Выпуски УФМ »  Том 8, выпуск 2

Эффект тензочувствительности в металлических плёночных материалах

Л. В. Однодворец, С. И. Проценко, А. Н. Чорноус, И. Ю. Проценко

Сумский государственный университет, ул. Римского-Корсакова, 2, 40007 Сумы, Украина

Получена: 06.03.2006. Скачать: PDF

В обзоре проведен анализ известных литературных данных по тензоэффекту в тонких и толстых плёнках металлов, сплавов или композиционных материалов с металлической основой. Рассмотрены известные полуклассические и феноменологические модели для одно- и многослойных пленочных систем, приведены результаты их апробации и указана степень соответствия расчетных и экспериментальных результатов. Сделан вывод о значительной роли так называемых деформационных эффектов, учет которых дает хорошее соответствие с экспериментальными данными. Проанализирован наименее изученный вопрос физики тонких плёнок о температурной зависимости коэффициентов продольной и поперечной тензочувствительности. Приведены многочисленные экспериментальные результаты, которые подтверждают теоретические выводы. Проанализированы различные аспекты практического применения пленочных материалов как чувствительных элементов тензодатчиков.

Ключевые слова: электрофизические свойства, деформация, коэффициенты тензочувствительности, металлическая плёнка.

PACS: 68.60.Dv, 68.65.Ac, 72.10.Fk, 73.50.Bk, 73.50.Lw, 73.61.At, 85.40.Xx

Citation: L. V. Odnodvorets’, S. I. Protsenko, A. M. Chornous, and I. Yu. Protsenko, Effect of the Tensosensitivity in Metal Film Materials, Usp. Fiz. Met., 8, No. 2: 109—156 (2007) (in Ukrainian), doi: 10.15407/ufm.08.02.109

Цитированная литература (97)  
  1. В. М. Иевлев, А. В. Бугаков, В. И. Трофимов, Рост и субструктура конденсированных пленок (Воронеж: ВГТУ: 2000).
  2. І. Ю. Проценко, В. А. Саєнко, Тонкі металеві плівки (технологія та властивості) (Суми: СумДУ: 2002).
  3. Поверхностные явления и фазовые превращения в конденсированных пленках (Ред. Н. Т. Гладких) (Харьков: ХНУ: 2004).
  4. З. Г. Мейксин, Несплошные и керметные пленки (Москва: Мир: 1978).
  5. Н. П. Клокова, Тензометрия (Москва: Машиностроение: 1990).
  6. С. І. Проценко, А. М. Чорноус, Металлофиз. новейшие технол., 25, № 5: 587 (2003).
  7. F. Warkusz, Progr. Surface Sci., 10, No. 3: 287 (1980).
  8. C. R. Tellier and A. J. Tosser, Size Effects in Thin Films (Amsterdam–Oxford–New York: ESPS: 1982).
  9. F. Khater and M. El-Hiti, Phys. Stat. Sol. (A), 108, No. 1: 241 (1988). Crossref
  10. F. Khater and M. El-Hiti, Phys. Stat. Sol. (A), 109, No. 2: 517 (1988).
  11. M. El-Hiti, Phys. Stat. Sol. (A), 155, No. 1: 185 (1989).
  12. А. И. Кузьменко, С. В. Петренко, И. Е. Проценко, ВАНТ. Серия: Ядерно-физические исследования, вып. 2: 87 (1990).
  13. A. M. Chornous, N. M. Opanasyuk, A. D. Pogrebnjak et al., Jpn. J. Appl. Phys., 39, No. 12 B: L1320 (2000).
  14. И. Е. Проценко, А. Н. Чорноус, В. А. Хворост, Тонкие пленки в оптике и электронике (Харьков: ННЦ ХФТИ: 2002).
  15. Є. О. Забіла, І. Ю. Проценко, УФЖ, 50, № 7: 729 (2005).
  16. Д. Великодний, І. Пазуха, С. Проценко та ін., Міжнародна конференція студентів і молодих науковців «ЕВРИКА-2006» (Львів: ЛНУ: 2006).
  17. Л. В. Однодворець, Кінетичні явища в багатошарових плівкових конденсатах на основі Cr, Co, Ni та Ge: Автореф. дис. … к.ф.-м. н. (Суми: СумДУ: 1996).
  18. С. І. Проценко, Вплив температурної і деформаційної залежності параметрів електроперенесення на електрофізичні властивості багатошарових плівок на основі Cr, Cu і Sc (Co): Автореф. дис. … к.ф.-м. н. (Харків: Харківський національний університет ім. В. Н. Каразіна: 2004).
  19. А. М. Чорноус, Розмірні ефекти в електрофізичних властивостях нанокристалічних плівкових систем в умовах взаємної дифузії та фазоутворення: Автореф. дис. … д.ф.-м. н. (Суми: СумДУ: 2006).
  20. L. Dekhtyaruk, I. Protsenko, A. Chornous et al., Cryst. Res. Technol., 41, No. 4: 388 (2006); Л. В. Дехтярук, С. И. Проценко, А. Н. Чорноус, Тонкие пленки в оптике и электронике (Харьков: ННЦ ХФТИ: 2003) (а).
  21. Z. H. Meiksin and R. A. Hudzinski, J. Appl. Phys., 38, No. 11: 4490 (1967). Crossref
  22. G. C. Kuczynski, Phys. Rev., 94, No. 1: 61 (1954). Crossref
  23. І. П. Бурик, Д. В. Великодний, Л. В. Однодворець та ін., ФХТТ, 7, № 2: 241 (2006).
  24. A. F. Mayadas and M. Shatzkes, Phys. Rev. B., 1, No. 4: 1382 (1970). Crossref
  25. S. U. Jen, T. C. Wu, and C. H. Liu, J. Magn. Magnet. Mat., 256: 54 (2003).
  26. S. U. Jen, C. C. Yu, and C. H. Liu et al., Thin Solid Films, 434: 316 (2003).
  27. С. В. Петренко, И. Е. Проценко, В. Г. Шамоня, Металлы, № 1: 180 (1989).
  28. С. В. Петренко, Электросопротивление и тензочувствительность тонких пленок металлов VA и VIA групп: Автореф. дис. … к. ф.-м. н. (Киев: Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича: 1989).
  29. И. Е. Проценко, А. Н. Чорноус, Металлофиз. новейшие технол., 16, № 12: 18 (1994).
  30. Л. В. Дехтярук, Є. О. Забіла, С. І. Проценко та ін., Металлофиз. новейшие технол., 26, № 10: 1333 (2004).
  31. С. И. Проценко, А. Н. Чорноус, Тонкие пленки в оптике и электронике (Харьков: 2002).
  32. K. Rajanna and M. M. Nayak, Mat. Sci. Eng. B., B77: 288 (2000).
  33. I. H. Kazi, P. M. Wild, T. N. Moore et al., Thin Solid Films, 433: 337 (2003).
  34. I. H. Kazi, P. M. Wild, T. N. Moore et al. , Thin Solid Films (2006) (in press).
  35. R. R. Desai, D. Lakshmimanarayana, P. B. Patel et al., Sens. Actuat. A, 121: 405 (2005).
  36. V. A. Kravchenko, V. B. Loboda, I. Yu. Protsenko et al., Functional Materials, 6, No. 5: 892 (1999).
  37. O. B. Lasyuchenko, I. Yu. Protsenko, and A. M. Chornous, Functional Materials, 6, No. 5: 880 (1999).
  38. М. Е. Щербина, Исследование размерных эффектов электрических свойств пленок легкоплавких металлов: Автореф. дис. … к.ф.-м.н. (Харьков: ХПИ: 1981).
  39. W. L. Wang, K. J. Liao, C. G. Hu et al., Sensors Axtuat. A, 108: 55 (2003).
  40. Yu. Tang, D. M. Aslam, J. Wang et al., Diam. Relat. Mater., 15: 199 (2006).
  41. A. Druzhinin, I. Ostrovskii, and N. Liakh, Mater. Sci. Semiconductor Process, 5: 193 (2005).
  42. J. Cao, Q. Wang, and H. Dai, Phys. Rev. Let., 90, No. 15: 157601-1 (2003). Crossref
  43. L. V. Dekhtyaruk, S. I. Protsenko, A. M. Chornous et al., Ukr. J. Phys., 49, No. 6: 587 (2004).
  44. А. І. Кузьменко, Структура та електрофізичні властивості двошарових плівок перехідних d-металів: Автореф. дис. … к.ф.-м.н. (Суми: СФТІ: 1993).
  45. O. Lasyuchenko, L. Odnodvoretz, and I. Protsenko, Cryst. Res. Technol., 35, No. 3: 329 (2000).
  46. I. Protsenko, L. Odnodvoretz, and A. Chornous, Металлофиз. новейшие технол., 20, No. 1: 36 (1998).
  47. С. І. Проценко, О. В. Синашенко, А. М. Чорноус, Металлофиз. новейшие технол., 27, № 12: 1621 (2005).
  48. В. В. Бібик, Т. М. Гричановська, М. Маршалек та ін., Металлофиз. новейшие технол., 28, № 6: 707 (2006).
  49. Л. В. Дехтярук, И. М. Пазуха, С. И. Проценко и др., ФТТ, 48: 1729 (2006).
  50. І. Ю. Проценко, О. В. Шовкопляс, Ю. М. Овчаренко та ін., Журнал фізичних досліджень, 2, № 1: 105 (1998).
  51. Л. В. Дехтярук, І. М. Пазуха, І. Ю. Проценко, УФЖ, 51, № 7: 729 (2006).
  52. О. А. Білоус, І. Ю. Проценко, А. М. Чорноус, ФХТТ, 4, № 1: 48 (2003).
  53. Д. В. Великодный, С. И. Проценко, Материалы ІІ Международной научной конференции «Современные информационные системы. Проблемы и тенденции развития (Харьков–Туапсе: ХНУРЕ: 2007).
  54. G.-F. Wang, X.-Q. Feng, S.-W. Yu et al., Mater. Sci. Eng. A, 363: 1 (2003).
  55. P. J. M.Janssen, Th. H. de Keijser, and M. G. D. Geers, Mater. Sci. Eng. A, 419: 238 (2006).
  56. G. Simons, Ch. Weippert, J. Dual et al., Mater. Sci. Eng. A, 416: 290 (2006).
  57. D. Son, J.-H. Jeong, and D. Kwon, Thin Solid Films, 437: 182 (2003).
  58. D. Son, J.-J. Kim, and T. W. Lim, Scripta Mater., 50: 1265 (2004).
  59. S. U. Jen and T. C. Wu, Thin Solid Films, 492: 166 (2005).
  60. З. Рузга, Электрические термометры сопротивления (Москва–Ленинград: Госэнергоиздат: 1961).
  61. Н. П. Клокова, В. Ф. Лукашик, В. М. Воробьева и др., Тензодатчики для экспериментальных исследований (Москва: Машиностроение: 1972).
  62. Сопряжение датчиков и устройства ввода данных с компьютерами IBM PC (Ред. У. Томпкинс, Дж. Уэбстерн) (Москва: Мир: 1992).
  63. G. R. Witt, Thin Solid Films, 22: 133 (1974).
  64. І. Ю. Проценко, Технологія та фізика тонких металевих плівок (Суми: СумДУ: 2000).
  65. С. І. Проценко, ФХТТ, 3, № 3: 401 (2002).
  66. C. R. Tеllier, J. Mater. Sci., 20, No. 6: 1901 (1985).
  67. H. Chiriac, M. Urse, F. Rusu et al., Sens. Actuat. A, 76: 376 (1999).
  68. O. Abe, Y. Taketa, M. Haradome et al., Rev. Sci. Instrum., 59, No. 8: 1394 (1988).
  69. M. Hrovat, D. Belavic, and Z. Samardzija, J. Europ. Ceram. Soc., 21: 2001 (2001).
  70. S. Tankiewicz, B. Morten, M. Prudenziati et al., Sens. Actuat. A, 95: 39 (2001).
  71. D. Li, Z. Lu, and S. Zhou, Sens. Actuat. A, 109: 68 (2003).
  72. B. Fu and L. Gao, Scripta Mater., 55: 521 (2006).
  73. M. I. Aliyev, A. A. Khalilova, D. H. Arasly et al., Appl. Phys. A, 79: 2075 (2004).
  74. B. W. Licznerski, Int. J. Electronics, 73, No. 5: 919 (1992).
  75. E. Broitman and R. Zimmerman, Thin Solid Films, 317: 440 (1998).
  76. D. P. Wang, F. Y. Biga, A. Zaslavsky et al., J. Appl. Phys., 98, 086107 (2005). Crossref
  77. L. S. Martin, L. C. Wrbanek, and G. C. Fralick, Thin Film Sensors for Surface Measurements, 1 (2001).
  78. M. A. Angadi and R. Whiting, Mater. Sci. Engin. B, 7: L1 (1990).
  79. P. Kayser, J. C. Godefroy, and L. Leca, Sens. Actuat. A, 37–38: 328 (1993).
  80. G. Schultes, M. Schmitt, D. Goettel et al., Sens. Actuat. A., 126: 287 (2006).
  81. K. Arshak and R. Perrem, Sens. Actuat. A, 36: 73 (1993).
  82. Т. М. Гричановська, В. А. Соломаха, А. М. Чорноус, Матеріали І науково-технічної конференції з міжнародною участю «Матеріали електронної техніки та сучасні інформаційні технології» (Кременчук: ІЕНТ: 2004).
  83. O. J. Gregory, Q. Luo, J. M. Bienkiewicz et al., Thin Solid Films, 405: 263 (2002).
  84. A. Arshak, K. Arshak, D. Morris et al., Sens. Actuat. A, 122: 242 (2005).
  85. J. Li, J. P. Longtin, S. Tankiewicz et al., Sens. Actuat. A (2006) (in press); www.sciencedirect.com.
  86. D. J. Lichtenwalner, A. E. Hydrick, and A. I. Kingon, Sens. Actuat. A (2006) (in press); www.sciencedirect.com.
  87. M. Hrovat, D. Belavic, Z. Samardzija et al., J. Mater. Sci., 36: 2679 (2001).
  88. M. Hrovat, A. Bencan, D. Belavic et al., Sens. Actuat. A, 103: 341 (2003).
  89. S. Dohn, J. Kjelstrup-Hansen, D. N. Madsen et al., Ultramicroscopy, 105: 209 (2005).
  90. G. Cao, X. Chen, and J. W. Kysar, Рhys. Rev. B, 72: 195412 (2005).
  91. D. Belavic, M. Hrovat, and M. Pavlin, J. Europ. Cer. Soc., 21: 1989 (2001).
  92. F. Loffler, C. Siewert, and C. Ascher, Sur. Coatings Technol., 174: 1287 (2003).
  93. R. J. Stephen, K. Rajanna, V. Dhar et al., IEEE Sens. J., 4, No. 3: 373 (2004).
  94. A. B. Amor, T. Budde, and H. H. Gatzen, Sens. Actuat. A, 129: 41 (2006).
  95. M. Deguchi, N. Hase, M. Kitabatake et al., Diamond Relat. Mater., 6: 367 (1997).
  96. P. Gluche, M. Adamschik, V. Vescan et al., Diamond Relat. Mater., 7: 779 (1998).
  97. G. Schultes, P. Frey, D. Gottele et al., Diamond Relat. Mater., 15: 80 (2006).

© 2013–2018 «ИМФ НАН Украины»