Пристрій для пластичної деформації напівпровідникових матеріалів

Реферат: Пристрій для пластичної деформації напівпровідникових матеріалів містить несучу трубу, з розміщеними елементами кріплення і фіксації дослідного зразка, та приєднаним навантажувачем. Частина несучої труби з елементами кріплення дослідного зразка розміщена у місці з відсутнім температурним градієнтом трубчатої печі. UA 86829 U (12) UA 86829 U UA 86829 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до засобів випробувань напівпровідникових матеріалів і може бути використана для контролю й дослідження утворення дефектів ґратки при пластичній деформації з метою модифікації фізичних характеристик цих матеріалів. Відомий пристрій для вимірювання неметалевих, переважно полімерних зразків, на стиск 6 [патент Росії RU № 2261429 С1, МПК G01N3/08], який складається із навантажувача, вузла для зняття деформаційної характеристики, зв'язаного з вузлом реєстрації, камери у вигляді стакана з кришкою, в якій закріплені опора з пазами і пуансон зі сферичною заглибиною на верхньому торці, в якій розміщено центруючий пристрій зі сферичним виступом для рівномірного розподілу тиску по площині перерізу зразка. Камера складається з двох половин, в яких вертикально, рівномірно по колу, встановлені нагрівні елементи. Недоліком є те, що використані у пристрої матеріали не дають змоги проводити дослідження у температурному діапазоні вище 370 К. Найближчим за технічною суттю до запропонованого пристрою-прототипом є пристрій для створення одновісних деформацій твердих тіл і дослідження їх фізичних властивостей [патент 6 Росії RU № 2040785 С1, МПК G01N3/18], який складається з опорної труби, в якій установлені засоби кріплення дослідного зразка, засоби дослідження електрофізичних властивостей дослідного зразка, динамометр і навантажувач. Для дослідження термоелектричних ефектів по одну сторону від дослідного зразка в елементах його кріплення вмонтований електричний нагрівник для створення температур до 400 К. Недоліком пристрою є малий температурний діапазон, а також те, що нагрівник розміщений по один бік дослідного зразка, що буде створювати градієнт температури у дослідному зразку. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити пристрій для пластичної деформації напівпровідникових матеріалів шляхом розміщення у трубчатій печі з ніхромовим нагрівним елементом частини несучої труби, з розміщеними елементами кріплення і фіксації дослідного зразка та приєднаним навантажувачем, що дасть змогу проводити пластичну деформацію кристалічних матеріалів, з температурою плавлення до 3000 К. Поставлена задача вирішується тим, що у пристрої для пластичної деформації напівпровідникових матеріалів, що містить несучу трубу, з розміщеними елементами кріплення і фіксації дослідного зразка та приєднаним навантажувачем, частина несучої труби, з елементами кріплення дослідного зразка, розміщена у місці з відсутнім температурним градієнтом трубчатої печі. Теоретичні та експериментальні дослідження свідчать про вплив дислокацій на механічні, електричні та ряд інших властивостей твердих тіл. Концентрації дислокацій по різному впливають на фізичні властивості напівпровідникового монокристала, що вимагає проводити дослідження зразків з різною їх густиною. Генерування дислокацій відбувається при пластичній деформації кристалічної ґратки, яка починається при температурах вищих 0,35 температури плавлення кристалу. Тому температура, при якій відбувається деформація матеріалу є дуже важливою. Розміщення у трубчатій печі з ніхромовим нагрівним елементом частини несучої труби, в якій розміщені елементи кріплення і фіксації дослідного зразка і, до якої приєднаний навантажувач, дасть змогу проводити пластичну деформацію з кристалічними матеріалами, температура плавлення яких до 3000 К, що значно розширює номенклатуру досліджуваних матеріалів. Фіг. 1 - схематичне зображення пристрою для пластичної деформації напівпровідникових матеріалів, де 1 - дослідний зразок, 2 - касета, для центрування і кріплення дослідного зразка, 4 - регулюючий гвинт, 5 - несуча труба, 7 - шток, 9 - тягар навантажувача, 10 - довге плече навантажувача, 11 - коротке плече навантажувача, 12 - вісь обертання навантажувача, 13 вантаж, зрівноважуючий коромисло навантажувача, 14 - трубчата піч, 15 - термопара, 16 стрілка в кінці довгого плеча коромисла, 17 - шкала. Фіг. 2 - схематичне зображення вузла кріплення дослідного зразка, де 1 - дослідний зразок, 2 - касета, для центрування і кріплення дослідного зразка, 3 - півциліндричні прокладки, 4 регулюючий гвинт, 5 - несуча труба, 6 - фіксуючі штифти, 7 - шток, 8 - тверді прокладки. Пристрій для пластичної деформації напівпровідникових матеріалів (фіг. 1) складається з несучої труби 5, в якій розміщені елементи кріплення і фіксації дослідного зразка 1 і, до якої приєднаний навантажувач. Експериментальний зразок 1 з плоскопаралельними торцями встановлюється в центрі касети 2 за допомогою двох півциліндричних прокладок 3 (фіг. 2) із призмоподібними виїмками по формі зразка так, щоб він виступав над торцем касети 2 на величину заданої деформації, що здійснюється підкручуванням гвинта 4. Касета 2 із зразком 1 кріпиться у несучій трубі 5 трьома симетрично розміщеними штифтами 6 (фіг. 2). Стиск зразка 1 здійснюється штоком 7 через тверді прокладки 8 (фіг. 2). Сила тиску на шток 7 задається величиною вантажу 9 (фіг. 1), місцем його підвіски на довгому плечі коромисла 10 і передається 1 UA 86829 U 5 10 15 20 25 коротким плечем коромисла 11 із віссю обертання 12, розміщеній на несучій трубі 5 (фіг. 1). Для зрівноважування коромисла служить вантаж 13. Несуча труба 5 (фіг. 1) вставляється у трубчату піч 14 з ніхромовим нагрівним елементом так, щоб місце навпроти дослідного зразка 1 мало найменший градієнт температури (рівномірний нагрів). Температуру у місці дослідного зразка 1 вимірюють термопарою 15 (фіг. 1) і підтримують на час деформації за допомогою терморегулятора (на рисунку не показано). Стрілка 16 в кінці довгого плеча коромисла і шкала 17 дає можливість слідкувати за динамікою деформації зразка під дією постійної сили стиску. На відміну від відомих редукторних деформаційних пристроїв, в даному пристрої використовується коромисло із віссю обертання 12 і плечима різної довжини 10 та 11, яке забезпечує постійність сили тиску у процесі деформації (реально створювали тиск до 60 МПа). Пристрій працює так: Підготовлюють дослідний зразок для досліджень: вирізають дисковою алмазною пилкою, шліфують абразивним порошком, полірують травленням у лужному травнику. Для забезпечення плоскопаралельності, торці зразка пришліфовують у спеціальному шаблоні. Зразок 1 (фіг. 2) вставляють у касету 2 за допомогою двох півциліндричних прокладок 3 із призмоподібними виїмками так, щоб він виступав над торцем касети 2 на величину заданої деформації, що здійснюється підкручуванням гвинта 4 (наприклад, для зразка довжиною 7,6 мм при дослідженні деформації 1 %, виступання над зрізом касети становить 0,08 мм). Касету 2 із зразком 1 закріплюють у несучій трубі 5 трьома симетрично розміщеними штифтами 6 (фіг. 2). Несучу трубу 5 вставляють у трубчату піч 14 з ніхромовим нагрівним елементом так, щоб місце навпроти дослідного зразка 1 мало найменший градієнт температури (рівномірний нагрів). Включають нагрівання печі і годину прогрівають зразок, після чого навантаження на зразок поступово біля 1 години збільшують до необхідного і витримують при цьому значенні до завершення заданої величини деформації. За динамікою деформації слідкують по переміщенню стрілки 16 відносно шкали 17. Деформацію зразка припиняють, виходячи з розрахунку, що переміщення стрілки 16 в 1 міліметр по шкалі 17 відповідає переміщенню штока 7 на 0,014 міліметра (деформація зразка). Можливість нагрівання зразка у широких межах при його деформації дасть змогу одержати передбачуваний технічний результат. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Пристрій для пластичної деформації напівпровідникових матеріалів, що містить несучу трубу, з розміщеними елементами кріплення і фіксації дослідного зразка, та приєднаним навантажувачем, який відрізняється тим, що частина несучої труби з елементами кріплення дослідного зразка розміщена у місці з відсутнім температурним градієнтом трубчатої печі. 2 UA 86829 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3