Слайд 2
Ванадий, его оксиды и их свойства
Раздел 1
Слайд 3
Ванадий
Ванадий — пластичный металл
серебристо-серого цвета, по внешнему виду похож на сталь.
Кристаллическая решётка кубическая объёмноцентрированная.
С кислородом ванадий образует несколько оксидов:
VO,
V2O3, VO2,V2O5.
Слайд 5
Ванадий (II) - VO
Оксид ванадия(II) — бинарное неорганическое
соединение металла ванадия и кислорода, образует серые кристаллы кубической
сингонии, не растворимые в воде.
При нагревании в вакууме до температуры свыше 700К превращается в V2O3
Слайд 6
Ванадий (III) - V203
Оксид ванадия(III) — блестящий черный
кристалл. Cуществует в двух кристаллических модификациях: при 105 °C α-форма
превращается в β-форму (ΔH° перехода 1,8 кДж/моль). Антиферромагнетиком является α-форма. В воде не растворим.
Слайд 7
Ванадий (IV) - VO2
Оксид ванадия(IV) — бинарное неорганическое
соединение, чёрно-синие кристаллы, не растворимые в воде, образует кристаллогидраты.
Оксид
ванадия(IV) образует чёрно-синие кристаллы моноклинной сингонии, но при температуре 68°С происходит переход в фазу тетрагональной сингонии.
Слайд 8
Ванадий (V) – V2O5
Оксид ванадия(V) - оранжевый
порошок, также встречаются кристаллы желто-красного цвета. Плотность 3,34 г/см3.
Температура кипения
+1827°C. Температура плавления +680°C.
Диамагнетик.
Полупроводник n-типа.
Слайд 9
ВУП-5 и магнетронная распылительная система
Раздел 2
Слайд 10
Внешний вид
Вакуумный Универсальный Пост пятого поколения
(ВУП-5)
состоит из
следующих ключевых блоков:
- рабочий объем;
- форвакуумный насос;
- диффузионный насос;
-
система подачи тока;
- система напуска;
- система смешивания;
- магнетронная приставка;
- пульт управления;
Слайд 11
Система напуска
Система напуска состоит из пьезострикционного клапана и
электронной схемы управления. В работе устройства используется свойство керамики
изменять свои размеры под действием электрического тока. Такой клапан безинерционен и обладает отличными характеристиками для использования в вакуумных системах.
Слайд 12
Система смешивания
Система смешивания состоит из трех баллонов, сильфона
и набора вентилей.
В одном баллоне находится аргон, во втором
– кислород. Третий выступает в качестве смесительной емкости. Сильфон служит единицей измерения смешиваемых газов – его объем составляет 80см3.
Перед началом работы система тщательно очищается и вакуумируется.
Слайд 13
Магнетронная приставка
Магнетронная приставка состоит из следующих блоков:
-
магнетроны;
- система охлаждения;
- датчики давления;
- подложкодержатель;
- система его нагрева;
-
система его вращения;
Слайд 14
Экспериментальная часть
Раздел 3
Слайд 15
Задача
Передо мной были поставлены следующие задачи:
- спроектировать и
создать прибор для измерения давления внутри рабочего объема ВУП-5
на всем диапазоне его рабочих давлений;
- напылить пленки оксида ванадия и выяснить зависимость их структурных и электрофизических свойств от режимов работы установки;
Слайд 16
ПМТ-6-3
В первую очередь был выбран датчик, удовлетворяющий условиям
поставленной задачи – преобразователь манометрический терморезистивный ПМТ-6-3.
Необходимые характеристики:
- рабочий
диапазон давлений от 2,7*10-5 до 105 Па;
- сопротивление нити 72 Ом (при температуре Т=200оС);
Слайд 17
Градуировочные кривые ПМТ
а) при постоянном токе нагрева нити
б)
при поддерживании постоянной температуры накала
Слайд 18
Адаптер ПМТ-6-3
Для датчика ПМТ-6-3 был выбран режим работы
с постоянным током накала нити. Для этого был спроектирован
и разработан адаптер для ПМТ-6-3, который стабилизировал бы ток накала в заданных пределах и преобразовывал изменение сопротивления нити в выходное напряжение.
Принципиальная схема
Слайд 19
Макетирование адаптера
Макетирование проводилось в программном комплексе MultiSim 11.0.
Слайд 20
Монтажная плата адаптера
Макетирование проводилось в программном комплексе DipTrace
2.3.
Слайд 22
Напыление пленок
Напыление пленок проводилось при нескольких режимах работы
магнетронной распылительной системы.
Но некоторые величины остались константами:
- Напряжение
напыления –
600В;
- Время напыления –
60 минут;
- Расстояние от магнетрона
до подложки – 60 мм.;
Слайд 24
Первое напыление
I=100 мА, p=2*10-2Па, V=160см3 (50% O2/50% Ar)
первый
магнетрон
Толщина нанесенной пленки составила 147нм.
Слайд 25
Второе напыление
I=140 мА, p=1*10-2Па, V=80см3 (66% O2/33% Ar)
первый
магнетрон
Пленка
Микроструктура
Толщина нанесенной пленки составила 272 нм.
Слайд 26
Третье напыление
I=140 мА, p=1*10-2Па, V=80см3 (50% O2/50% Ar)
второй
магнетрон
Пленка
Микроструктура
Толщина нанесенной пленки составила 422 нм.
Слайд 27
Четвертое напыление
I=140 мА, p=2,5*10-2Па, V=160см3 (50% O2/50% Ar)
второй
магнетрон
Пленка
Микроструктура
Толщина нанесенной пленки составила 343 нм.
Слайд 28
Пятое напыление
Напыление чистого ванадия
I=140 мА, p=2*10-2Па, V=80см3 (100%
Ar)
второй магнетрон
Пленка с нанесенными контактами
Толщина нанесенной пленки составила 241
нм.
Слайд 29
Трехслойная пленка
Со второго напыления на одну и ту
же пленку наносились слои получаемого оксида.
Итоговая толщина составила 1023
нм.
на пленку были нанесены электроды для исследования
электрофизических свойств
Слайд 30
Исследовательская часть
Раздел 4
Слайд 31
Характеристики схемы
Функция зависимости напряжения на датчике давления от
его сопротивления
V out, В
Rд, Ом
Слайд 32
Характеристики схемы
Функция зависимости тока датчика давления от его
сопротивления
I, A
Rд, Ом
Слайд 33
Характеристики ванадия
Зависимость волнового сопротивления Z от сопротивления пленки
Слайд 34
Характеристики оксида
Частотная зависимость комплексной диэлектрической проницаемости
Слайд 35
Выводы
В ходе дипломной работы мною были получены следующие
результаты:
- сконструирован прибор для измерения давления в рабочем объеме
ВУП-5;
- проведено напыление пленок оксида ванадия в разных
режимах работы магнетронной приставки;
- в рабочий объем установлен новый магнетрон;