Реферат Курсовая Конспект
Выращивание пленок силленитов легированного Cr203 на подложках Bi12GeO20 и изучения их свойств - Дипломная Работа, раздел Высокие технологии, Оглавление 1 Введение. 2 Литературный Обзор. 2.1 Соединения Со Структурой Сил...
|
Оглавление 1 Введение. 2 Литературный обзор. 2.1 Соединения со структурой силленита. 1.1 Структура германата висмута. 2.2 Некоторые физические свойства силленитов. 2.3 Подготовка поверхности и выбор подложки к эпитаксии. 3.1 Требования к материалу подложки. 13 2.3.2 Подготовка поверхности подложки к эпитаксии. 2.4 Получение плёнок соединений со структурой силленита. 2.5 Возможность получения плёнок силленита на силлените. 2.6 Влияние легирования на свойства монокристаллов силленита. 6.1 Оптические свойства. 2.7 Выводы из литературного обзора 22 3 Экспериментальная часть. 3.1 Цели и задачи работы 3.2 Характеристики исходных веществ. 3.3 Выбор материала тигля. 3.4 Оборудование. 3.5 Изготовление подложек из монокристаллов Bi12GeO20 и подготовка поверхности подложек к эпитаксии. 3.6 Изготовление подложек из монокристаллов Bi12GeO20 и подготовка поверхности подложек к эпитаксии. 3.7 Нанесения эпитаксиального слоя. 3.8 Определение влияния температуры на толщину эпитаксиального слоя. 3.9 Выявление микроструктуры эпитаксиальных плёнок. 3.10 Результаты работы и выводы. 4 Экономическая часть . 4.1 Технико - экономическое обоснование проведения дипломной работы. 1.1 Оценка себестоимости лазерного элемента на основе монокристаллической пленки по данным полученным в результате НИР 1.2 Лазерная установка на основе обьемных монокристаллов 1.3 Лазерная установка на основе пленочных лазеров 4.2 Расчет затрат на проведение научно-исследовательской работы. 2.1 Расчет затрат на реактивы, сырье, материалы. 2.2 Расчет энергетических затрат. 2.3 Расчет заработной платы. 2.4 Накладные расходы. 2.5 Расчет амортизационных отчислений. 2.6 Смета затрат на проведение исследования. 5 Охрана труда. 5.1 Введение 1.1 Характеристика применяемых реактивов и препаратов. 1.2 Категорирование лабораторного помещения 1.3 Классификация по ПУЭ. 1.4 Меры электробезопасности. 1.5 Производственная санитария. 1.6 Вентиляция. 1.7 Освещение. 1.8 Водоснабжение. 1.9 Режим личной безопасности. 6 Охрана окружающей среды от промышленных загрязнений. 6.1 ВВЕДЕНИЕ. 6.2 Экологическая характеристика темы работы. 6.3 Токсикологическая характеристика сырья, реагентов, промежуточных и конечных продуктов. 6.4 Переработка и обезвреживание твердых отходов. 6.5 Переработка и обезвреживание жидких отходов. 6.6 Укрупненная оценка экономического ущерба от загрязнения атмосферы . 6.7 Укрупненная оценка ущерба от загрязнения водоемов. 6.8 Выводы. 7 Cписок литературы. 1 Введение. Современная оптоэлектроника решает задачи, связанные с исследованием процессов обработки, передачи, хранения, воспроизведения информации и конструированием соответствующих функциональных систем.
К числу важнейших элементов таких систем относятся оптические модуляторы, дефлекторы, дисплеи, элементы долговременной и оперативной памяти и др. В оптических информационных системах перечисленные процессы реализуются путём взаимодействия световых пучков со средой. Это взаимодействие осуществляется с помощью соответствующих материалов, обладающих свойствами которые могут изменятся под воздействием света, механического воздействия, а так же под действием электрического и магнитного полей.
В настоящее время значительная часть радиоэлектронных приборов конструируется на основе монокристаллических элементов с определённой совокупностью физических свойств.
Сложные кислородные соединения Bi силленитов типа mBi2O3nMexOy вызывают большой интерес, являясь пьезоэлектриками, обладают электрооптическими и магнитооптическими свойствами, что в сочетании с фотопроводимостью выдвигает их в число перспективных материалов для создания электро- и магнитооптических модуляторов лазерного излучения, запоминающих устройств типа ПРОМ и т.д. Наибольшую известность среди соединений этого класса приобрели силикаты и германаты висмута для которых разработана технология выращивания крупных монокристаллов и достаточно полно изучены физико-химические свойства и структура.
В последнее время вопросы создания оптоэлектронных элементов методами интегральной технологии становятся всё более насущными.
В связи с вышеуказанными преимуществами силленитов в последние годы проводилось много исследований плёнок со структурой силленита, в которых отмечалась перспективность их использования в оптоэлектронике и пьезотехнике.
В связи с заметным влиянием природы структурообразующего иона на свойства позволяющем расширить области применения, а точнее замена р-элементов Ge, ns2np2 в Bi12ЭO20 ионами переходных металлов, имеющих неспаренные 3dn-электроны приобретаются новые свойства изменения окраски, расширение области пропускания в длинноволновой части спектра Данная работа посвящена выращиванию плёнок силленитов в частности Bi12GeO20 легированного Cr2O3 на подложках Bi12GeO20 и изучению некоторых их свойств. 2
2.1.1 . Кристаллы со структурой силленита относятся к пентагонтритетраэдрическ... Sillen обнаружил, что при взаимодействия Bi2O3 с оксидами Si, Ge, Al, ... Литературный обзор. Соединения со структурой силленита.
В кристаллах Bi12GeO20 атомы кислорода связаны с атомами висмута и гер... Расположение тетраэдров GeO4 в элементарной ячейке германосилленита 2. Рис.1.1.2. По мнению 6 ион висмута образует пять ионно - ковалентных связей с ион... Модель элементарной ячейки Bi12GeO20 была предложена в работе 2.
21 , но одновременно увеличивается и темновая проводимость ѕ увеличени... Монокристаллы силленитов обладают фотопроводимостью 27. сек. Как показали расчеты, максимум отражения наступает при такой проводимо... На рис.
Подготовка поверхности и выбор подложки к эпитаксии . 2.3.1
2.3.2 . В первый момент после начала кристаллизации процесс жидкостной эпитакс... Дальнейший рост происходит на эпитаксиальном слое, однако, часть парам... Требования к материалу подложки. Жидкостная эпитаксия отличается от др... Поэтому процесс жидкостной эпитаксии и свойства эпитаксиального слоя в...
Щелочные агенты растворяют жиры омыливанием, что делает их смачиваемым... Для повышения скорости и эффективности удаления загрязнения обычно при... При ультразвуковой очистке растворение осадка увеличивается интенсивны... Описанный метод наиболее применим для монокристаллических подложек, ис... Хотя очисткой в парах изопропилового спирта он и получил самые чистые ...
Получение плёнок соединений со структурой силленита. Термин эпитаксия ... При осаждении Bi12GeO20 с использованием паров Bi и GeCl4 был использо... 20 С происходило образование аморфных слоёв. Поэтому при получении эпитаксиальных плёнок важно установить температу... Основной выбора оптимальных технологических условий получения эпитакси...
Кроме того, было обнаружено 44, что силлениты обладают эффектом Фараде... Соединения приведённые в таблице 1.5.1. Возможность получения плёнок силленита на силлените. Будущие высокоёмк... 44 Состав Соотношение Параметр решётки, Е Температура плавления, С Bi2... Со времени публикации 44 проводились интенсивные исследования различны...
Влияние легирования на свойства монокристаллов силленита . 2.6.1
Bi12SiO20 - Ca V. Зависимость полуволнового напряжения U от длины волны для легированног... Bi12SiO20 - Sr VI. 2.7 . Bi12SiO20 II.
Ballman и P.K. Хорошо очищенная подложка является необходимым предварительным условие... Замена р-элементов Ge, ns2np2 в Bi12ЭO20 ионами переходных металлов, и... Работа в этой области 44 выявила, что окончательный успех предлагаемых... 3 .
Экспериментальная часть . 3.1
Цели и задачи работы.
Целью данной дипломной работы являлось получение плёнок заданной толщины твёрдого раствора Bi12GeO20 6 мольн. Cr4 со структурой силленита на германосилленитовой подложке методом жидкофазной эпитаксии. Для достижения данной цели необходимо выполнить следующие задачи 1. Подбор ориентации подложки, 2. Выбор оптимальгой температуры эпитаксии, 3. Определение зависимости толщины пленки от времени выдержки подложки в расплаве. 3.2
Характеристики исходных веществ.
Вещества Категории Технические условия Содержание основного вещества, Bi2O3 ОСЧ 13-3 ТУ6-09-1853-72 99,99 GeO2 ОСЧ 2-14 ТУ6-09-1418-76 99,99 Cr2O3 ХЧ HCl ХЧ ГОСТ 3118-67 35,0 - 38,0 CCl4 ОСЧ ГОСТ 20288-77 Ацетон Ч ТУ 9-271-68 Глицерин ХЧ ТУ 9-271-68 3.3
Электрическая часть установки питается от сети переменного тока напряж... Управление и контроль производится с помощью системы высокоточного рег... Хотя температура плавления германосилленита 930 С, применять керамичес... Технические данные печи Мощность нагревателя - 2,4 кВт Напряжение сети... 2 Для синтеза шихты и отжига полученных кристаллов использовали муфель...
Изготовление подложек из монокристаллов Bi 12GeO20 и подготовка поверхности подложек к эпитаксии. Для изготовления подложек, монокристаллы германосилленита распиливали алмазным диском с наружной режущей кромкой перпендикулярно оси роста кристалла на пластины толщиной 1 1,5 мм. Далее пластины наклеивали пиццеином на металлическую планшайбу и шлифовали с применением алмазной шлифовальной пасты М . После того как пластины были отшлифованы, планшайбу с наклеенными на неё подложками тщательно мыли для удаления с неё остатков шлифовальной пасты.
Затем планшайбу помещали на полировочный круг и пластины полировались до зеркального блеска.
Для полировки применялась полировальная паста М . После окончания механической полировки проводили химическую смесью глицерина и соляной кислоты в пропорции 10 1, соответственно. Химическую полировку проводили в несколько приемов по 10 с. с контролем качества поверхности на микроскопе МИИ-4. После шлифовки и полировки из пластин вырезались пластины размеров, которые прикреплялись к корундовому стержню тонкой платиновой проволокой. Для очистки от жировых загрязнений, подложки погружались в четырёххлористый углерод и кипятились в нём в течение 15 20 минут. 3.6 Приготовление шихты для жидкофазной эпитаксии. Для проведения экспериментов брали навески Bi2O3, GeO2 и Cr2O3 из расчёта получения смеси содержащей 3 масс. Cr2O3 и производили синтез шихты по уравнению реакции приведённому ниже 6Bi2O3 0,94GeO2 0,03Cr2O3 Ge0,94Cr0,06Bi12O39,97. Суммарный вес навески составлял 50 г, что определялось размерами тигля.
Исходные компоненты отвешивали в рассчитанных соотношениях на аналитических весах АДВ - 200 с точностью до 0,0001 г. Затем проводили твёрдофазный синтез шихты при 820 С в течении 30 часов.
Для идентификации фаз применялся метод рентгенофазового анализа. Образцы анализировались на двукружном дифрактометре типа ДРОН - 2.0 CuK б в интервале углов 2 2Q 70 . 3.7
Платиновый тигель с шихтой помещали в кристаллизационную камеру. Для в... для установления теплового режима. После того как подложка с нанесённой на неё плёнкой вытягивается из ра... Затем подложку с нанесённой на неё плёнкой извлекали из печи. Процесс жидкофазной эпитаксии проводился при скоростях подъёма штока 1...
Для определения толщины эпитаксиального слоя, из пластин с нанесённой ... При постоянных скорости вытягивания и времени наращивания плёнки, осно... Рис. Важное влияние на толщину получаемых плёнок оказывает время эпитаксиал... 907 С.
2.9.2. 3.10 . рис. 2.9.1 На подложке с ориентацией 111 при прочих равных условиях, криста... Определение размеров кристаллических блоков проводилось по методике, и...
Результаты работы и выводы. Получены плёнки твёрдого раствора Bi12GeO20 6 мольн. Cr4 со структурой... являются температурный интервал 904 - 914 С и время эпитаксии 10 мин. Величина кристаллических блоков изменяется от 15 до 70 мкм в температу... Для получения эпитаксиальной плёнки твёрдого раствора Bi12GeO20 6 моль...
4.1.1 . Среди таких материалов важное место принадлежит неорганическим монокри... Наиболее перспективными методами лечения в России и за рубежом считает... На сегодняшний день, германосилленит Bi12GeO20 активированный ионами х... Химиотерапия. К недостаткам этого метода можно отнести вредность, испо...
Затраты на электроэнергию на один цикл производства лазерного элемента... час З п руб цикл Наращивание 3 10 30 Полировка 10 12 120 сборка 1 10 1... На единицу продукции затраты на арендную плату составят САР 55000 60 9... 231 Оценим экономический эффект, c точки зрения потребителя, от замены... В стоимости прибора для лечения стоимость плёнки составляет 30 , отсюд...
Лазерная установка на основе обьемных монокристаллов стоимость установки 440000 руб. затраты на з п обслуживающего специалиста 12 6000 72000 руб. затраты на эл. энергию 5 6800 0,4 0,42 5712 руб Затраты, приходящиеся на одного больного ЗОБ 72000 5712 5 440000 8 1000 352,7 руб чел год 4.1.3
Лазерная установка на основе пленочных лазеров стоимость установки 22000 руб. затраты на эл. энергию 5 6800 0,2 0,42 2856 руб. затраты приходящиеся на одного больного ЗПЛ 2856 5 22000 20 1000 8,35 руб. Экономический эффект от замены лазерной установки на обьемных монокристаллах на лазерную установку на основе пленочных лазеров приходящийся на одного больного составит Э 352,7 - 8,35 344,35 руб чел. что означает уменьшение на 97,6 . Экономический эффект с учётом затрат на НИР Таблица 1.2.6.1 Э 344,35 1000 - 38630 340486,94 руб 4.2
Расчет затрат на проведение научно-исследовательской работы . 4.2.1 Расчет затрат на реактивы, сырье, материалы. В следующей таблице приведен полный перечень всех используемых при проведении работы реактивов и химических веществ. таблица 1.2.1.1 затраты на реактивы Название расход, кг цена, руб. кг сумма, руб. Bi2O3 99,6 10-3 350 34,86 GeO2 0,76 10-3 230 0,17 Cr2O3 18,5 10-6 860 0,02 Итого 35,05 4.2.2
Ц, руб. Установка эпитаксильного роста 1,5 0,9 68 0,42 38,55 итого Прочие затр... 4.2.3 . Ц - цена 1 кВт час. электроэнергии , Ц 0,42 руб.
Расчет заработной платы. Расчет основной заработной платы. Проводится ... Таким образом основная заработная плата составит ЗПОСН ЗПИССЛ ЗПРУК 17... Дополнительная заработная плата. Дополнительная заработная плата составит 20 от суммы основной заработн... 4.2.4 Накладные расходы. Накладные расходы принимаем в размере 70 от с...
наименование затрат сумма, т.руб. Т - время использования оборудования, мес. Амортизационные отчисления рассчитываются по формуле А Ф НА Т 100 12 ,... 5.1.1 . Расчет амортизационных отчислений.
Характеристика применяемых реактивов и препаратов. GeO2 - белый порошо... В щелочах растворяется с образованием германатов. Предельно допустимая концентрация GeO2 в воздухе - 2 мг м3. Токсичность. При продолжительном вдыхании GeO2 могут наблюдаться стойк... Не растворим в воде.
Категорирование лабораторного помещения На основании приведенных выше свойств, применяемых в работе веществ лабораторное помещение можно отнести к пожароопасной категории В. Здание кирпичное, степень огнестойкости II, следовательно, число этажей и расстояния между ними не ограничены. 5.1.3
По ПУЭ лаборатория относится к классу помещений В-Iб. 5.1.4 . В помещениях данного класса возможно образование горючих паров и газов... Классификация по ПУЭ.
Она характеризуется следующими признаками относительная влажность возд... Для обеспечения безопасности условий работы токоведущие части электроо... Меры электробезопасности. В лаборатории используется переменный ток пр... По опасности поражения людей электрическим током лабораторное помещени... 5.1.5 .
Скорость движения воздуха в вытяжном шкафу обеспечивает возможность ра... В холодное время года - система водяного центрального отопления, обесп... Источником водоснабжения служит городской водопровод. Пожарная профилактика. Для обеспечения безопасности токоведущие части электрооборудования изо...
Режим личной безопасности. Для индивидуальной защиты используются резиновые перчатки, х б халаты, защитные очки, марлевые повязки, респираторы. Для оказания первой помощи - аптечка.
Работающим выдается молоко. Персонал должен пройти вводный и первичный инструктаж, а затем стажировку на рабочем месте в течение не менее 10 дней с последующим экзаменом. 6
Одной из проблем, стоящих перед инженером - технологом, является охран... Охрана окружающей среды от промышленных загрязнений. ВВЕДЕНИЕ. технологических процессов и производств, вписывающихся в природные сис... На сегодняшний день развитие научно-технического прогресса и связанные...
– Конец работы –
Используемые теги: Выращивание, пленок, силленитов, легированного, Cr203, ложках, Bi12GeO20, изучения, свойств0.117
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Выращивание пленок силленитов легированного Cr203 на подложках Bi12GeO20 и изучения их свойств
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов