Способ получения демпфирующей полупроводниковой струны Советский патент 1982 года по МПК F16F7/00 F16F7/12 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ .ДЕМПФИРУЮЩЕЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ СТРУНЫ

1

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

Известен .способ получения демпфируюигах полупроводниковых струн, в ко ором высокую демпфирующую способность полупроводниковой струне сообщают методом пластической деформации при высокой ( ТР- 90О К) температуре и одноосной нагрузке одного знака: растяжения или , изгиба или кручения, т.е. внешней демпфирующей силе, не меняющей своего знака на противоположный. Способ отличается простотой технологических приемов и быстротой получения демпфирующей полупроводниковой струны, быстротой контроля качества выполненных работ С1 .

Однако демпфирующие полупроводниковые струны, полученные этим-способом обладают узким диапазоном рабочих температур и нестабильностью характеристик.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения демпфирующей полупроводниковой струны путем ее п;шстической деформашвЕИ растяжением, изгибом, сжатием, кручением пйи высокой (.900К) температуре. Пластическую дефорк1аишо осуществляют под действием статической нагрузки одного знака, т.е. когда деформирующая сила не меняет съоего знака

10 в течение всего времени деформации струны. При этом в образец вводятся диолокации, которые обеспечивают ему демпфирующие свойства 23.. ,

Однако деформированные по этому спо15собу образцы имеют повышенную демпфирующую способность в относительно узком диапазоне температур. Например, для полупроводниковых струн из кремния атот

20 диапазон лежит выше 7ООК, а для гер мания - выше 600 К. В важном для практических целей jDteanaaoHe температур 250-500 К. как исходные Чбездисгокатюнные) так и предварительно пластически деформированные струны, т.е. заведомо содержащие дислокашш, мало рассеивают энергию упругих колебаний и обладают малой демпфирующей способностью. Последнее обусловлено тем, что при известном способе деформирования дислокации расп лагаются обычно в долинах Пайерлса и в диапазоне 250-5ООК заморожены, практически неподвижны вавиду высоких потенциальных барьеров кристаллической решетки полупроводника. Это существенно ограничивает область практического использования таких кристаллов. Целью изобретения является расширение диапазона рабочих температур демпфирующей способности полупроводниковой струны. Поставленная цель достигается тем что согласно способу получения демпфиру ющей полупроводниковой струны на основ нитевидного кристалла кремния или герм ния путем пластической деформации его под воздействием статической нагрузки растяжения одного знака, пластическую деформацию нитевидного кристалла осуществляют при одновременном воздействи на него статической нагрузки одного , знака растяжения и циклической знакопеременной нагрузки кручения.или изгиба. Пример. Исследование проводят на монокристаллах кремния нитевидной формы (нитевидных кристаллах НК) р-типа с удельным сопротивлением /-0,1 Ом-см размеры которых -(1-.3)хО,ОЗхО,ОЗмм Образцы деформируют в вакууме 10 Па при температурах выше 11ООК :при одновременном воздействии осевой нагрузки растяжением {бр 1-15-Н/мкГ) и знакопеременной циклической нагрузки амплитудой Ь 3-30 . НК помещают в универсальную установку для исследования комплекса механических свойств, размещенную на тарели напылительного вакуумного поста. Кристалл к захватам машины жёстко крепится к рамическим клеем. По достижении необходимой температуры кристалл пластическ деформируют при одновременном действии двух нагрузок: статической нагрузке рас тяжения 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 пределах 3-15% и зависит от степени нужной демпфирующей способности образца. Качество и величину демпфирующей способности образца контролируют после его охлаждения непосредственно в установке методом внутреннего трения. При необходимости путем повторного .пластического деформирования можно продать образцу требуемую демпфирующую способность. Результат исследования демпфирующей способности НК кремния длиной 1,5 ти (, диаметром /-З , после воздействия на него статического нормального напряжения (б 40Н/мм ) растяжения и касательного циклического напряжения кручения амплКтудой t 20Н/мм при температуре (Т) 1100К представлен на чертеже (кривая 1). . На чертеже для сравнения приведена контрольная кривая 2, соответствующая демпфирующей способности исходного НК кремния не содержащего дислокаций, и кривая 3 - после его пластической дефор шции известным способом. Из рисунка видно, что демпфирующие способности нитей, деформированных предлагаемым и известным способами, при прочих дру1йх равных условиях, сильно отличаются, осо- ренно в области температур 300-500К. В примере ci , t. ,Т выбраны близкими к оптимальному для получения наиболее ярко выраженного эффекта по изобретению. При yIv eньшeнии нормальных ((5 ) и касательных ( 1) напряжений,. либо уменьшении температуры (Т) эффект не исчезав, ет, но уменьшается и время эксперимента для получения полупроводниковой струны с заданной демпфирующей способностью быстро возрастает, что становится практически невыгодным. При увеличении , t и Т время эксперимента быстро уменьшается, 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, со&мещение операций изготовления демпфирующей полупроводниковой струны и ее контроля, т.е. использование в обоих случаях одного и того же технологического прнгема - механических колебаний образца на одной и той же установке значительно упрощает технологию получения полупроводниковых .струн с вь1сокой демпфирующей способностью. Небольшое количество технологически простых операций, а также несложное оборудовашю, применяемое в предлагаемом способе, позволяют получать образцы с заданными свойствами. Наличие возможности контроля методом внутреннего трения в той же установке и возможности неоднократного пластического деформирования создают условия работы без брака. Формул, а изобрете Способ получения демпфирующей полупроводниковой струны на основе нитевидного кристалла кремния или германия путем пластической деформации его под воз действием статической нагрузки растяжения одного знака, отличающийQ io

10

00 500 600 700 800 900 1000 1100 JK

N

/ /

/ /

/ /

/

/X

/ с я тем, что, с целью расширения диапазона рабочих температур демпфирующей способности полупроводниковой струны, пластическую деформацию нитевидного кристалла осущест1вляют при одновременном воздействии на него статической нагрузки растяжения одного знака и циклической знакопеременной нагрузки кручения или (1згиба. Источники информации, принятые во внимание при экспертюе 1.Аммер С.А., Дрожжин А.И,, Постников B.C. Физика и химия обработки материалов , 1972, №5, с. 136-138. 2.Дрожжин А.И., Антипов С.А. В сб. Внутреннее трение в металлах, полупроводниках, диэлектриках и ферромагнетиках, М., Наука, 1978, №. 106-110 (прототип).