Технологические процессы и материалы. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
Соосаждение родия и рутения в гидроксидные осадки при нитровании хлоридных растворов
Статья научная
Приведены результаты исследований по изучению соосаждения родия и рутения в гидроксидные осадки при нитровании хлоридных растворов, содержащих цветные металлы. Установлены закономерности соосаждения данных платиновых металлов в гидроксидные осадки в двойных и тройных системах, рассчитаны коэффициенты соосаждения родия и рутения, выявлены наиболее сорбционно-активные цветные металлы.
Бесплатно
Сорбция и диффузия атомов скандия и титана на поверхности углеродных нанотрубок
Статья научная
Рассмотрена модификация поверхности углеродных нанотрубок (УНТ) атомами переходных металлов. Модификация УНТ расширяет их сферу применения, делая более перспективными в производстве изделий микро- и наноэлектроники, которые, в свою очередь, могут найти применение в электронных блоках управления космической техники. Рассматривается возможность покрытия поверхности УНТ атомами скандия и титана. Выбор атомов обусловлен потенциальной возможностью создания этими атомами равномерного покрытия, что важно для практического применения. При образовании такого покрытия важную роль играет адсорбционная способность и подвижность атомов. К настоящему времени не выявлено, является ли образующаяся в экспериментах неоднородность фундаментальным свойством или это связано с технологией процесса нанесения атомов на поверхность. Понимание основ формирования покрытия поможет контролировать процесс его нанесения. Не исключено, что однородное покрытие может образовываться только на трубках определенной хиральности или диаметра. Предположено и изучено влияние радиуса, хиральности и проводящих свойств нанотрубок на их взаимодействие с атомами скандия и титана. Представлено теоретическое исследование взаимодействия одиночных атомов скандия и титана с наборами углеродных нанотрубок типа zigzag и armchair. Построены зависимости энергии связи (Есв) и энергии активации (Еа) перехода атомов по поверхности УНТ в двух неэквивалентных направлениях от радиуса углеродных нанотрубок. Оценено влияние хиральности, радиуса и проводящих свойств УНТ на значения Есв и Еа. Результаты исследования показывают более сильное взаимодействие атома титана с поверхностью углеродного каркаса по сравнению со скандием. Искривление углеродного каркаса также способствует более сильному взаимодействию изучаемых атомов с поверхностью нанотрубок. Выявлено, что степень влияния на значения энергии связи и барьеры диффузии уменьшается в ряду «хиральность - проводящие свойства - радиус». В целом значения барьеров миграции атомов Sc и Ti по поверхности низкие, что говорит о возможности их передвижения. Такая возможность будет способствовать образованию равномерного покрытия. Представленные результаты получены методом функционала плотности в лицензионной программе VASP. Для нахождения переходного состояния и потенциальных барьеров перехода атомов металлов по поверхности УНТ применен метод упругой ленты (nudged elastic band).
Бесплатно
Способ изготовления электродов контактной сварки совмещенным способом литья и штамповки
Статья научная
Описаны основные функции, которые выполняют электроды контактной сварки, а также области, в которых они применяются (машиностроение, автомобилестроение, ракетно-космическая промышленность, строительство). Применительно к ракетно-космической промышленности электроды используют для получения соединений элементов конструкций летательных аппаратов (соединение обшивки с элементами каркаса и соединение элементов каркаса контактной сваркой). Оценена сложность способов изготовления электродов контактной сварки с заданным комплексом физико-механических свойств, а также сложность управления макро- и микроструктурой, прочностными и эксплуатационными характеристиками, изменением структурно-энергетического состояния сплава. Описан способ ввода легирующих элементов в приготовленный расплав с помощью таблетки Cu-Cr. Отработана на практике технология плавки и последующей штамповки электродов. Определены режимы последующих термических операций после штамповки электродов контактной сварки для достижения наиболее высокого уровня физико-механических свойств (твердость и электропроводность). Исследована микроструктура образца электрода на оптическом микроскопе Carl Zeiss Axio Vision, показывающая достаточно равномерное распределение вторичной фазы в объеме электрода. Проведен энергодисперсионный анализ образцов электродов на растровом электронном микроскопе JEOL JSM-7001F, показывающий примерное содержание основных элементов в сплаве, а также распределение химических элементов в характеристическом излучении по площади шлифа, что в большой степени влияет на твердость и электропроводность электродов контактной сварки. Проведены испытания полученных образцов электродов на машине контактной сварки МПТУ-300, оценено их качество. В результате практических испытаний были подобраны оптимальные режимы контактной сварки стержней арматуры в крест из стали 35ГС диаметрами 10 + 40 мм. Оценено влияние наноструктурированных частиц хрома на твердость, электропроводность и стойкость электродов контактной сварки. Построены зависимости степени износа электродов от количества сваренных точек для различных материалов, применяемых при изготовлении электродов контактной сварки. Сформулированы выводы по результатам проделанной работы.
Бесплатно
Способы управления индукторными двигателями двойного питания
Статья научная
Рассмотрены оригинальные частотные способы управления индукторными двигателями двойного питания (ИДДП), представлены результаты исследований способов управления, проведенных на основе визуальной двухфазной модели ИДДП.
Бесплатно
Сравнение магнитной анизотропии поликристаллической и монокристаллической пленок Fe3Si
Статья научная
Постоянное совершенствование высокотехнологичных приборов требует от науки постоянного развития технологий и поиска новых материалов. На сегодняшний день развитие области магнетизма достигло очень широких знаний, что позволило создать и изучить множество искусственных ферромагнитных материалов, которые уже сейчас активно применяются в науке и технике. Последние научные знания показывают, что один и тот же материал в различном состоянии может проявлять разные электрические, магнитные свойства. Так в современных приборах активно применяются тонкие магнитные пленки. Физические процессы в тонких пленках протекает иначе, чем в массивных материалах. В результате пленочные элементы имеют характеристики, отличные от характеристик массивных образцов и позволяют наблюдать эффекты, не свойственные массивным образцам. Пленка - это тонкий слой связанного конденсированного вещества, толщина которого сравнивается с расстоянием действия поверхностных сил; представляет собой термодинамически стабильную или метастабильную часть гетерогенной системы «пленка - подложка». Дальнейшее изучение пленочных структур привело к созданию и исследованию многослойных магнитных систем. В таких структурах возможно присутствие как слоёв различных ферро-магнитных материалов, так и неферромагнитных прослоек, а свойства многослойных систем могут значительно отличаться от свойств любого из компонентов системы. Для практики эти материалы также имеют множество применений, в том числе, радиосвязь и геологоразведка. В нашем эксперименте методом молекулярно-лучевой эпитаксии при совместном осаждении Fe и Si синтезированы ферромагнитные тонкие пленки силицида Fe3Si. На подложке SiO2/Si(111) была получена поликристаллическая пленка силицида, а на Si(111)7×7 - монокристаллическая. Структура была исследована с помощью дифракции отраженных быстрых электронов непосредственно в процессе роста. Методом ферромагнитного резонанса была изучена магнитная анизотропия полученных образцов. Установлено, что поликристаллическая пленка характеризуется одноосной магнитной анизотропией, которая составляет 13.42 Э и формируется в следствие «косого» напыления. А магнитная анизотропия для монокристаллической пленки Fe3Si формируется в большей степени внутренними магнитокристаллическими силами.
Бесплатно
Сравнительный анализ конструкций испытательных стендов для испытания карданных шарниров
Статья научная
Приведен обзор конструкций испытательных стендов для испытания кардных передач, таких как стенд для испытаний карданных подшипников (недостаток данного стенда - это применение в качестве нагру- жающего устройства торсионных валов, что снижает точность создания нагрузок в шарнирах карданной передачи); стенды с невозможностью управления процессом нагружения карданной передачи во время испы- таний карданной передачи; стенд с замкнутым силовым контуром для испытания агрегатов трансмиссии транспортных средств и стенд для испытаний агрегатов трансмиссий транспортных средств, недостатком которых является быстрый перегрев системы торможения, который возникает из-за отсутствия системы охлаждения. Задачей исследования является создание новых конструкций испытательных стендов на основе проведенного анализа конструкций испытательных стендов. Технической задачей стендов для испытания карданных шарниров на игольчатых подшипниках является испытание карданных передач в широком диапазо- не нагрузок, сравнительные испытания шарниров различных типоразмеров. Проведен анализ стендов для испытаний карданных передач на игольчатых подшипниках, в результате которого появилась необходимость создания новой конструкции, отличающейся большим диапазоном параметров нагружения и легкостью настройки. Возникает необходимость создания конструкции систем, которая позволит проводить испыта- ния карданных передач с повышенной точностью настройки угла излома карданной передачи и удобством экс- плуатации, а также создания конструкции систем, которая позволит проводить испытания карданных пере- дач с исключением перегрева системы торможения и обеспечит плавность регулирования тормозного момента. Поставленная задача создания новой конструкции, отличающейся большим диапазоном параметров нагружения и легкостью настройки, решается тем, что привод соединен с карданной передачей с помощью муфты через технологическую передачу, а устройство нагружения подключено через раздаточную коробку. Поставленная задача создания конструкции систем, которая позволит проводить испытания карданных передач с повышенной точностью настройки угла излома карданной передачи и удобством эксплуатации, решается тем, что в известном стенде для испытания карданных передач содержатся установленные на основной раме электродвигатель, технологическая передача, выполненная в виде механической коробки пере- ключения передач, присоединенной к входному валу испытываемой карданной передачи, при этом выходной вал карданной передачи соединен с устройством нагружения через раздаточный редуктор, а раздаточный редук- тор установлен на дополнительной раме, имеющей возможность перемещения по прорезям основной рамы с фиксацией положения раздаточного редуктора в горизонтальной плоскости по нониусу, отградуированному в единицах угла излома карданной передачи. Поставленная задача создания конструкции систем, которая позволит проводить испытания карданных передач с исключением перегрева системы торможения, а также обеспечить плавность регулирования тормозного момента, решается тем, что устройство нагружения вы- полнено в виде гидронасоса, вал которого присоединен к выходному валу раздаточного редуктора, входной канал гидронасоса соединен с гидравлическим баком, а выходной канал соединен со входом регулируемого дросселя, выход которого через теплообменник соединен с гидравлическим баком, причем между выходным каналом гидронасоса и входом дросселя установлены предохранительный клапан и манометр, отградуированный в еди- ницах тормозного момента. Конструкция первого предложенного стенда позволяет испытывать карданные передачи разных типоразмеров в широком диапазоне нагружающих моментов и скоростей вращения кардан- ных передач. Конструкция второго предложенного стенда позволяет испытывать карданные передачи раз- ных типоразмеров в широком диапазоне нагружающих моментов, скоростей вращения и высокой точности настройки угла излома карданной передачи. Конструкция третьего предложенного стенда позволяет прово- дить испытания карданных передач, исключая перегрев системы торможения благодаря охлаждению рабочей жидкости, а также повысить качество эксплуатации за счет обеспечения плавности регулирования тормоз- ного момента.
Бесплатно
Сравнительный анализ конструкций карданных шарниров неравных угловых скоростей
Статья научная
Приведен обзор конструкций карданных шарниров неравных угловых скоростей, таких как шарниры с разрезной втулкой и шарнир с витой цилиндрической пружиной из проволоки круглого сечения, шарнир с витой цилиндрической пружиной из проволоки, сечение которой имеет форму выпуклого многоугольника, шарнир с втулками из материала высокой твердости, шарнир с несколькими втулками, шарнир с разборным корпусом. Рассмотрено влияние угла перекоса роликов игольчатого подшипника на величину контактных напряжений и выполнен сравнительный анализ конструкций карданных шарниров на игольчатых подшипниках для применения в транспортно-технологических системах. Проведенный патентный поиск выявил ряд способов и устройств, направленных на решение проблемы выхода из строя подшипниковых узлов на игольчатых подшипниках. Рассмотрены карданные шарниры с разрезными втулками, карданные шарниры с витой цилиндрической пружиной из проволоки круглого сечения и с витой цилиндрической пружиной из проволоки, сечение которой имеет форму выпуклого многоугольника, карданные шарниры с втулками из материала высокой твердости и несколькими втулками, карданные шарниры с разборным корпусом крестовины. Предложены усовершенствованные конструкции карданных шарниров неравных угловых скоростей. Карданный шарнир со сменными шипами крестовины обеспечивает возможность замены частей карданного шарнира без демонтажа всей карданной передачи и включает в себя корпус крестовины, в который установлены шипы в виде втулок. Карданный шарнир с новым уплотнением позволяет исключить попадание инородных тел в рабочую полость карданного шарнира и утечку смазочного материала, а также повысить надежность карданных шарниров за счет герметизации рабочей полости. Уплотнение выполнено в виде гофрированной трубы, имеющей форму усеченного конуса, заканчивающегося со стороны большего основания коаксиальной шайбой L-образного сечения, а со стороны меньшего основания - кольцом в форме тора, зафиксированном в ответной торообразной проточке.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты сравнительного металлографического анализа наплавок различными способами покрытыми электродами аустенитного класса для сварки нержавеющих сталей. Показаны преимущества высокоэффективного процесса наплавки независимой трехфазной дугой.
Бесплатно
Статья научная
Приводится сравнительный анализ способов изготовления волноводов малого прямоугольного сечения для применения в спутниковой связи. Предложен способ формирования проводящего покрытия внутренней поверхности волновода, конструкционным материалом которого является углепластик.
Бесплатно
Статья научная
Весоизмерительные устройства являются техническими средствами систем управления транспортно-складскими комплексами, которые не только осуществляют учет перемещаемых грузов, но и оптимизируют процесс перемещения, в частности, подъемно-транспортных механизмов периодического действия. Вместе с тем, при использовании автоматических весов, работающих в условиях динамических нагрузок, необходимо решить задачи расширения диапазона и минимизации времени измерения при заданной величине чувствительности. Создание весоизмерительных устройств на основе кольцевого упругого элемента (УЭ) и вторичного преобразователя величины деформации в электрический сигнал является перспективным направлением с учетом наилучшего сочетания конструктивных коэффициентов кольцевого УЭ (чувствительности, быстродействия и приведенной массы). Существующие весоизмерительные устройства, чувствительным элементом которых является упругое кольцо, работают в определенных интервалах нагрузки. Характерной особенностью известных весоизмерительных устройств является наличие порога чувствительности, не позволяющего осуществлять измерение малых сил с заданной точностью. С целью измерения нагрузки в диапазоне от десятков до сотен ньютонов с равной точностью во всем диапазоне, авторами разработаны оригинальные конструкции весоизмерительных устройств, у которых пара колец работает или последовательно, или параллельно. Проведены теоретические и экспериментальные исследования оригинальных конструкций силоизмерительных устройств с последовательной и параллельной работой пар кольцевых упругих чувствительных элементов (УЧЭ). Получено уравнение регрессии с коэффициентами значимости каждого фактора. Предложена последовательность выбора оптимальных параметров кольцевого УЧЭ. Представлено экспериментальное определение деформаций кольца от приложенной нагрузки на разрывной машине РМ-5. Нагрузки, прилагаемые к кольцу, изменялись в диапазоне от 1000 до 30 000 Н с шагом 1000 Н. Результаты проведенных экспериментальных исследований обрабатывались с помощью пакета прикладных программ Statgraphics. Сравнительный анализ данных показал, что экспериментальные значения деформации кольца отличаются от теоретических значений не более чем на 15 %, это свидетельствует об адекватности полученного теоретического выражения.
Бесплатно
Статья научная
Представлена конструкция прецизионного крупногабаритного антенного рефлектора из полимерных ком- позиционных материалов (ПКМ) на основе углеродных волокон. Применение углеродных волокон позволяет достичь оптимального коэффициента линейного теплового расширения и относительно высокой жесткости конструкции в целом. Совокупность механических и точностных характеристик позволяет использовать углепластиковые рефлекторы в наземных приемопередающих станциях спутниковой связи, работающих на высоких частотных диапазонах. Основной задачей данной статьи является получение оптимальной силовой конструкции, обеспечивающей геометрическую стабильность рабочей поверхности рефлектора диаметром апертуры более 10 м и рабочим частотным диапазоном 42,5-45,5 ГГц из полимерных композиционных мате- риалов, устойчивой к воздействию внешних деструктивных факторов. Разработанная модель рефлектора включает трубный силовой каркас, сегменты отражающей поверхности и ступицу. Силовой каркас рефлектора состоит из плоских ферм, дополненных стержнями таким образом, что при сборке образуется пространственная конструкция с осевой симметрией. Особенность конструкции заключается в применении сварных соединений элементов силовых труб с фитингами, что существенно уменьшает массу готового изделия и повышает собственную частоту колебаний изделия в целом. Сегменты - это трехслойные оболочки из полимерных композиционных материалов с заполнителем. Предложенная модель рефлектора была проанализирована с помощью метода конечных элементов с гра- ничными условиями: ветровая нагрузка 20 м/с в раскрыв рефлектора; воздействие гравитации на рефлектор, ориентированный на зенит. Ветровая нагрузка моделировалась как равномерно распределенное давление, при- ложенное к сегментам. Полученные значения среднеквадратичного отклонения (СКО) геометрии и собствен- ной частоты колебаний рефлектора из полимерных композиционных материалов на основе угольных волокон достаточны для работы наземной станции спутниковой связи в высоких радиочастотных диапазонах Ka, Q и V.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются вопросы формирования экономической политики предприятий ОПК как инструмента стратегического планирования деятельности предприятий. Представлена классификация факторов формирования экономической политики предприятий ОПК. Предложена матричная модель для формирования экономической политики.
Бесплатно
Статья научная
Электрические переходные соединения сталь-алюминий применяются в электролизерах для получения алюминия. Возможно их применение в аэрокосмической отрасли. Работа посвящена изучению электрических характеристик и структуры биметаллических сварных соединений с использованием промежуточных слоев никеля, титана и нержавеющей стали.
Бесплатно
Статья научная
Целью настоящей работы является обнаружение закономерностей формирования структуры поверхностного слоя высокохромистой стали, подвергнутой азотированию в плазме газового разряда низкого давления с использованием плазмогенератора с накаленным катодом «ПИНК». Нагревание образцов до температуры азотирования осуществляли ионной компонентой плазмы, а также электронной и ионной компонентами плазмы (элионный режим). Объектом исследования являлась жаропрочная коррозионностойкая сталь аустенитного класса марки 20Х23Н18 (зарубежный аналог AISI 310S). Актуальность исследований обусловлена сравнительно низким уровнем твердости и износостойкости сталей данного класса. Азотирование стали осуществляли на установке «ТРИО», дооснащенной блоком коммутации для реализации элионного (электронного и ионного) режима обработки. Установлено, что толщина упрочненного слоя составляет 55-60 мкм и слабо зависит от метода азотирования, температуры (в интервале 793-873 К) и длительности (3-5 ч) процесса. Выявлен режим азотирования, позволяющий формировать поверхностный слой с микротвердостью 13,7 (ионный режим нагревания) и 10,8 ГПа (элионный режим нагревания). Установлено, что высокие прочностные и трибологические свойства азотированной стали обусловлены формированием в поверхностном слое нанокристаллической структуры, основными фазами которой являются нитриды железа Fe4N и нитриды хрома CrN. Показано, что нагревание образцов до температуры азотирования в элионном режиме, использующем электронную и ионную компоненту плазмы, приводит к существенно меньшему уровню шероховатости материала по сравнению с образцами, нагревание которых при азотировании осуществляли ионной составляющей плазмы.
Бесплатно
Статья научная
Силумины заэвтектического состава являются перспективными современными материалами широкого назначения (машиностроение, авиация, приборостроение, медицина и т. д.). Недостатками заэвтектических силуминов, существенно ограничивающих сферу их применения, являются поры и раковины, крупные (порядка 100 мкм) включения вторых фаз пластинчатой и игольчатой формы. В результате выполненных в работе исследований продемонстрирована возможность формирования в поверхностном слое силумина структурно-фазовых состояний, размер и морфология кристаллитов которых может целенаправленно изменяться в пределах от десятков микрометров до десятков нанометров. Выявлены режимы облучения, позволяющие более чем в 5 раз повысить микротвердость (15 Дж/см2, 150 мкс, 0,3 с-1, 5 имп.) и более чем в 3 раза повысить износостойкость (50 Дж/см2, 150 мкс, 0,3 с-1, 5 имп.) силумина.
Бесплатно
Структурные и магнитные свойства CoPt(111) пленок, полученных с помощью твердофазных реакций
Статья научная
Исходные Co(001)/Pt(111) плёночные структуры получены последовательным термическим осаждением слоя Со с кубической кристаллической решеткой и Pt(111) из мишени, распыляемой с использованием методики магнетронного распыления на монокристаллическую подложку MgO(001) в вакууме 10 -6 торр. В экспериментах использовались образцы с 1Со:3Pt и 1Со:1Pt атомным отношением общей толщиной порядка 300 нм. Исходные образцы отжигались в диапазоне температур от 250 до 850 ºС с шагом 50 ºС в течение 40 мин. Рентгеноструктурные исследования показали, что в двухслойных структурах с атомным соотношением реагентов 1/3, при температурах отжига Т = 500 и 850 ºС в результате межслойного химического взаимодействия формируются фазы эпитаксиального кубического соединения CoPt 3 (L1 2 ) c ГЦК-решеткой (a = 3,856 Å). Отжиги этих же структур с соотношением 1/1 приводят к формированию второй фазы СoPt (L1 0 ) с тетрагональным искажением, которая способствует получению высоких значений константы одноосной магнито-кристаллографической анизотропии K 1 и определяет легкое направление намагничивания (ось c). Синтезированный образец, состоящий из двух магнитных фаз, имеет намагниченность насыщения, сопоставимую со значением М S для пленки L1 2 -CoPt 3 , плоскостную анизотропию с К 1 = 5,6 · 10 5 эрг/см 3 и Н С ~ 10 3 Э. Вновь сформированная L1 0 -CoPt-фаза растет эпитаксиально на базе предварительно синтезированной L1 2 -CoPt 3 -фазы с тем же ориентационным соотношением.Особенностями пленки с атомным соотношением Co/Pt = = 1/1 при Т = 850 ºС является наличие «вращательной» анизотропии, обусловленное обменным взаимодействием двух сформированных упорядоченных фаз CoPt(111) и CoPt 3 (111) с ферромагнитным порядком, и легкую ось, которую можно переориентировать наложением магнитного поля. Меняя соотношение реагентов в системе, существует возможность изменять последовательность фазообразования.
Бесплатно
Твердофазные реакции в пленочных двуслойных структурах переходных металлов
Статья научная
Исследованы фазовые превращения и магнитные свойства пленочных слоистых структур Fe/Pd и CoCr при термообработке. Показано, что в двухслойных пленках Fe/Pd, выращенных на подложках из MgO, в зависимости от толщинных соотношений железа и палладия и от температуры отжига в системе формируются две упорядоченные фазы - L1 0-FePd(001) и L1 2-FePd 3(001). Исследования магнитных свойств фаз показали, что L1 0-фаза является высокоанизотропной, обладает перпендикулярной анизотропией и большой величиной коэрцитивной силы, а L1 2-фаза - магнитомягкая и имеет высокие значения намагниченности насыщения. Показано, что в пленках системы CoCr появляется перпендикулярная анизотропия, которая вызвана уменьшением значения анизотропии формы и фактом текстурированности и расположения пленки гексагональной с-осью нормально плоскости пленки. Твердофазный синтез в системе CoCr приводит к образованию фазы твердого раствора хрома на базе гексагонального кобальта ε-Co(Cr). Полученные результаты имеют как научное, так и прикладное значение.
Бесплатно
Теоретический поиск и исследование магнитных фаз силицидов марганца на поверхности кремния (001)
Статья научная
Необходимость уменьшения массы и размеров электронных приборов и вместе с тем увеличения их быст- родействия и энергоэффективности наиболее остро выражена в сфере космического приборостроения. Один из возможных путей развития электроники в этом направлении - переход к устройствам, базирующимся на новых физических принципах, таких как манипулирование спином электрона. Поиск новых материалов для таких устройств требует привлечения новых подходов в рамках современного материаловедения, включая использование методов теоретического предсказания соединений для их дальнейшего экспериментального син- теза и изучения. Перспективная для спинтроники система Mn-Si является серьёзным вызовом для теоретических исследо- ваний из-за своей запутанной фазовой диаграммы с большим количеством метастабильных фаз, многие из которых обнаруживаются только в определённых наноразмерных системах, таких как тонкие пленки. Представлен поиск и исследование новых фаз силицидов марганца, образование которых возможно при эпитаксиальном росте на поверхности кремния (001). Исследование проводилось при помощи квантово- химического моделирования с использованием эволюционного алгоритма поиска стабильных структур и расчетов в рамках теории функционала электронной плотности. Из всего разнообразия обнаруженных фаз наибольшим магнитным моментом - 0,71 μB на атом марганца, обладает тетрагональная P4/mmm-фаза дисилицида мар- ганца. Для этой фазы были рассмотрены различные конфигурации интерфейсов с кристаллическим кремнием, определены их электронные и магнитные свойства. Высокое значение спиновой поляризации на уровне Ферми (-66 %) говорит о перспективности пленок такого силицида для спинтронных устройств. Выявлено влияние конечной толщины плёнки на магнитные моменты атомов марганца, вплоть до исчезновения спиновой поляри- зации. Показано, что наличие интерфейса с кремниевой подложкой существенно сказывается только на бли- жайшем к нему слое силицида, в то время как оборванные связи на поверхностном слое силицида распростра- няют свое влияние на электронную структуру 2-3 слоев вглубь силицида, что позволяет говорить о сохране- нии магнитных свойств пленок найденного силицида при их малой толщине, начиная с нескольких нанометров.
Бесплатно
Теоретическое исследование влияния допирования поверхности Si (100) на сорбцию и диффузию лития
Статья научная
В настоящее время перспективным анодным материалом нового поколения считается кремний, поскольку он имеет самую высокую теоретическую удельную емкость (4200 мАч/г). Однако одной из проблем, препятствующих широкому использованию данного материала, является медленная диффузия лития с поверхности кремния в объем, которая может быть решена с помощью модификации поверхности кремния. Проведено моделирование поверхностных процессов сорбции и диффузии лития в допированной поверхности Si (100) с помощью метода функционала плотности. В ходе исследования допирования Si (100) одиночными атомами B, Ga, Ge выявлено, что для всех выбранных нами допантов наиболее выгодны положения замещения кремния, а не адсорбции. Энергия связи допанта с пластиной кремния ослабевает в ряду от германия к галлию. Найдено, что атом бора замещает атом третьего слоя кремния, а германий и галлий занимают положение в первом слое. Тенденция первоначальной сорбции атомов лития в канале между димерами по сравнению с чистым материалом сохраняется и при допировании одиночными атомами B, Ga, Ge. Наблюдается значительное снижение (в случае бора) и увеличение (для галия и германия) энергетических барьеров перехода атома лития по поверхности кремниевой пластины. Величины энергетических барьеров перехода L-U с поверхности в приповерхностные слои при допировании возрастают на 0,05 эВ, что свидетельствует о замедлении данной стадии. В результате работы было обнаружено, что допирование бором, галлием и германием (концентрация составляет 0,3 атомных %) поверхности Si (100) не оказывает значительного влияния на сорбционные и диффузионные параметры.
Бесплатно
Теоретическое исследование внедрения атомов лития в кремний
Статья научная
Рассматривается процесс диффузии атомов лития в приповерхностные слои кремния (001). Расчеты выполнялись в рамках теории функционала плотности. Показано, что при малой концентрации лития на реконструированной поверхности кремния (001) энергия связи в подповерхностном слое ниже, чем на поверхности, что препятствует диффузии лития внутрь кристалла. Подобная ситуация существенно не меняется при увеличении температуры. Анализ частот перескока одиночных атомов лития с поверхности в приповерхностные слои показал, что в случае малых концентраций миграция атомарного Li будет осуществляться практически по одному пути реакции (из положения L-состояния, в котором литий находится в канале между димерами). При концентрации лития в два монослоя, наоборот, диффузия в подповерхностные слои становится более предпочтительна. Поскольку при достижении концентрации в один монослой происходит изменение симметрии димеров, диффузия лития внутрь кристалла также облегчается вследствие увеличения плотности положений в каналах между димерами. Таким образом, результат моделирования позволил объяснить причину экспериментального факта затруднения диффузии лития при прохождении через данную поверхность и определить пути возможной модификации поверхности, которая должна увеличить энергию связи атомов лития в приповерхностных состояниях при низких степенях заполнения им поверхности.
Бесплатно
