Способ получения демпфирующей полупроводниковой струны

 

(72) Авторы изобретения

А.И. Дрожжин. А.М. Беликов и С.А.Антипов . (71) Заявитель

Воронежский политехнический институт (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ .ДЕМПФИРУЮЩЕЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ

СТРУНЫ

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для изготовления полупроводниковых материалов и приборов.

Известен способ получения демпфиру- 5 ющих полупроводниковых струн, в когором высокую демпфирующую способность полупроводниковой струне сообщают методом пластической деформации при высокой (Ф900К) температуре и одноосной нагрузке одного знака: растяжения или сжа тия, итиба или кручения, т..е. внешней демпфирующей силе, не меняющей своего знака на противоположный. Способ отли чается простотой технологических прие

15 мов и быстротой получения демпфирующей полупроводниковой струны, быстротой кон троля качества выполненных работ f1).

Однако демпфирующие полупроводнико вые струны, полученные этим .способом обладают узким диапазоном рабочих тем ператур и нестабильностью характеристик .

Наиболее близкам к изобретению по технической сущности является способ получения демл полупроводниковой струны путем ее пластической дефор мании растяжением, изгибом, сжатием, кручением при высокой (900К) тем пературе. Пластическую деформацию осу ществляют под действием статической нагрузки одного знака, т.е. когда деформирующая сила не меняет своего знака в течение всего времейи деформации струны. При этом в образец вводятся дислокации, которые обеспечивают ему демп фирующие свойства 523.

Однако деформированные по этому способу образцы имеют повышенную демпфирующую способность в относительно узком диапазоне температур. Например, для полупроводниковых струн иэ кремния этот диапазон лежит выше 700К, а для германия - выше 600К. В важном для прак- тических целей диапазоне температур

250-500 К, как исходные бездиегокапион3 . 9761 ные) так и предварительно пластически деформированные струны, т.е. заведомо содержащие- дислокации, мало рассеивают энергию упругих колебаний и обладают малой демпфирующей способностью. Последнее обусловлено тем, что при известном способе деформирования дислокации располагаются обычно в долинах Пайерлса и в диапазоне 250-500 К заморожены", практически неподвижны ввиду высоких to потенциальных барьеров кристаллической решетки полупроводника. Это существенно ограничивает область практического использования таких кристаллов.

Целью изобретения является расшире- 15 ние диапазона рабочих температур демп-. фирующей способности полупроводниковой струны.

Поставленная цель достигается тем, . что согласно способу получения демпфиру-N ющей полупроводниковой струны на основе нитевидного кристалла кремния или германия путем пластической деформации его под воздействием статической нагрузки растяжения одного знака, пластическую 25 деформацию нитевидного кристалла осуществляют при одновременном воздействии на него статической нагрузки одного знака растяжения и циклической энакопеременной нагрузки кручения или из- 30 гиба.

Пример. Исследование проводят на монокристаллах кремния нитевидной формы (нитевидных кристаллах НК) р-тнпа.

35 с удельным сопротивлением 0,1 Ом. см, размеры которых (1-3) > 0,03> 0,03 мм., Образцы деформируют в вакууме -5

-3 10 Па при температурах выше -1100К при одновременном воздействии осевой нагрузки растяжением (бр 1-15Я/мм ) и знакопеременной циклической нагрузки амплитудой - = 3-30 Н/мм . НК. помеа щают в универсальную установку для исследования комплекса механических свойств, размещенную на тарели напылительного вакуумного поста. Кристалл к захватам машины жестко крепится керамическим клеем. По достижении необходимой температуры кристалл пластически 5О деформируют при одновременном действии двух нагрузок: статической нагрузке растяжения и циклической нагрузке кручения.

Затем образец разгружают и охлаждают вместе с печью в течение нескольких минут. Пластическая деформация в установке может проводиться неоднократно.

Суммарная величина ее находится в пре51 4 делах 3-15% и зависит от степени нужной демпфирующей способности образца.

Качество и величину демпфирующейспособности образца контролируют после его охлаждения непосредственно в установке методом внутреннего трения. При необходимости путем повторного .пластического деформирования можно придать образцу требуемую демпфирующую спо соб ность.

Результат исследования демпфирующей способности НК кремния длиной 1 5 х

vlO м, диаметром 3 ° 10 м, после воздействия на него статического нормального напряжения (6 =40 Нlмм ) рас2 тяжения и касательного циклического на-. пряжения кручения амплитудой 7. =20Н/мм при температуре (Т) 1100К представлен на чертеже (крнвая 1).

На чертеже для сравнения приведена контрольная кривая 2, соответствующая демпфирующей способности исходного НК кремния не содержащего дислокаций, и кривая 3 — после его пластической деформации известным способом. Иэ рисунка видно, что демпфирующиэ способности нитей, деформированных предлагаемым и известным способами, при прочих дрУгйх равных условиях, сильно отличаются, осо-,бенно в области температур 300-500К.

B примере з, i,, Т выбраны близкими к оптимальному для получения наиболее ярко выраженного эффекта по изобретению.

При уменьшении нормальных (6) и касательных (с ) напряжений,. либо уменьшении температуры (Т) аффект не исчеза-. . ет, но уменьшается и время эксперимента для получения полупроводниковой струны с заданной демпфирующей способностью быстро возрастает, что становится практически невыгодным. При увеличении б, и Т время эксперимента быстро уменьшаегся, процесс протекает за короткий промежуток времени и становится некон-тролируемым или трудно контролируемым, что также становится практически невыгодным с точки зрения получения образцов с заданным демпфированием.

Отсутствие операции легирования, сов мещение операций изготовления демпфирующей полупроводниковой струны и ее контроля, т.е. использование в обоих случаях одного и того же технологического приема - механических колебаний образцана одной и той же установке значительно упрощает технологию получения полупроводниковых .струн с высокой демпфируюшей способностью. Небольшое количество

100 JOO б00 70

Составитель Н. Кондратов

Редактор P. видика Техред М.Коштура Корректор О. Билак

Заказ 8972/61 Тираж 990 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 9761 технологически простых операций, а также несложное оборудование, применяемое в предлагаемом способе, позволяют получать образцы с заданными свойствами.

Наличие возможности контроля методом внутреннего трения в той же установке и возможности неоднократного пласти ческого деформирования создают условия работы без брака.

Формула иэ обретения

Способ получения демпфирующей полупроводниковой струны на основе нитевид- 1S ного кристалла кремния нли германия путем пластической деформации его под воздействием статической нагрузки растяжения одного знака, о т л и ч а ю щ и й51 6 с я тем, что, с целью расширенйя диапазона рабочих температур демпфирующей способности полупроводниковой струны, пластическую деформацию нитевидного кристалла осуществляют при одновременном воздействии на него статической нагрузки растяжения одного знака и циклической знакопеременной нагрузки кручения нли нэгиба.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Аммер С.А., Дрожжин А.И., Постников В.С. Физика и химия обработки материалов, 1972, i%5, с. 136-138.

2. Дрожжин А.И., Антипов С.А. В сб.

Внутреннее трейие в металлах, полупроводниках, диэлектриках и ферромагнетиках, М., Наука, 1978, l4. 106-110 (прототип) .