула для розрахунку інтенсивності на основі даних, що є об фототоке.

5. Проведена оцінка вартості НИР.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Michailin V.V., Oranovskii V.E., Pacesova S., Pastrnak J., Salamatov A.S.: Physica Status Solidi (b) 58 (1973) K51.

2. Perry P.B., Rutz R.F.: Appl. Phys. Lett. 33 (1978) 319

3. Jones D., Lettington A.H.: Solid State Commun. 11 (1972) 701

4. Francis R.W., Worrell W.L.: J. Electrochem. Soc. 123 (1976) 430

5. Pastrnak J., Roskovcova L.,: Physica Status Solidi 9 (1964) 331

6. Collins A.T., Lightowlers E.C., Dean P.J.: Phys Rev. 158 (1967) 833

7. Yamashita Н., Fukui K., Misawa S., Yoshida S.: J. Appl. Phys. 50 (1979) 896

8. Roskovcova L., Pastrnak J.: Czech. J. Phys. У 30 (1980) 586

9. Edwards J., Kawabe K., Stevens G., Tredgold R.H.: Sol. St. Commun. 3 (1965) 96

10. Cox G.A., Cummins D.O., Kawabe K., Tredgold R.H.: J. Phys. Chem. Solids 28 (1967) 543

11. Akasaki L., Hashimoto M.: Solid State Commun. 5 (1967) 851

12. Довідник по електротехнічних матеріалах. Тому 3.

13. Добринин А. В., Козаків Н. П., Найда Г. А., Подденежний Е. Н. і інш. Нитрид алюмінію в електронній техніці.

14. Носів О. Н. Оптоелектроника. 1976.

ЗМІСТ

Ââåäåíèå_

ÃËÀÂÀ 1. ÑÂÎÉÑÒÂÀ ÍÈÒÐÈÄÀ ÀËÞÌÈÍÈß_

1.1. Îïòè÷åñêèå ñâîéñòâà AlN._

1.2. Çîííàÿ ñòðóêòóðà AlN._

1.3. Ýëåêòðè÷åñêèå ñâîéñòâà AlN._

ÃËÀÂÀ 2. Ïîëó÷åíèå íèòðèäà àëþìèíèÿ è ìåòîäèêà ýêñïåðèìåíòîâ.

2.1. Ïîëó÷åíèå ïëåíîê AlN._

2.2. Èçìåðåíèå âîëüò-àìïåðíûõ õàðàêòåðèñòèê._

2.3. Èçìåðåíèå ñïåêòðàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê._

2.4. Èçìåðåíèå çàâèñèìîñòè ôîòîïðîâîäèìîñòè îò èíòåíñèâíîñòè ïàäàþùåãî èçëó÷åíèÿ._

ÃËÀÂÀ 3. ÎÁÐÀÁÎÒÊÀ ÐÅÇÓËÜÒÀÒÎÂ ÈÇÌÅÐÅÍÈÉ_

3.1. Âîëüò-àìïåðíûå õàðàêòåðèñòèêè._

3.1.1. Òåìíîâàÿ âîëüò-àìïåðíàÿ õàðàêòåðèñòèêà_

3.1.2. Âîëüò-àìïåðíûå õàðàêòåðèñòèêè íèòðèäà àëþìèíèÿ ïðè îñâåùåííîñòè_

3.2. Çàâèñèìîñòü ôîòîòîêà îò èíòåíñèâíîñòè ïàäàþùåãî èçëó÷åíèÿ._

3.3. Ñïåêòðàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè ôîòîïðîâîäèìîñòè íèòðèäà àëþìèíèÿ._

ÃËÀÂÀ 4 ÝÊÎÍÎÌÈ×ÅÑÊÎÅ ÎÁÎÑÍÎÂÀÍÈÅ ÄÈÏËÎÌÍÎÃÎ ÏÐÎÅÊÒÀ_

4.1. ÎÁÙÈÅ ÏÎËÎÆÅÍÈß_

4.2. ÎÏÐÅÄÅËÅÍÈÅ ÑÒÎÈÌÎÑÒÈ ÏÐÎÂÅÄÅÍÈß ÍÈÐ_

4.3. ÂÛÂÎÄÛ ÏÎ ÝÊÎÍÎÌÈ×ÅÑÊÎÌÓ ÎÁÎÑÍÎÂÀÍÈÞ ÍÈÐ_

ÃËÀÂÀ 5. ÁÅÇÎÏÀÑÍÎÑÒÜ ÆÈÇÍÅÄÅßÒÅËÜÍÎÑÒÈ_

ÂÛÏÎËÍÅÍÈÈ ÄÈÏËÎÌÍÎÃÎ ÏÐÎÅÊÒÀ._

5.1 Îáùàÿ õàðàêòåðèñòèêà ðàáî÷åãî ïîìåùåíèÿ_

5.2. Ýëåêòðîáåçîïàñíîñòü_

5.3. Òðåáîâàíèÿ ê îñâåùåíèþ_

5.4. Îáåñïå÷åíèå ïîæàðíîé áåçîïàñíîñòè_

5.5. Òåõíèêà áåçîïàñíîñòè ïðè ðàáîòå ñ âèäåîòåðìèíàëàìè (ÂÄÒ) è ïåðñîíàëüíûìè ÝÂÌ (ÏÝÂÌ)_

5.6. Óëüòðàôèîëåòîâîå èçëó÷åíèå_

ÇÀÊËÞ×ÅÍÈÅ_

ÑÏÈÑÎÊ ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÎÉ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ_