Розділ 2
Методика експерименту та його комп’ютеризація
Мета і задачі розділу
Використання нелінійно-динамічного підходу до дослідження динаміки відклику
кристалів змушує критично переосмислити можливості стандартних методик щодо
його реалізації. Дійсно, основною проблемою на цьому шляху стає отримання
надійної експериментальної інформації, обробка і аналіз якої дозволили б
виявити всі характерні особливості та «артефакти» характеристик кристалічних
матеріалів. В першу чергу вона обумовлена низькою роздільною здатністю
вимірювань, а з іншого боку складністю створення бази даних з результатами
експериментів. Ключем до вирішення цих проблем є використання сучасних
інформаційних технологій на всіх етапах дослідження матеріалів. Стрімкий
прогрес в розвитку електроніки дозволив розробити системи збирання даних, які
легко інтегруються з персональним комп’ютером та створюють таким чином
уніфікований дослідницький комплекс. При цьому виникає необхідність
автоматизації вимірювань та забезпечення головного – достатньо високої частоти
дискретизації сигналів (до ). Але основна задача, яку потрібно вирішити
досліднику – це розробка додаткових пристроїв, що реалізують необхідні методи
дослідження, а також відповідних алгоритмів обробки експериментальних даних. Ця
проблема може бути легко вирішена, якщо прийняти до уваги досягнення в області
способів цифрової обробки сигналів, більшість яких вже реалізована в відомих
пакетах програм Matlab, MathCAD, Origin і т. ін. Усе це в сукупності дозволило
намітити шляхи практичної реалізації нелінійно-динамічного підходу до
дослідження динаміки перехідних характеристик кристалів CdZnTe і ZnSe та
сформулювати основну мету даного розділу таким чином: на основі сучасних
інформаційних технологій розробити взаємодоповнюючі засоби для дослідження та
аналізу динаміки перехідних характеристик кристалів CdZnTe і ZnSe. Це вимагало
вирішення таких задач:
* визначити способи обробки та підготовки зразків;
* на базі сучасних інформаційних технологій розробити взаємодоповнюючі засоби
дослідження однорідності кристалів CdZnTe і ZnSe;
* розробити пристрої та алгоритми для дослідження динаміки перехідних
характеристик кристалів CdZnTe і ZnSe при різних зовнішніх впливах;
* пошук способів виявлення і аналізу тонких особливостей динаміки відклику
кристалів CdZnTe і ZnSe.
Підготовка зразків CdZnTe і ZnSe
Досліджувалися зразки, виготовлені зі зливків діаметром 50 мм (Cd1-xZnxTe
(x=0,1ё0,2)) та 100 мм (ZnSe), геометричні розміри яких наведено в табл. 2.1.
Таблиця 2.1
Досліджувані зразки
Виробник
НТК «Інститут монокристалів»
Науково-виробниче об’єднання «Чисті метали»
(м. Світловодськ)
Центр ядерних досліджень (Страсбург, Франція)
Зразки
CdZnTe
Прямокутні пластини мм3 і мм3;
Бруски (мм3);
CdZnTe
Прямокутні пластини мм3;
Диски (D=40мм, d=2мм).
CdZnTe
Прямокутні пластини мм3;
Диски (D=12мм, d=0.5…1мм).
Продовження табл. 2.1
Виробник
НТК «Інститут монокристалів»
Науково-виробниче об’єднання «Чисті метали»
(м. Світловодськ)
Центр ядерних досліджень (Страсбург, Франція)
Зразки
Диски (D=15…45мм, d=2…5мм).
ZnSe
Диски (D=10…50мм, d=2…10мм);
Прямокутні паралелепіпеди (мм3);
куби (мм3); кулі (D=15мм).
Для проведення оптичних досліджень зразки шліфували, а потім полірували за
допомогою алмазних паст з розміром зерна 10…14 мкм і 1…3 мкм, відповідно [38].
Після чого кристали відмивали в розчині етилового спирту. Крім того, для зняття
порушеного шару та отримання якісної поверхні зразки після механічної обробки
додатково хімічно полірували (табл. 2.2).
Таблиця 2.2
Розчини для травлення кристалів CdZnTe і ZnSe
Матеріал
Вид травника
Склад травника
Температура
Час травлення, сек
Література
ZnSe
Травник для полірування
H2SO4 – 4 част.
K2Cr2O7 – 6 част.
90°С
30
[39]
Травник для селективного хімічного травлення
HNO3 – 20 мл
CrO3 – 40 г
H2O – 60 мл
95°С
50
[40]
Продовження табл. 2.2
Матеріал
Вид травника
Склад травника
Температура
Час травлення, сек
Література
CdZnTe
Травник для полірування
HNO3 (57 %) – 10 мл
H2O – 25 мл
K2Cr2O7 – 4 г
35°С
30
[41]
Травник для селективного хімічного травлення
Розчин для полірування – 10 мл
HNO3 (конц.) – 2 мл
AgNO3 – 15 мг
60°С
60
[41-43]
Травлені поверхні досліджували за допомогою лазерного профілометра M2D (MEL
Mikroelectronik GmbH) з роздільною здатністю 1.5 мкм, а також методами оптичної
та ІЧ-мікроскопії. Для дослідження електрофізичних характеристик кристалів на
найбільші грані зразків CdZnTe () та ZnSe (), що мали форму паралелепіпедів чи
кубів, наносилися золоті або індій-галієві контакти.
Комп’ютеризація оптичних досліджень кристалів
Багатофункціональний оптичний комплекс для взаємодоповнюючих досліджень
оптичних характеристик кристалічних матеріалів
Проведені нами пошукові дослідження показали, що високоефективною вимірювальною
системою, що дозволяє виконувати не тільки комплексні дослідження, але й
обробку, а також співставлення отриманої інформації, являється дослідницький
комплекс на основі персонального комп’ютера, сканеру, принтеру та оригінальних
вимірювальних модулів, який є фактично універсальним оптичним приладом (рис.
2.1) [44].
Реалізація основних функцій в одній вимірювальній системі дозволила
використовувати всі можливості графічних інтерфейсів типу Windows, які
забезпечують більш широку область застосування, ніж може дати звичайний
вимірювальний прилад, за рахунок переваг програмних продуктів нового
покоління.
Функціональні можливості приладу такі:
* контроль геометричних розмірів зразків;
* контроль якості нанесення електродів;
* визначення якості обробки поверхні і т. ін.
Крім того, використання
- Київ+380960830922