Моделирование и расчет тепловых, электрических свойств сегнетоэлектрических и полупроводниковых материалов твердотельной электроники

• Автор: Казаров, Бениамин Агопович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 155 с. : ил.

ГЛАВА 1 КРАТКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О КИНЕТИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ КРИСТАЛЛОВ И ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ НА ОСНОВЕ КАРБИДА КРЕМНИЯ
1.1 Особенности кинетических свойств кристаллов: диэлектрики-сегнетоэлектрики
1.2 Твердые растворы на основе карбида кремния. Тепловые и электрические свойства
1.3 Общий подход и методы расчета кинетических свойств (характеристик) реальных кристаллов и твердых растворов на основе карбида кремния
1.4 Структура и характеристики исследуемых кристаллов, монокристаллических слоев твердых растворов и керамики БіС-АПЧ
ГЛАВА 2 ЛИНЕЙНАЯ РЕАКЦИЯ СИСТЕМЫ НА ВНЕШНЕЕ ВОЗМУЩЕНИЕ. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ. УРАВНЕНИЕ БЕТЕ-СОЛПИТЕРА
2.1 Микроскопическая модель фазового перехода
2.2. Условия равновесия и уравнение состояния кристалла
2.3 Линейная реакция системы на внешнее возмущение. Двухвременные
функции Грина
2.4. Кинетические характеристики системы: проводимость, диффузия, теплопроводность
2.5 Неупорядоченная решетка с примесями и дефектами
2.6 Однофононная функция Грина кристалла
2.7 Динамическая восприимчивость. Массовый оператор и функция релаксации системы (функция релаксации Кубо)
2.8 Мягкая мода, центральный пик, структурный фазовый переход
2.9 Температура структурного фазового перехода
2.10 Обобщенное транспортное уравнение типа Бете-Солпитера
2.10.1 Нелокальное уравнение теплопроводности
2.10.2 Транспортное уравнение типа Бете-Солпитера
2.10.3 Транспортное время релаксации
2.11 Решение обобщенного транспортного уравнения с учетом вклада от сингулярной области частот фононов
2.12 Скорость релаксации фононов вблизи температуры фазового перехода тс. Центральный пик
2.13 Квазиупругое и неупругое рассеяние тепловых фононов
2.14 Неподвижные точки масштабных преобразований и критические
показатели
ГЛАВА 3 АНОМАЛЬНОЕ ТЕМПЕРАТУРНОЕ ПОВЕДЕНИЕ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКОВ. ФЛУКТУАЦИ-ОННЫЙ ЭФФЕКТ БИЕНИЙ И РОЛЬ ДЕФЕКТОВ
3.1 Механизмы рассеяния фононов в кристаллах с дефектами и фазовыми переходами
3.2 Флуктуационный эффект биений в кристаллах типа КОР (дигидрофосфат калия КН2РО4) и Н§2С1г. Сравнение с экспериментом
ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ И КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ КАРБИДА КРЕМНИЯ
4.1 Модели механизмов проводимости твердых растворов на основе карбида кремния
4.2 Модель эффекта усиления гигантской диэлектрической проницаемости в керамике на основе карбида кремния
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность темы. Тема исследования связана с важной проблемой физики конденсированных сред - изучением особенностей тепловых, электрических и транспортных свойств сегнетоэлектрических кристаллов, твердых растворов и керамики на основе карбида кремния. Эти материалы обладают важными физическими характеристиками, определяющими их использование в качестве активных элементов различных устройств твердотельной микроэлектроники.
Несмотря на значительные разработки в области применений, а также вопросов теории структурных и электронных фазовых переходов, решение проблем вычислений критических индексов, интерпретации и прямых расчетов особенностей критического поведения тепловых и электрических свойств, кинетических коэффициентов (характеристик) этих материалов до сих пор наталкиваются на существенные трудности. Кроме того, актуальность исследований свойств сегнетоэлектриков и твердых растворов карбида кремния обусловлена как уникальностью их физических характеристик, так и наличием в них структурных и электронных фазовых переходов. Богатство и разнообразие физических свойств сегнетоэлектриков общеизвестно. К тому же в последнее время (10 - 15 лет) в МГУ были проведены (Б.А. Струков,
A.A. Белов [1,2]) прецизионные измерения теплопроводности и для ряда сегнетоэлектриков обнаружены новые неожиданные особенности на кривой К(Т) около температуры фазового перехода Тс. В свою очередь, твердые растворы «карбид кремния - нитрид алюминия» (SiC)i.x(AlN)x состоят из двух широкозонных материалов (выраженный широкозонный диэлектрик и широкозонный полупроводник), оба из которых оптически активны и характеризуются высокой стойкостью к внешним воздействиям: радиационным, химическим, термическим [3]. Недавно в монокристаллах 4H-SiC с примесями обнаружен электронный фазовый переход изолятор - металл [4]. Несмотря на это разработка приборов и структур на основе этих материалов зачастую
В этом случае с учётом (2.51), (2.54) для массового оператора Мл(д,со) получаем:
(2.58)
где функция Ах(д) = а%(д)>0 определяет статистическое значение массового оператора и даёт разность частот
Матрица релаксации т(со) выражается через неприводимые части исходных операторов высших порядков и для ряда конкретных систем ее можно вычислить в приближении нескольких взаимодействующих мод самосогласованным образом.
Статистическая восприимчивость х(д) определяет энергию возбуждения мягкой моры Од(^) в статистическом пределе
А л (?) = ~МХ (д, со) = а (д) -ПЦд)>0.
(2.59)
(2.60)
В соответствии с теорией фазовых переходов второго рода (см. например [5]) вблизи температуры перехода Тс (Т>Тс) статистическую восприимчивость можно представить в виде