Определение электрофизических параметров диэлектрических слоев на проводящей основе методом электростатической индукции

• Автор: Михайлов, Борис Александрович
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 176 с. : ил.

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Поляризация диэлектриков

1.2. Влияние внешних факторов на диэлектрические

^ характеристики

]. 1.3. Математическое описание процессов поляризации

1.4. Диэлектрические характеристики материалов

со структурными неоднородностями

1.5. Методы определения электрофизических

параметров материала

1.6. Выводы
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ЭЛЕКТРОЕМКОСТНЫХ СИСТЕМАХ
2.1. Классические определения и теория емкостных систем
на основе полевых представлений
2.2. Модели емкостных систем с поперечным и продольным
полем
I 2.3. Емкостные системы со скрещенными полями
[ 2.4. Выводы
>' ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕМКОСТНЫХ СИСТЕМ. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИНДУЦИРОВАННОГО ЗАРЯДА В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК И ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ПРОВОДИМОСТИ СЛОЕВ
3.1. Аппроксимация коэффициента передачи емкостных
систем и способы формирования электрического поля
3.2. Преобразование индуцированного заряда в электрический ток
3.3. Общий случай преобразования индуцированного
заряд в электрический ток
3.4. Особенности определения удельной проводимости слоев
3.5. Выводы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ ЕЕ ЭЛЕМЕНТОВ
4.1. Структурная схема
4.2. Зонды
4.3. Сканирующее устройство с датчиками синхронизации
4.4. Элементы коронатора
4.5. Входная цепь и усилительные тракты
4.6. Тестовые структуры
4.7. Общие методические вопросы
4.8. Выводы

ГЛАВА 5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ
5.1. Методические вопросы определения плотности поверхностного
заряда при электризации слоя в поле «короны»
5.2. Электризация однородного слоя в поле коронного разряда
5.3. Электризация неоднородных слоев
5.4. Особенности электризации рельефных поверхностей
5.5. Определение диэлектрической проницаемости, плотности поверхностного заряда, удельной проводимости и толщины
в локальной области
5.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Создание новых диэлектрических, полупроводниковых и композиционных материалов с заданными электрофизическими свойствами с применением различных технологий, особенно электротехнологий -плазменного напыления, электрохимического роста пленок, кристаллов и др., дальнейшее исследование изменения их свойств - диэлектрической проницаемости, проводимости и других, опосредованно связанных с ними, в зависимости от различных внешних воздействий - температуры, давления, влажности, широкого спектра электромагнитных излучений требует разработки оперативных бесконтактных неразрушающих методов определения указанных характеристик материала с усреднением информации по относительно малому объему - порядка сотых долей мм3. Очень важно, практически на любой стадии электротехнологического процесса, иметь возможность контроля выходных параметров материала, к которым относится также и однородность их распределения по поверхности и в объеме.
Особый интерес для различных областей физики и техники, в том числе и электротехнологии, составляет именно возможность исследования панорамы диэлектрической проницаемости, проводимости, толщины различных диэлектрических пленок и покрытий на проводящей подложке, а также возможность исследования процессов накопления и релаксации заряда в них под действием различных внешний факторов в пределах всего объекта, или на определенной траектории.
Однако, существующие подходы к математическому ‘ описанию процессов измерения параметров емкости системы электродов с распределенными диэлектрической проницаемостью и известными геометрическими характеристиками позволяют определить диэлектрическую проницаемость всего объекта только в целом (интегрально). Как правило пользуются представлением плоскопараллельного поля.
Тогда
£+?ЙФ^+<Ф'^К = ]Ф^0>МУ. (2.16)
>=15, и"> Р=>5Д Р ~'р ) V
Разность между этими выражениями будет
>'=15,
Р=1 в.
ЭФ' ЭфО
/ф'
' ' Эн'
эф; . ,эф!л
—-+£>;—г р Рэ<^
= |*=(У0УФ - УФУ^У + |[0У(гУФ) - ФУ(бУ<р}*У (2Л7)
Первый интеграл в правой части равен нулю. На границах раздела диэлектриков ф'р = ф"р = ф, Ф'р = Ф"р = Ф, а также выполняются граничные условия (2.7) и (2.11) поэтому

>=15,
( ЭФ( л ЭФ
т —ф,
/Эи,. Эн,
(1Б1 -2 |оФ/5р = Д?У(£УФ)-ФУ(£У^)>/У. (2.18)
Р-15, ‘ V
Учитывая, что У(еУФ)=0, а У(еУф) = -р, получим
§Н^-ф'
(2.19)
Так как Ф^; =0, то можно записать