Контроль неоднородных внутренних механических напряжений в монокристаллах ультразвуковым методом

Предложенная квантово-механическая модель гетероструктуры кремний-вольфрам-кремний позволяет на этапе проектирования транзисторов с металлической базой оптимизировать толщину слоя бавы, а следовательно и их основные электрофизические характеристики.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х кн. Кн.1 Пер с англ. 2-е изд. М.: Мир. 1984.

2. Колешко В. М., Белицкий В. Ф. Транзисторы с металлической и сверхпро-водниковой ’Оазой. ЦНИИ «Электроника»//Зарубежная электронная техника, 1989, №6.

3. Бом Д. Квантовая теория. М.: Наука, 1961.

4. Колпачев А. Б., Захаров А. Г. Электронное строение переходного слоя кремний-вольфрам. Таганрогский государственный радиотехнический университет. Материалы XXXIX научно-технической конференции. Таганрог, 1993.

5. Киттсль Ч. Введение в физику твердого тела М.: Наука, 1978.

6. Sze S. М., Gummel Н. К. Appraisal of Semiconduclor-Metal-Semicon ductor Transistor. Solid-State Electronics 1966, vol. 9, p. 751—769.

УДК 534.08

М. И. Сластен, В. А. Третьяков

КОНТРОЛЬ НЕОДНОРОДНЫХ ВНУТРЕННИХ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В МОНОКРИСТАЛЛАХ УЛЬТРАЗВУКОВЫМ МЕТОДОМ

Широкое применение монокристаллов (МК) в технике предъявляет к ним высокие требования по остаточным внутренним механическим напряжениям (ОВМН). При выращивании монокристаллов возникают ОВМН с неоднородным их распределением вдоль направления [111] — направления роста МК. Причем, изменение величины механических напряжений (МН) происходит от Стах до -Сттах по закону, близкому к линейному (отах — максимальное значение растягивающих напряжений, а -атах — сжимающих напряжений). Такое напряженное состояние МК характеризуется постоянным градиентом скорости поперечных ультразвуковых волн С,..

Рассмотрим возможность ультразвукового контроля указанных неоднородных МН в образце 1 МК (см. рисунок), в котором ультразвуковая волна (УЗВ),

Известия ТРТУ

Специальный выпуск

возбуждаемая преобразователем 2, распространяется вдоль направления [001]. В этом случае УЗВ будет распространяться по дуге окружности радиуса

К = ~ (ио — скорость поперечной УЗВ в МК при отсутствии в нем ОВМН), (-ту

причем изгиб ее траектории происходит в сторону уменьшения скорости УЗВ [1]. Если начальную амплитуду смещения на преобразователе записать как

17(0, V) =

то после п отражений в образце смещение будет равно

и (2Ьп, 0 = ег(“ * + 2кЬп + А ^,

2LGvn1 2п

где дфп =----------------кх — изменение фазы УЗВ к = — — волновое число; Ь —

Уо X

толщина образца.

Поскольку УЗ-преобразователь реагирует на среднее звуковое давление, то величина электрического сигнала, развиваемая им, будет зависеть от распределения фазы смещений на его поверхности, создаваемого падающей УЗВ.

Для этого случая среднее смещение на преобразователе найдем как

<и> = ^Ш3’ (1) 5

где 2а и 2Ъ— длина и ширина УЗ-преобразователя; 5 — площадь УЗ-преоб-разователя, на которую падает УЗ-пучок; — элемент поверхности.

При этом необходимо учесть, что в процессе распространения УЗ-пучка в образце с постоянным градиентом скорости происходит постепенное его перемещение в сторону уменьшения скорости УЗВ, которое приводит к изменению степени перекрытия сечений пучка и преобразователя.

Перемещение УЗ-пучка после п двухкратных прохождений д 1п запишется как

, . 2Ь2С„п2 д1п = __. (2) Выбирая пределы интегрирования в (1) в пределах от -а + &1п до а и интегрируя, получим

<и> = -- --- [ягп(3а + БтР (а - д 1п)] 5т(т г + 2Шп),

2ра

2 кТЛхъП Где р = —^.

Учитывая, что изменение амплитуды в серии многократных отражений в образце без ОВМН происходит по закону экспоненты

л 0 л -2аЬп

Ап = А0е ,

где а — коэффициент затухания, получим выражение для амплитуды эхо-импульса с порядковым номером п в серии в виде

А „-У’О.Ьп

Ап = —---------[ятРа + БтР

2 р а

Из соотношения (3) видно, что форма огибающей серии эхоимпульсов существенно зависит от величины . Чем больше С,:, тем сильнее сгибаК)щая

серии эхоимпульсов отличается от экспоненты и меньше число эхоимпульсов в серии многократных отражений, В таблице приведены расчетные значения для монокристаллического галий-гадолиниевого граната, при которых амплитуда эхоимпульса с номером п становится равной нулю. Расчеты выполнены при г>о = 3568 м с-1, к = 17,6х 103 м-1, Ь = 73х10~3 м, а ~ 7х10_3 м, а = 2х10”3 дБ/мкс.

п 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Сгг>, С 1 47 58 73 96 130 188 293 521 1171 4687

Поскольку число эхоимпульсов в серии отражений соответствует числу двойных прохождений УЗ-пучка через образец, при котором перемещение пучка д1п = 2а, то из (2) находим

= '

Ь п

Отсюда следует, что, определив экспериментально число эхоимпульсов п в серии отражений и зная параметры образца и преобразователя, можно определить . Учитывая, что Си является постоянным на расстоянии Х\— х2, можно найти в образце участки с наибольшим изменением скорости, получить распределение скорости и механических напряжений в монокрис-таллическом образце.

Полученные результаты дают возможность определить границы напряженных участков [2] и позволяют сократить потери дорогостоящего материала и себестоимость готовой продукции в условиях производства.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сташкевич А. П. Акустика моря. Л.: Судостроение. 1966.

2. А.С. 1486917 (СССР). Способ ультразвукового контроля качества протяженных изделий/М. И. Сластен, В. М. Меркулова, И. Н. Каневский, В. Н. Казимиров, М. Д. Донитов. Опубл. в Б.И. 1989. №22.

УДК 523.8

А.Ю. Глухов

ЭВОЛЮЦИЯ СВЕРХТЯЖЕЛЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В НАШЕЙ ГАЛАКТИКЕ

Образование элементов за Ре-пиком объясняется процессами захвата нейтронов зародышевыми ядрами в звездах: медленный (я) и быстрый (г) процессы. Исследовано содержание сверхтяжелых элементов в более чем 50 нормальных, непекулярных звездах различного возраста и разных спектральных классов, принадлежащих разным подсистемам нашей Галактики.

Из рис. 1, 2 следует, что процесс обогащение Галактики сверхтяжелыми элементами происходил на протяжении всей ее эволюции. Существует слабая тенденция к уменьшению отношения Ре к элементам за Ре-пиком в молодых

звездах. Для различных групп звезд дисперсия 1од

и 1од

значительно больше наблюдаемой дисперсии. Следовательно можно предположить, что обогащение Галактики все время происходило вледствие одних