Спосіб акустичної обробки п’єзоелектричних кристалічних матеріалів

Спосіб акустичної обробки п'єзоелектричних кристалічних матеріалів шляхом послідовного збудження найбільш нестабільних власних пружних коливань та вимірювання при цьому їх частоти, амплітуди та стабільності в часі, який відрізняється тим, що в кристалічному зразку збуджують високочастотні власні пружні коливання, які промодульовані прямокутними імпульсами при одночасному монохроматичному підсвічуванні з області максимуму домішкової фоточутливості, та досягають незворотного зменшення амплітуди коливань зразка більш ніж в є (2,71) раз Винахід відноситься до оптичного приладобудування та матеріалознавства Він також може використовуватись в напівпровідниковому приладобудуванні ВІДОМІ способи акустичної обробки, в основу яких покладено проходження акустичної хвилі через кристал (И В Островский, О А Коротченков, В А Лысых «Отжиг точечных дефектов ультразвуком в твердых телах», ФТТ, т 29, в 7, С 2153-2155, И В Островский «Акустофотопроводимость кристаллов ZnS», ФТТ, т25, в 1, с 259-261) Однак їм притаманні такі недоліки 1) неможливість контролю за процесом обробки кристала, 2) значні витрати часу на закріплення перетворювачів та створення акустичного контакту, 3) неможливість обробки кристалів складної геометричної форми, 4) трудомісткість В основу винаходу покладено задачу підвищення ефективності обробки та розширення функціональних можливостей відомого способу шляхом комбінованої обробки-високочастотним електричним полем, що промодульоване низькочастотними прямокутними імпульсами, а також підсвічуванням з області домішкової фотопровідності, яка сприяє прояву фотопластичного ефекту При цьому обробка зразків здійснюється високочастотним синусоїдальним полем, що збуджує найбільш нестабільні резонансні коливання, які промодульовані прямокутними імпульсами на частоті з області низькочастотної дисперсії діелектричної проникності При цьому амплітуда коливань та рівень фотозбудженння під час акустичної обробки вибирають достатнім для того, щоб в кристалі відбулися самоузгоджені зміни пружних і електричних полів дефектів структури Найбільш близьким за технічним змістом є спосіб акустичної обробки, в якому акустичну хвилю збуджують в кристалі за допомогою власних пружних коливань ("Спосіб акустичної обробки п'єзоелектричний кристалічних матеріалів" Деклараційний патент на винахід 40800А Україна, МКІ H01L21/00, 21/263, Мигаль В П , Клименко І А Заявлено 25 04 2000, Опубл 15 08 2001) Крім деяких вказаних вище, даному способу також притаманні такі недоліки 1) не прогнозованість результатів обробки, 2) збільшення розкиду параметрів групи зразків після обробки, 3) після обробки в частині зразків параметри погіршуються, 4) поява порушень суцільності зразка (тріщин) Поставлена задача вирішується тим, що в способі обробки шляхом послідовного збудження найбільш нестабільних власних пружних коливань та вимірювання при цьому їх частоти, амплітуди та стабільності в часі, в кристалічному зразку збуджують високочастотні власні пружні коливання, які промодульовані прямокутними імпульсами при одночасному монохроматичному підсвічуванні з області максимуму домішкової фоточутливості та досягають незворотного зменшення амплітуди коливань зразка більш ніж в є (2,71) раз На відміну від відомого способу, обраного за прототип, в запропонованому способі обробки 1 ю (О 62757 на установці, блок-схема якої зображена на фіг 1 Для цього кристалічний зразок 6 помішують в кристалотримач 5, електроди якого під'єднані до модулятора 4 3 генератора 1 гармонічний сигнал, частота якого контролюється частотоміром 3, через модулятор 4 подають на електроди кристалотримача Для акустичної обробки змінним електричним полем виконуються наступні операції а) змінюючи частоту високочастотного сигналу, яку контролюють за допомогою частотоміра 3, визначають спектр п'єзорезонансів зразка, б) збуджуючи почергово кожне з сильних коливань зразка, визначають коливання, частоти яких найменш стабільні в часі, в) підсвічуючи зразок 6 за допомогою світлофільтра 7 і джерела світла 8, послідовно збуджують найбільш сильні нестабільні в часі власні пружні коливання, вимірюючи частотоміром З швидкість необоротної зміни частоти кожного коливання з часом При цьому напруженість поля в зразку Е не повинна перевищувати критичного рівня Екр, який відповідає межі механічної МІЦНОСТІ кристала Збудження сильних коливань здійснюють високочастотним сигналом з генератора 1, На фігурах зображено Фіг 1 Блок-схема припромодульованим низькочастотними прямокутнистрою для акустичної обробки Фіг 2,3 Спектри ми імпульсами з генератора 2 за допомогою модуп'єзорезонансів а) до акустичної обробки, б) після лятора 4 Обробку припиняють досягнувши зменакустичної обробки Фіг 4,5 Залежності діелектришення швидкості необоротної зміни амплітуди для чної проникності та коефіцієнта діелектричних кожного коливання в є раз втрат від координати монохроматичного світлового зонду, отримані при скануючому фотозбудженні Таким чином, в результаті акустичної обробки з області фоточутливості до акустичної обробки досягається селективність впливу на пружні поля (криві 1) та після акустичної обробки (криві 2) ростових дефектів певного типу (типів), ЩО призводить до зміни напружено-деформованого стану Блок-схема пристрою для акустичної обробки, кристала Це викликає зміну багатьох параметрів складається з високочастотного генератора гарта характеристик кристала, зокрема покращення монічного сигналу 1, низькочастотного генератора стабільності діелектричних параметрів в часі та прямокутних імпульсів 2, частотоміра 3, модулятозбільшення фоточутливості Крім цього відпадає ра 4, кристалотримача 5, між електроди якого необхідність використовувати нагрівання зразка та встановлюється зразок 6, світлофільтра 7 та джез'являється можливість контролювати хід обробки рела світла 8 Спосіб здійснюється при нормальних умовах кристалічних матеріалів збудження власних пружних коливань здійснюють на високих частотах при додатковому підсвічуванні з області домішкової фотопровідності При цьому в кристалічному зразку виникають стоячі хвилі, характерні відстані між вузловими ЛІНІЯМИ яких близькі до розмірів механічних полів, що породжені ростовими неоднорідностями 3 іншого боку модуляція власних коливань низькочастотними імпульсами дозволяє здійснювати поступову перебудову внутрішніх полів, що породжені ростовими дефектами Цьому сприяє підсвічування з області домішкової фотопровідності, яке обумовлює прояв фотопластичного ефекту Така обробка суттєво покращує однорідність кристалічних зразків і не призводить до появи нових тріщин, а також підвищує стабільність фізичних параметрів кристалів Вимірювання швидкості незворотної зміни амплітуди і частоти коливання з часом дозволяє контролювати хід обробки Нарешті, за рахунок збудження різних типів власних коливань досягається селективність впливу на той чи інший тип ростових дефектів структури ФІГ.1. 62757 Комп'ютерна верстка А Ярославцева Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119