СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПРИКЛАДНОЇ ФІЗИКИ Дипломна робота ЕЛЕКТРОФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ГРАНУЛЬОВАНИХ ПЛІВКОВИХ СПЛАВІВ В УМОВАХ ДІЇ МАГНІТНОГО ПОЛЯ Спеціаліст гр. ЕПс-32 А. В. Шамардін Науковий керівник, д. ф. -м. н. , професор Науковий консультант І. Ю. Проценко З. М. Макуха Суми 2014 1 11111
ВСТУП Об’єктом досліджень є процес формування гранульованих плівкових сплавів на основі Ag і Co. Предметом досліджень є електрофізичні властивості(питомий опір і термічний коефіцієнт опору) гранульованих плівкових сплавів на основі Ag і Co, отриманих методом пошарової конденсації і термовідпалювання. Метою роботи є дослідження температурної залежності опору і термічного коефіцієнту опору плівок на основі гранульованого сплаву Ag-Co; встановлення кореляції між структурно-фазовим станом і електрофізичними властивостями та вивчення впливу зовнішнього магнітного поля на електрофізичні властивості. Поставлені наступні завдання: дослідити ТКО в гранульованих сплавах Ag і Co, виявити основні закономірності впливу магнітного поля на зміну ТКО. Для досягнення поставленої мети, були сконденсовані (методом термічного випаровування) плівки Ag та Co різної товщини, які попарно відпалювались під дією магнітного поля і без нього. Товщина плівок контролювалася методом кварцового резонатора та перевірялася за допомогою інтерферометра. Крім того були проведені мікроскопічні дослідження для контролю фазового стану зразків. У процесі виконання роботи, була визначена залежність ТКО гранульованих плівкових сплавів на основі Ag та Co від дії індукції магнітного поля. 2
РОЗДІЛ 1 ЕЛЕКТРОФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ГРАНУЛЬОВАНИХ ПЛІВКОВІХ СПЛАВІВ В УМОВАХ ДІЇ МАГНІТНОГО ПОЛЯ Температурна залежність опору плівкових матеріалів 3 випадки величини ТКО: - для біпластини; - для гомогенної системи; - для гранульованих сплавів. Рис. 1. Схематичне зображення еволюції форми і розмірів магнітних включень Co. Fe в немагнітній матриці Ag. Температура відпалювання, К: а – 77; б – 500; в – 700; г – 900 [1] Рис. 3. Схематична структура гранульованого сплаву на основі Co і Ag (а) та його мікроструктура після відпалювання до температури 600 К, отримана в режимі високої розрізнювальної здатності (б)[3] Рис. 4. Схематичне зображення датчика на основі моста Уитстоуна[4] Рис. 2 Схематичне зображення окремого шару (а), трубки струму (1), її поперечного перерізу (б) із чотирма боковими (2) та центральним (3) стержнями. І – сила струму[2] 3
РОЗДІЛ 2 МЕТОДИКА ЕКСПЕРЕМЕНТУ ТА РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ Рис. 7. Зовнішній вигляд просвічуючого електронного мікроскопа ПЕМ 125 К Рис. 5 Зовнішній вигляд ВУП-5 М (а) та піч для термічної обробки зразків (б) Рис. 6 Зовнішній вигляд приладу для роботи в ВУП-5 М (а) та блок – схема печі з каркасом для термічної обробки зразків (б): 1 – піч; 2 – алюмінієвій каркас; 3 – магніти 4
Експериментальні результати дослідження гранульованої системи Ag/Co в умовах дії магнітного поля Рис. 8. Залежність зміни опору R та термічного коефіцієнта опору β (на вставках) від температури(нагрівання/охолодження) для плівок Ag(10)/Co(20)/П(а, б) та Ag(13)/Co(13)/П(в, г) без дії магнітного поля (а, в) і під дією магнітного поля з індукцією 45 м. Тл (б, г) 5
Рис. 9. Залежність зміни опору R та термічного коефіцієнта опору β (на вставках) від температури(нагрівання/охолодження) для плівок Ag(37)/Co(17)/П(а, б) та Ag(15)/Co(19)/П(в, г) без дії магнітного поля (а, в) і під дією магнітного поля з індукцією 45 м. Тл (б, г) 6
Рис. 10. Залежність зміни опору R та термічного коефіцієнта опору β (на вставках) від температури(нагрівання/охолодження) для плівок Ag(25)/Co(14)/П(а, б) та Ag(6, 5)/Co(7, 5)/П(в, г) без дії магнітного поля (а, в) і під дією магнітного поля з індукцією 45 м. Тл (б, г) 7
Таблиця 1 Розшифрування електронограми від системи Ag(10)/Co(20)/П Рис. 12. Кристалічна структура та електронограми плівок Ag(10)/Co(20)/П (а, б) у невідпаленому (а) та відпаленому до 870 К (б) стані. Світлий контраст – плівка Со, темний контраст – плівка Ag 8
Таблиця 2 Розшифрування електронограми від системи Ag(7, 5)/Co(6, 5)/П Рис. 13. Кристалічна структура та електронограми плівок Ag(7, 5)/Co(6, 5)/П (а, б) у невідпаленому (а) та відпаленому до 870 К (б) стані. Світлий контраст – плівка Со, темний контраст – плівка Ag 9
Таблиця 3 Розшифрування електронограми від системи Ag(13)/Co(13)/П Рис. 14. Кристалічна структура та електронограм плівок Ag(13)/Co(13)/ /П (в) у відпаленому до 870 К (в) стані при дії магнітного поля. Світлий контраст – плівка Со, темний контраст – плівка Ag 10
Таблиця 4 Розшифрування електронограми від системи Ag(15)/Co(19)/П Рис. 15. Кристалічна структура та електронограм плівок Ag(15)/Co(19)/П (а, б, в) у невідпаленому (а), відпале-ному до 870 К (б) та відпаленому до 870 К (в) стані при дії магнітного поля. Світлий контраст – плівка Со, темний контраст – плівка Ag 11
Таблиця 5 Розшифрування електронограми від системи Ag(25)/Co(14)/П Рис. 17. Залежність параметра гратки ГЦК - т. р. (Ag, Co) від загальної концентрації атомів Со у плівковій системі: а 0 – параметр гратки масивних металів. Пунктирна лінія відповідає правилу Вегарда Рис. 16. Кристалічна структура та електронограми плівок Ag(25)/Co(14)/П (а, б) у невідпаленому (а) та відпаленому до 870 К (б) стані. Світлий контраст – плівка Со, темний контраст – плівка Ag 12
Рис. 19. Штучне освітлення навчальної лабараторії Рис. 18. Планування лабораторії Ц-124 та її геометричні розміри Таблиця 6 Значення параметрів мікроклімату 13
ВИСНОВКИ 1. Встановлено, що на електронограмах від плівкових зразків Ag(7, 5 – 37 нм)/ Co(6, 5 – 20)/П фіксується система ліній, які відповідають ГЦК т. р. (Ag, Co) і ГЩП – Со. Кристаліти ГЩП – Со формуються надлишковими атомами Со, які через обмежену розчинність не приймають участь у формуванні твердого розчину. 2. На основі досліджень температурної залежності опору і термічного коефіцієнту опору встановлено, що у двофазних плівкових системах (т. р. (Ag, Co) + + ГЩП – Со)/П в інтервалі температур 500 -650 К відбувається заліковування дефектів кристалічної будови, що призводить до зменшення опору при першому термостабалізаційному циклі. 3. Встановлено, що в інтервалі температур 750 – 870 К має місце різке зменшення величини термічного коефіцієнту опору, що можна пояснити протіканням процесу упорядкування в т. р. (Ag, Co) і паралельним процесом утворення високоомного інтерметаліду на основі атомів Ag і Co. 4. Порівняння величини ТКО плівкових систем, отриманих при дії магнітного поля( до 45 м. Тл) і без дії вказують на незначний ефект магнітного поля. 5. Проведений аналіз небезпечних та шкідливих факторів, що діють на людину в процесі роботи у лабораторії, зокрема на приладі ВУП – 5 М показав, що є небезпека ураженням електричним струмом, підвищена пожежонебезпека, наявність електромагнітного випромінювання, вібрацій та шумів. 14
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 1. Проценко І. Ю. Явище гігантського магнітного опору в багатошарових плівкових системах (огляд) / І. Ю. Проценко, І. В. Чешко, Я. Яворский // Вісник Сум. ДУ. Серія: Фізика, математика, механіка. – 2004. – № 10. – С. 65 -81. 2. Проценко С. І. Феноменологічна модель електрофізичних властивостей гранульованих плівкових сплавів / С. І. Проценко, Л. В. Однодворець, І. В. Чешко // Вісник Сум. ДУ. Серія: Фізика, математика, механіка. – 2008. – № 1. – С. 22 -27. 3. Пазуха І. М. Особливості магніторезистивних властивостей гранульованих плівкових сплавів на основі Ag та Со / І. М. Пазуха, Ю. М. Шабельник, І. Ю. Проценко // ФХТТ. – 2012. – Т. 13, № 4. – С. 907 -915. 4. Arana S. High sensitivity linear position sensor developed using granular Ag–Co giant magnetoresistances / S. Arana, N. Arana, F. J. Gracia, E. Castano // Sensors Actuat. – 2005. – V. 123– 124. – P. 116– 121. 15
Дякую за увагу! 16
Скачать презентацию СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПРИКЛАДНОЇ ФІЗИКИ Дипломна робота
Dyplom_Shamardin_Prezentatsia.pptx