Магнитные и деформационные процессы в полупроводниковых структурах с магнитными слоями для микромеханических устройств

• Автор: Горячев, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Содержание диссертации

Содержание диссертации

Введение

Глава 1 . Сплавы с памятью формы

1.1. Эффект памяти формы

1.2. Магнитные сплавы с памятью формы

1.3. Магнитные и структурные переходы в сплавах Гейслера

1.3.1. Модельный термодинамический потенциал

1.3.2. Влияние магнитного поля на структурный фазовый переход в ферромагнитном металле

1.4. Выводы к главе

Глава 2 . Методы АСМ/МСМ микроскопии и основные типы кантилеверов

2.1. Основные режимы работы АСМ
2.2. Типы кантилеверов
2.2.1. Пленочные кантилеверы
2.2.2. Кремниевые кантилеверы
2.2.3. Специальные кантилеверы
Глава 3 . Многозондовые картриджи: методы управления прогибом консоли и моделирование
3.1. Моделирование теплового способа управления изгибом слоистой консоли
3.1.1. Распределение температуры вдоль нагреваемой током консоли
3.1.2. Расчет изгиба неравномерно нагретой консоли
3.2. Пьезострикционный метод управления
3.3. Магнитострикдионный метод
3.4. Сравнение методов управляемого изгиба консолей многозондового кантилевера
3.4.1. Тепловое расширение
3.4.2. Обратный пьезоэффект
3.4.3. Магнитострикционный способ
3.4.4. Результаты измерений зависимости величины изгиба консоли от токового разогрева
3.5. Выводы к главе
Глава 4 . Магнитные зонды АСМ
4.1. Модель магнитного наконечника иглы МСМ
4.2. Моделирование распределения намагниченности в магнитном покрытии иглы МСМ
4.2.1. Микромагнитный пакет БршРМ
4.3. Взаимосвязь магнитной структуры иглы и разрешающей способности
4.4. Расчет эффективных параметров иглы МСМ
4.4.1. Тестирование с использованием токовой петли
4.4.2. Модель конической иглы
4.4.3. Модель усеченного конуса с продольной намагниченностью
4.4.4. Модель скругленного наконечника с перпендикулярной намагниченностью
4.4.5. Сравнение моделей
4.5. Исследование явлений деградации магнитных свойств кантилеверов
4.6. Выводы к главе
Глава 5 . Магнитомеханические преобразователи трения, давления и перемещения для магнитных МЭМС
5.1. Гигантское магнитосопротивленис (ГМС)
5.2. Особенности технологии создания магииторезистивных структур
5.3. Гистерезис магниторезистивной системы
5.4. Температурная зависимость гмс
5.5. Оценка предельной чувствительности магниторезистивного мостового элемента
ТМС-структура
ГМС-сгруктура с продольным протеканием тока
5.6. Микромагнитные системы
5.7. Магмэмс на основе гмс: датчик аэродинамического трения
5.8. Расчет чувствительности магнитомеханического преобразователя
5.9. Выводы к главе
Заключение
Благодарности
Публикации по теме диссертации Список литературы:
ширина, b - высота, L - высота кантилевера. Изгибные колебания упругого стержня, расположенного вдоль оси х описывается уравнением [31, 32]
dz д2z
EI-f + pA-f = 0 (2.8)
дх ot
где I = ab3112. А = аЪ, Е- модуль Юнга, р плотность массы материала (для кремния Е = 1.69 10й N/т2, р - 2.33g/cm2). При этом изгибный момент определяется формулой М — EId2zc / дх2, а локальная сдвиговая сила F = дМ/дх = Eld3zc /дх2. Уравнение (2.8), но существу, является условием баланса погонной изгибной эр/Зх и инерционной g = -pAd2zc /dt2 сил.
Граничные условия, учитывающие закрепление одного из концов в точке х = 0 имеют вид
Zi=0; = 0 ,2
При наличии точечной (сосредоточенной в точке х0 ) силы />0 в правую часть уравнения (2.8) можно добавить член g = -F0S(x — х0), что эквивалентно введению граничного условия Eld3zc / дх3 (х = х0 + 0) - d3zc / дх3 (х = х0 - 0)] = -F0. Если сила сосредоточена на правом конце кантилевера, то граничные условия на его правом конце будут иметь вид
8.0-F.-0 <2,0,
где первое условие указывает на отсутствие изгибного момента на свободном конце кантилевера, а второе условие приравнивает силу сдвигового смещения стержня на незакрепленном конце тянущей силе. Интегрирование уравнения (2.8) с граничными условиями (2.9)-(2,10) в статике дает zc (х = L) = F0 / кс,
_ЕЪъа
где Кс - - коэффициент изгибной жесткости прямоугольного
кантилевера.
Положим теперь, что в точке х = L имеется сосредоточенная сила упругого взаимодействия F0 =F'zc и будем искать решение динамического уравнения