WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

из волновода и АТ из CdSb–CoSb. На его верхней Оптимизация физических свойств совершенного мограни под поглощающим слоем нанесен тонкопленочный нокристаллического CdSb и технологии его обработки нагреватель. Это позволяет определить среднее значепозволила создать и внедрить ряд новых оптических ние СВЧ мощности методом замещения. Минимальная приборов и устройств. Так, с помощью подобного марегистрируемая мощность 1 мкВт, пределы измерения териала можно ограничить коротковолновую часть ИК 0.05 10 мВт, погрешность 5%, постоянная времени области спектра при значительном пропускании (98%) в 0.6 c [72]. С использованием метода прозрачной стенки диапазоне 2.6 40 мкм [66,67]. Большой коэффициент на основе АТ созданы приемники проходного типа. Такие преломления (n = 4) позволяет применить его для соприемники позволяют регистрировать лучистые потоки здания иммерсионных ИК фильтров–линз и АТ внутренсредней и большой мощности [73,74].

него поглощения [68]. Подобные устройства надежно Разработаны координатно-чувствительные анизотропзащищают бортовую и стационарную аппаратуру различные приемники неселективного излучения. Они позвоного назначения от фонового излучения, искусственных ляют в диапазоне 0.2 40 мкм на приемной площадке и естественных засветок. Примером такой аппаратуры 1 1000 мм2 находить координаты пятна излучения, может служить прибор ”Факел” для определения посфокусированного в область 0.05 0.1мм2 с точностью жаров в задымленной атмосфере; пирометры ”Квант”, не хуже 20%. Созданы и другие приемники аналогичного ”Квант–РТ”, РПИ; датчики систем подавления взрывов в типа с приемной площадкой 30 30 см2 и разрешением угольных шахтах и др. объекты. Разработана конструкция 1 1см2, Sq = 0.06 В/Вт, = 1.6 с, пороговой мощнои технология изготовления унифицированного термостью 1.5 Вт/см2 [75].

электрического модуля и батарей АТ (характеристики анизотропных термоэлектрических модулей приведены На основе модуля АТ из CdSb создан компаратор в табл. 2). тепловых потоков для измерений в широком темпераХарактерные черты анизотропных термоэлементов — турном диапазоне [76]. В зависимости от целевого наналичие одной ветви, перпендикулярность теплового значения это батарея из 8–20 АТ с приемной площадкой Физика и техника полупроводников, 1997, том 31, № Анизотропные термоэлементы. О б з о р 10-4 10-3 мм2, покрытием, имеющим заданную спек- a и b они мало отличаются, а также вдоль оси c.

тральную характеристику. Конструкция преобразователя Сравнительные исследования коэффициента термоэдс в позволяет производить измерения как контактным, так и керамиках, эпитаксиальных пленках и монокристаллах бесконтактным способом. позволили установить хорошее соответствие данных для С использование АТ из CdSb и искусственно- монокристаллов и пленок в плоскости ab с данными анизотропных термоэлементов создана серия приборов для керамик [86,87]. Максимальные значения термоэдс для измерения тепловых потоков до 40 кВт/м2 (рабочий в плоскости ab порядка 70 мкВ/K и вдоль оси c — коэффициент порядка 100 Вт/см2 ·мВ, постоянная време- 10 мкВ/K [88,89]. В соединениях других ВТСП, нани 0.1 3.0c) [77]. Приборы термостатируют с помо- пример (La1-xSrx)2CuO4 [89,90], Bi2Sr2CaCu2O8 [91,92], щью термоэлектрических модулей Пельтье. Они имеют EuBa2Cu3O7 [93], наблюдается аналогичное поведение несколько пределов измерения и могут работать как от компонент тензора термоэдс ab и c, различающихся сети, так и автономно. Особенно эффективны тепломеры, в основном по величине коэффициента.

работающие в режиме оптического пропускания. Наибольшее количество данных по анизотропии удельСозданы измеритель интенсивности ультразвука в ного электрического сопротивления имеется для ВТСП жидких органических средах [78], регистратор мощ- типа MBa2Cu3O7-x, где M это иттербий или различные ности оптических квантовых генераторов [18], изме- лантаноиды [94–98]. Данные о других соединениях ритель плотности некогерентного излучения светоди- можно найти в работах: Bi2Sr2.2Ca0.8Cu2O3 — [99–101], одов (Sq = 0.15 В/Вт, площадь приемной площадки La2-xSrxCuO4 — [102–104],. Отметим, что анизотропия 1.4 1.4см2, = 2c). В качестве компенсирующего термоэдс в указанных материалах значительно меньше, излучателя использовали лампу накаливания СТВ-1, ток чем анизотропия сопротивления (c/ab 3 6, которой зависел линейно от измеряемой температуры c/ab 30 50).

(пирометр оказался особенно эффективным в области Известно большое число работ по исследованию текомнатных температур). плопроводности поликристаллических образцов состава В динамическом режиме работы приборы на осно- RBa2Cu3Ox, где R= Y, Eu, Gd, Dy, Er, Sm, Ho (так называемая ”система 123”) [105–109]. Другой класс — образве АТ позволяют регистрировать тепловые процессы цы типа La2-xSrxCuO4 (система ”214”) [106,110,111].

длительного порядка 1.0 0.01 мс [79]. В устройстве Меньше изучена анизотропия теплопроводности этих измерителя мощности СВЧ излучения для устранения влияния окружающей среды использован метод замеще- материалов [92,112].

К исследованию откликов монокристаллических ния мощности [80]. Для этого через калибровочный ВТСП образцов на тепловые и электромагнитные нагреватель, установленный на верхней рабочей грани, воздействия приступили практически сразу после пропускают постоянный ток (Sq = 0.24 В/Вт, = 0.2с).

их синтеза [113]. Особенно интересные результаты Микрокалориметры, выполненные по схеме Кальве, с получены на монокристаллических пленках YBCO с использованием АТ в виде спиралей, обладают высокой пороговой чувствительностью 1.0 0.1мкВт при посто- осью c, наклоненной к ее поверхности, при комнатных температурах. При облучении таких пленок ИК янной времени на 3–4 порядка ниже, чем у термопарных аналогов [81]. Температурный диапазон измерений ани- лазерами (в непрерывном или импульсном режиме) зотропного микрокалориметра, выполненного по диффе- генерируются гигантские вольтаические сигналы (по некоторым данным до 100 В [114]). Механизм подобного ренциальной схеме, находится в интервале 280 380 K.

отклика до последнего времени был предметом дискуссии различных групп исследователей. Анализ 2.2. Анизотропные термоэлементы на основе литературных данных [115–121] позволяет утверждать, монокристаллических пленок что доминирующим механизмом этого эффекта является высокотемпературных сверхпроводников анизотропия темроэлектрических свойств указанных В 1988 г. было обнаружено, что монокристалличе- материалов. Далее приводятся аргументы в пользу этого ские пленки высокотемпературных сверхпроводников утверждения.

(ВТСП) в нормальном состоянии, при облучении их В одном из первых исследований снимали поперечное ИК лазером, генерируют аномально большой термо- напряжение при лазерном облучении пленок YBCO как электрический сигнал. Подобные пленки являются пер- в присутствии транспортного тока, так и без него [116].

спективными материалами для создания первичных пре- Пленки толщиной от 0.1 до 1.5 мк облучали импульсами образователей измерительных приборов, использующих длительностью 10 20 нс с длиной волны 355, 532 и анизотропию термоэдс. Существует обширная литера- 1064 нм. Плотность энергии лазерного излучения состатура по анизотропии их физических свойств. Приведем вляла 10 300 Дж/м2. В качестве подложек испольнекоторые ссылки, не претендующие на полноту. зовали пластинки из монокристаллов SrTiO3, Al2O3 и Большинство экспериментальных данных по термоэдс MgO. Снимавшееся поперечное напряжение достигало получено на монокристаллах YBa2Cu3O7-x (далее со- значения 0.2 мВ (в присутствии транспортного тока эта кращенно — YBCO) [82–85], свойства образцов обыч- величина была примерно на 30% меньше). Амплитуда но измеряют в плоскости ab так как в направлениях лазерного импульса падала практически до нуля за 50 нс, Физика и техника полупроводников, 1997, том 31, № 1294 А.А. Снарский, А.М. Пальти, А.А. Ащеулов в то время как снимаемый сигнал уменьшался до 30% проводили. Последнее несомненно также подтверждает его максимальной величины за 200 нс и далее снижался термоэлектрическую природу явления.

более плавно. Сигнал мало менялся при экранировке В работе [98] исследован фотоотклик пленки контактов от облучения и падал на 95% при освещении Bi2Sr2CaCu2O8 толщиной 0.5 мк, при пропускании только области каждого из контактов. При перемещении через нее тока от 2 до 200 мА, под действием пучка вдоль образца между контактами имел место ши- облучения импульсным ИК лазером ( = 447 мкм, рокий максимум сигнала. Полярность сигнала менялась частота импульсов 165 Гц, средняя длительность при перестановке контактов местами. импульса на половине максимума 65 нс). Отмечен Аналогичные результаты получены авторами [122]. неболометрический характер откликов (т. е. в области Ими также установлено, что полярность сигнала меня- максимума сигнала сопротивление пленки не менялось).

ется при облучении обратной стороны пленки. Подобное Эти данные свидетельствуют о слабой зависимости поведение явно указывает на зависимость сигнала от гра- коэффициентов термоэдс от температуры [124,88].

диента температур в пленке. В работе [123] эти данные Авторы [125], продолжая свои исследования, подобъясняются фотоэффектом с тензорным характером твердили неболометрическую природу откликов. Макфотопроводимости. Однако фотоотклик даже в среде с симальный сигнал достигал 2 В при плотности энергии тензорными свойствами не должен менять свой знак пучка 30 мДж/см2. Величина сигнала была пропорципри изменении направления облучения на диаметрально ональна энергии облучения, но не плотности энергии.

противоположный. Такое изменение полярности говорит Это следовало из сохранения сигнала постоянным при о зависимости сигнала от градиента температур в пленке. изменении области засветки лазерным пучком на пленке Отклик не зависит от поляризации лазерного пучка и между контактами. Исходя из симметрии структуры обладает сильной температурной зависимостью, харак- YBCO авторы отрицали влияние как эффекта Зеебека, теризуемой наличием двух температурных порогов. Ин- так и недиагональных компонент тензора термоэдс (т. е.

дуцированное лазером напряжение возникает не только в отрицали наличие анизотропии термоэдс). Ими получена импульсном режиме, но и при облучении в непрервыном зависимость сигнала от ориентации угла наклона ларежиме. Сигнал присутствует в орторомбической фазе зерного пучка по отношению к пленке. При изменении YBCO и отсутствует в тетрагональной. Исследованы угла между нормалью к пленке и пучком от -55 до кристаллы с осью c, наклоненной под разными углами 55 сигнал линейно уменьшался (от 110 до 55 мВ), т. е.

к подложке. Электроды для снятия напряжения распола- изменялся антисимметрично. Утверждалось также, что гали по окружности через каждые 22.5. Сигнал был генерируемый сигнал не зависит от длины волны и помаксимальным, когда линия, соединяющая электроды, ляризации излучения. По нашему мнению, неправомерно составляла 45 с осьюc (или совпадала по направлению на основании свойств симметрии идеальной решетки с проекцией этой оси на поверхность пленки). делать выводы о макроскопических кинетических коэфУказанные результаты воспроизведены на многих фициента реальных ВТСП пленок. Представленные в раобразцах. В опытах, где ось c пленок была перпен- боте экспериментальные данные в основном согласуются дикулярна поверхности подложек из MgO или SrTO3, с механизмом, обусловленным анизотропией термоэлеквеличина сигнала сильно зависела от разориентации оси тричества. Некоторые специфические эксперименты для c (в пределах углов 1 3). Например, пленки с своего описания в рамках указанного механизма требуют отклонением 1.0 давали сигналы в 20 раз большие, построения специальной математической модели с учечем при отклонении 0.3. Пленки с нулевой разори- том конкретных условий теплообмена пленки с окружаентацией давали пренебрежимо малый сигнал. Стабиль- ющей средой и мест расположения на ней электрических ные сигналы получали и при непрерывном облучении контактов.

пленки He–Ne-лазером мощностью 20 мВт [117]. Их В работе [118] исследована зависимость отклика от величина достигала в опытах 1 мВ. Из отсутствия частоты облучения на 16 лазерных линиях с длиной зависимости сигнала от поляризации лазерного пучка волны от 10 до 1000 мк. Установлено сильное затухание следует неприменимость к описанию явления механизма чувствительности сигнала с частотой ( -2.3). Через тензорного фотоэффекта (имеющего место в случае однофазные c-ориентированные пленки пропускали ток пьезоэлектричества). Отметим, что при слабых термиче- от 2 до 40 мкА. Длительность отклика составляла менее ских воздействиях и сильной кондуктивной связи пленки 4 нс и его максимум был пропорционален пропускаемос подложкой полярность сигнала может и меняться. му через него току смещения. Авторы считают, что меДругие экспериментальные факты работы подтвержда- ханизмы электронного разогрева и областей перегрева, ют термоэлектрически-анизотропную природу эффекта предложенные для очень тонких пленок (толщина меньпри температурах выше 240 K. Кроме того, значения ше 100 нм), не пригодны для описания гранулированных полученных сигналов значительно выше ожидаемого пленок толщиной более 200 нм.

фотоотклика (авторы даже называли явление аномаль- В работе [127] исследована тонкая (0.3 мкм) пленка ным фотоэффектом). Зависимость величины сигнала от Bi2Sr2CaCu2O8. Использованы импульсы лазера с четплотности падающей на пленку энергии подтверждает- ким передним краем длительностью около 5 мс в диася всеми известными работами, где такие измерения пазоне длин волн от 80 до 200 мк. Зарегистрирован быФизика и техника полупроводников, 1997, том 31, № Анизотропные термоэлементы. О б з о р стрый отклик и медленная болометрическая компонента. качеством пленок и величиной термоэлектрического сигПлотность энергии лазерных импульсов, подаваемых на нала. Гранулированные пленки не обнаруживали термообразец, лежала в пределах 2 24 кВт/см2. Выше крити- электрического отклика. Наибольшие сигналы получены ческой длины волны 100 мк наблюдали только быстрые у гладких пленок с зеркальной поверхностью.

отклики с постоянной времени порядка 1 нс.

Можно высказать следующие возражения по поводу В работе [119] описано получение и исследование механизма, описываемого приведенной выше формулой.

при комнатных температурах пленок толщиной 500 нм Действительно, при = 90 формула предсказывает маки размером 10 10 мм2 с малым углом между осью симальный эффект, в то время как на опыте максимальc и нормалью к подложке. Пленки исследовали при ное значение зарегистрировано при угле = 45 [117].

комнатных температурах. Сигнал в пленках возникал Кроме того, при сканировании лазерного пятна в области при нагреве импульсами лазера ( = 1.06 мкм) длимежду контактами количество ”атомных” термопар не тельностью 100 нс и энергией в импульсе 1 10 мДж.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.