Регистрация / Вход
Прислать материал

Магнитопластический эффект в монокристаллах арсенида галлия

Сведения об участнике
ФИО
Пшонкин Данила Евгеньевич
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Физика и астрономия
Раздел области наук
Физика конденсированных сред. Физическое материаловедение
Тема
Магнитопластический эффект в монокристаллах арсенида галлия
Резюме
Работа посвящена экспериментальному изучению магнитопластического эффекта в монокристаллах GaAs.
Научная новизна заключается в экспериментальном исследовании магнитопластичности в полупроводниковых материалах GaAs с легирующей примесью кремния.
Объектами исследования являлись пластины монокристаллов GaAs толщиной 1-2 мм, легированные кремнием.
Ключевые слова
Магнитопластический эффект, магнитопластичность, арсенид галлия, полупроводниковые материалы
Цели и задачи
Задачи исследования заключается в следующем:
1.Выполнить литературный обзор магнитопластического эффекта в полупроводниках.
2.Отработать методику измерения микротвердости кристаллов GaAs(Si).
3.Экспериментально зафиксировать эффект увеличения пластичности пластин GaAs, после предварительной выдержки в постоянном магнитном поле.
Введение

На сегодняшний день подробно изучена зависимость пластичности твердых тел от характера движения дислокаций (элементарных носителей пластической деформации), разработано множество моделей, описывающих их поведение. Уровень развития современной теории физики пластичности во многом зависит от детального понимания электронных процессов и квантовых эффектов, происходящих при этом процессе. Известно, что магнитные моменты электронов, локализованные на дефектах кристаллической решетки, заметно влияют на пластические и другие свойства кристаллов. Воздействие на электронные спины парамагнитных центров магнитным полем способно изменить их ориентацию, следовательно, влиять на процесс движения линейных дефектов. 

Методы и материалы

В настоящей работе для проведения опытов использовались монокристаллы GaAs(Si).Объектами исследования являлись пластины монокристаллов GaAs толщиной 1-2 мм, легированные кремнием. Микротвердость образцов измерялась стандартным способом с помощью микротвердомера ПМТ-3М.Замеры микротвердости проводились как до воздействия магнитного поля, так и после выдержки в поле однородного постоянного магнита B=0.7 Тл. Обработка в постоянном однородном магнитном поле проводилась при комнатной температуре в течении 30 минут. Опытным путем получена оптимальная величина нагрузки на индентор, которая составила 12 грамм.  Экспериментально установлена зависимость микротвердости кристаллов GaAs(Si) от выдержки в МП.Далее проводились измерения микротвердости после воздействия МП B=0.7 Тл в течение 30 минут, при комнатной температуре. В результате получена зависимость динамики микротвердости от времени нагружения на монокристаллы  GaAs(Si).

Описание и обсуждение результатов

1. В работе проведен литературный обзор магнитопластического эффекта в полупроводниковых кристаллах Si, GaAs, InSb, ZnS и щелочно-галлоидных кристаллах KCl, LiF (рассмотрены в качестве эталонных объектов). Выявлено, что магнитные поля индукцией 0.1–1 Тл могут эффективно влиять на механические свойства (пластичность, микротвердость, динамика дислокаций) упомянутых диамагнитных кристаллов. Большинство кристаллов разупрочняется после экспонирования их в постоянном магнитном поле. Основных механизмов наблюдаемых изменений авторы указывают спин-зависимые реакции в подсистеме структурных дефектов.

2. Отработана методика измерения микротвердости кристаллов GaAs. Выявлены оптимальные времена воздействия (4-7 минут) на образцы и нагрузки (100-120 мН). Превышение указанных нагрузок и времен способствует активному трещинообразованию на поверхности и в объеме кристаллов, что затрудняет регистрацию магнитостимулированных изменений.

3. При идентировании кристаллов с временем воздействия свыше 7 минут на индентор и нагрузки, превышающей 120 мН, методами электронной микроскопии обнаружено скрытое дефектообразование (формирование микротрещин на глубине 1.5 - 2 мкм от максимальной точки погружения индентора ).

4. Экспериментально зафиксирован эффект увеличения микротвердости образцов GaAs(Si), после предварительной экспозиции (30-40 минут) в постоянном магнитном поле (0.7 Тл).

Используемые источники
1107. Скворцов А А, Орлов А М., Соловьев А.А., Белов Д.И., ФТТ 51 12 (2009)
108. Судзуки Т, Есинага Х, Такеути С. Динамика дислокаций и пластичность. Мир, М. (1989). 296 с.
109. Альшиц В И, Даринская Е В, Колдаева М В, Петржик Е А. Кристаллография 48, 838 (2003)
110. Моргунов Р Б. УФН 174, 131 (2004)
111. Головин Ю И, Моргунов Р Б, Иванов В Е, Жуликов С Е, Дмитриевский А А. Письма в ЖЭТФ 68, 400 (1998). [4] А.Л. Бучаченко. Письма в ЖЭТФ 84, 590 (2006)
112. Бабич В М, Блецкан Н И, Венгер Е Ф. Кислород в монокристаллах кремния. (Киев Iнтерпрес ЛТД 1997)
113. Cazcarra V., Zunino P. Influence of Oxygen on Silicon Resistivity // J. Appl. Phys.–1980.–V.51, N 8.–P. 4206–4211.
Information about the project
Surname Name
Pshonkin Danila
Project title
Magnetoplastic effect in single crystals of gallium arsenide
Summary of the project
The work is devoted to experimental study magnetoplastic effect in single crystals of GaAs.
Scientific novelty is in a pilot study in magnetoplasticity GaAs semiconductor materials with silicon dopant.
The objects of the study were single crystals of GaAs wafer 1-2 mm thick, doped silicon.
Keywords
Magnetoplastic effect, magnet plasticity, gallium arsenide, semiconductor materials