Главная страницаДля девушек Публикации

08/07/12

Плавление нитевидных нанокристаллов



Плавление нитевидных нанокристаллов 


В настоящее время наблюдается интенсивное развитие наноэлектроники, что предполагает широкое применение наноматериалов и наноструктур, у которых наблюдаются свойства, отличающиеся от свойств объемных материалов. В частности размерные эффекты проявляются в известном понижении температуры плавления малых частиц при уменьшении их размеров. В обобщенной форме большинство моделей описывается уравнением: Т (r)=T (1-a/r), (1). В данной работе исследованы температуры плавления нанонитей индия, кадмия и цинка. Нанонити формировали электрохимическим осаждением из растворов сульфатов этих металлов, в качестве наноматриц использовали мембраны пористого анодного оксида алюминия с нанесенным, с одной стороны электродом.


Были сформированы структуры, размеры которых варьировались диаметром пор наноматрицы. Для определения температуры плавления металлов использовали метод дифференциальный сканирующий микрокалориметр ДСМ-2М, при скорости нагрева образцов - 1 К/мин, точность определения температуры составляла 0,1- 0,2 К. В результате измерений было установлено что по мере уменьшения диаметра нанонитей, ее температура плавления уменьшается. Однако, начиная с некоторого размера, ббнаружено увеличение температуры плавления не соответствующее уравнению. На основе анализа полученных результатов было установлено, что немонотонная зависимость температуры плавления нанокристаллов в порах анодного оксида алюминия, объясняется влиянием переходного слоя между матрицей и нанокристаллом и в частности зависимостью поверхностного натяжения от радиуса нанокристаллов.


Новые методы синтеза полупроводниковых нанокристаллов представляют большой интерес в связи созданием приборов, работа которых основана на квантоворазмерных эффектах. В данной работе исследованы методы формирования фоточувствительных элементов на основе соединений А2Б6 - пористый анодный оксид алюминия (ПАОА). Последний представляет собой естественную наноструктурированную оксидную матрицу, состоящую из гексагональных оксидных ячеек, по центру которых проходит полый канал. Диаметр пор может варьироваться от 6 до 500 нм.


Помимо этого ПАОА обладает высокой прозрачностью в видимом диапазоне, а наличие пор делает возможным их заполнение светочувствительным материалом. Заполнение пор соединениями А2Б6 (CdS, ZnS, ZnSe, CdSe) производили электрохимическим осаждением из водных, растворов, в результате формировалась структура квантовая нить - диэлектрик, и методом молекулярного наслаивания - структура квантовый цилиндр -диэлектрик. Как показали проведенные исследования, синтезированный полупроводник обладал стехиометрией, а полученные структуры: эффективной фотолюминесценцией и высокой фоточувствительностью в видимом диапазоне длин волн. Полученные результаты показали возможность формирования оптически активных структур, при этом их разрешающая способность будет зависеть только от размеров фоточувствительного слоя, который задается диаметром пор ПАОА.


В настоящее время особый интерес представляют наноразмерные элементы, например углеродные нанотрубки или кластерные объекты различных материалов, а также поиск возможных путей самоорганизации наноэлементов. В данной работе исследовались способы предварительной обработки поверхности материала и режимы формирования упорядоченного пористого анодного оксида алюминия, который используется как маска для обеспечения локального роста углеродных нанотрубок, что является основным требованием при реализации эмиссионных элементов наноэлектроники.


На качество получаемых мембран оказывает влияние состояние исходной поверхности алюминия. В работе был проведен анализ влияния предварительной обработки на морфологию исходной подложки. Комбинирование таких способов очистки поверхности от посторонних включений как полировка, отмывка с отжигом дает возможность удалить с поверхности грязь и сорбированные частицы, а также увеличить размеры зерен в пленках алюминия, что повышает упорядоченность наноструктуры. Порядок и форма пор анодного оксида алюминия определяется приложенным напряжением, типом и концентрацией электролита, а также температурой анодирования. В этой связи подбор условий анодирования является главной задачей при формировании оксидной маски. В работе был проведен сравнительный анализ используемых режимов осаждения, что позволило выявить наиболее приемлемые режимы формирования упорядоченного пористого анодного оксида. Анализ полученных результатов позволил оптимизировать условия получения пористых наноструктур, а также сформулировать рекомендации по управлению периодом и размерами пор.


 


Практика показывает, что при оптимизации приёмной направленной н пенны можно ограничится следующими постановками задачи. В условиях набого полезного сигнала и сильной помехи (приходящей, например, с обратного направления) целесообразно поставить задачу оптимизации отно Юения кнд(-90°)/ кнд(90°) в ССК. Если же строгих требований на указанное отношение нет, то можно ставить задачу максимизации кщ(90°). При этом необходимо формулировать задачу как функционал, подлежащий минимизации при определённых условиях. Свободными параметра антенны оставим все длины пассивных элементов и все расстояния между вибраторами.


 


Минимизация функционалов, приведённых выше, осуществляется с юмощью программы FLEXPLEX (метод скользящего допуска), взятой из сниги Химмельблау Прикладное нелинейное программирование. Для проверки достоверности полученных решений была проанализирована схожая публикация в  «Радиотехника», №2, 1988 г. «Потенциальные характеристики ДА». Самостоятельный синтез антенны с одинаковыми ограничениями и количеством вибраторов дал близкие значения КНД и входного сопротивления, что обусловлено различным выбором метода анализа распределения токов в вибраторах. Оптимизация ДА производится путём поиска нужных длин пассивных элементов и всех расстояний между вибраторами. Для этого на каждом шаге оптимизации при фиксированных положениях вибраторов и известных их длинах из решения контурных уравнений Кирхгофа для связанных антенн определяются комплексные амплитуды токов в каждом вибраторе.


По известным комплексным амплитудам токов определяем множитель направленности системы линейных вибраторов. Для этого используется теорема перемножения в ССК. Далее находится входное сопротивление антенны, а также КНД. Очевидно, что указанные действия необходимо проделать несколько раз для определения нужных характеристик на всей полосе частот. Таким образом, становится известным значение минимизируемого функционала. На основе получаемой информации о поведении функционала программа FLEXPLEX принимает решения о том или ином дальнейшем изменении свободных параметров.


Процесс оптимизации заканчивается в том случае, если изменение функционала после очередной итерации не превышает заранее заданного значения. Основным ограничением в задаче является величина входного сопротивления антенны. Ограничение реализуется посредством целевого функционала. Анализ решений показал, что использование приближённого метода даёт удовлетворительные результаты. Применение метода наведённых ЭДС и метода нелинейного математического программирования даёт возможность существенно увеличить КНД ДА, при этом имеется возможность выбора входного сопротивления и других параметров. При обеспечении необходимых условий возможно создание широкополосной директор-ной антенны.





Комментарии

Чтобы оставить комментарий, необходимо войти или зарегистрироваться


Translate to English
Сейчас на сайте посетителей:2

фыв