Розподіл електричного поля і контактні явища в широкозонних напівпровідниках і вузькозонних діелектриках

 

 

 ЗАТВЕРДЖЕНО

Наказ Міністерства освіти і науки,

молоді та спорту України

29 березня 2012 року № 384

 

Форма № Н-6.01

 

 

ЗАПОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

 

 

Кафедра мікро- та наноелектроніки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

(РОБОТА)

з дисципліни

«Матеріали електронної техніки»

 

на тему: «Розподіл електричного поля і контактні явища в широкозонних напівпровідниках і вузькозонних діелектриках»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                 Студента 2 курсу групи РТ-312

  напряму підготовки__________________

 спеціальності «Мікро та нано електроніка»

 Єркіна  Д.С.

                                                 Керівник Сніжной Г.В.

                                            канд. фіз.-мат. наук,

                                                                                    доцент кафедри мікро- та наноелектроніки

 

                                                                                                      Національна шкала ________________   

Кількість балів: __________Оцінка: ECTS _____

 

                                                                     Члени комісії          ________________  ___________________________

                                                                                                                                             (підпис)                        (прізвище та ініціали)

                                                                                                      ________________  ___________________________

                                                                                                                                              (підпис)                        (прізвище та ініціали)

                                                                                                                                ________________  ___________________________

                                                                                                                                              (підпис)                         (прізвище та ініціали

 

м.Запоріжжя

2013 рік

 

Реферат

 

Пояснювальна записка до курсового проекту має 45 сторінку, 7рисунків, 7 таблиць, 6 джерел.

Об’єкт дослідження – Bi12SiO20

Метод проектування – розрахунково - графічний.

Курсовий проект складається з двох розділів.

В першому розділі надано історичний огляд історії та походження золота. Отримання промислового золота. Розгляд властивостей золота . Застосування золота в промисловості.

У другому розділі розраховано розподіл поля та заряду в об’ємі Bi12SiO20. Також розраховано: залежність розподілу поля від координат; залежність розподілу заряду від координат. Представлено нормовані значення розподілу потенціалу, поля, заряду від координат. Розраховано кількість заряду в залежності від площі та густина заряду.

АМАЛЬГАМУВАННЯ ЦІАНУВАННЯ КОНСТАНТА МАДЕЛУНГА, ЕЛЕКТРОСТАТИЧНИЙ ВОЛЬТМЕТР, ПОТЕНЦІАЛ, НОРМУВАННЯ, ЗАРЯДОГРАМА

 

ЗМІСТ

Вступ……………………………………………………………..………………..6

1 Історія виникнення та властивості золота (Au)……………………………...7

1.1 Історія та походження назви золота (Au)………………………………..7

1.2 Поширення в природі золота (Au)………………………….………...….9

1.3 Хімічні властивості золота (Au)...………………….………………….....9

1.4 Фізичні властивості золота (Au)……………………………………..…11

1.5 Одержання золота (Au)………………………………………...………..12

1.6 Переваги золота (Au)…..………………………………………………...15

7. Використання в промисловості золота (Au)……………………….…...16

2 РОЗРАХУНОК РОЗПОДІЛУ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ І КОНТАКТНИХ ЯВИЩ В ОБ’ЕКТІ ДОСЛІДЖЕННЯ Bi12SiO20……………….……………....18

2.1 Об’ект дослідження Bi12SiO20……………………………………...........18

2.2 Експерементальна установка для методу потенційного зонду ……....20

2.3 Обчислення розподілу поля та заряду в об’ємі Bi12SiO20……………..22

2.4Нормований графік……………………………………………………....25

2.5 Розрахунок накопичуваного заряду в досліджуваному матеріалі……26

ВИСНОВКИ…………………………………………………………………….30

Додаток А……………………………………………………………………….31

Додаток B……………………………………………………………………….32

Додаток C……………………………………………………………………….34

Додаток D……………………………………………………………………….35

Додаток E………………………………………………….……………………36

Додаток F…………………………………………………………………….….37

Додаток G…………………………………………………………………….…38

Додаток H…………………………………………………………………….…39

Додаток I………………………………………………………………….…….42

Додаток J………………………………………………………………………..44

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ ………………………………………………………..45

 

ВСТУП

 

До шляхетних металів належать найбільш хімічно стійкі метали :золото , срібло, платина , паладій . Вони зустрічаються в природі в вигляді самородків та в різноманітних рудах . В результаті металургійної , хімічної та електролітичної переробки можливо отримати метали дуже високої чистоти:

золото– 99,998%; срібло– 99,999%; платина– 99,9998%;паладій– 99,94%

Золото – блискучий метал жовтого кольору , володіючий високою пластичністю . Ліміт міцності при розтягуванні золотої проволки складає  150 МПа , відносне видовження при розриві рівня 40%.

В електронній техніці золото використовують як контактний матеріал , матеріал для корозійно-стїйких покриттів резонаторів СВЧ , внутрішніх поверхонь волноводів . Вагомою перевагою золота чк контактного матеріалу є  його стійкість до створення сірнистих та окислених плівок в атмосферних умовах як при кімнатній температурі , так і при підігріві . Тонкі плівки золота застосовуються в якості напівпрозорих електродів в фоторезисторах та напівпровідникових фотоелементах , а також в якості контактних поверхонь в плівкових мікросхемах . В останньому випадку через погану адгезію до дцелектричних підложок плівки золота наносять зазвичай з адгезійним підшарком ( частіше хром) . В контактах золота с алюмінієм відбувається поступове утворення ряда інтерметалічних з`єднань , котрі володіють підвищеними питомим опром та хрупкістю.

 .

 

1 Історія виникнення та властивості золота (Au)

 

1.1 Історія та походження назви золота (Au)

 

Золото(англ. Gold, франц. Оr, йому. Gold) - один з семи металів старовини. Зазвичай вважають, що золото було першим металом, з яким познайомилася людина ще в епоху кам'яного століття завдяки його поширенню в самородному стані. Особливі властивості золота - тяжкість, блиск, неокислюваність, ковкість, тягуча - пояснюють, чому його стали використовувати з самих прадавніх часів головним чином для виготовлення прикрас і частково - зброї. Золоті предмети різного призначення знайдені археологами в культурних шарах, що відносяться до IV і навіть V тисячоліттю до н.е., тобто до епохи неоліту. У III і II тисячоліттях до н. э. золото вже було широко поширене в Єгипті, Месопотамії, Індії, Китаї, з глибокої старовини воно було відоме в якості дорогоцінного металу народам американського і європейського континентів. Золото, з якого зроблені прадавні прикраси, нечисто, в нім містяться значні домішки срібла, міді і інших металів. Лише у VI ст. до н. э. у Єгипті з'явилося чи Ефіопія старовини). Звідси сталося і древньо єгипетська назва золота - нуб(Nub). У Месопотамії здобич золота в широкому масштабі велася вже в II тисячолітті до н. э. Вавілонська назва золота -- хурэ - шу(hurasu) має приблизну схожість із старогрецьким словом(хризос), яке зустрічається в усіх прадавніх літературних пам'ятниках. Можливо, це слово походить від назви місцевості, звідки могло поступати золото. Давньоіндійське ayas(золото) пізніше вживалося на інших мовах для позначення міді, що, можливо, служить вказівкою на поширення в давнину підробного золота. З прадавніх часів золото зіставлялося з сонцем, називалося сонячним металом або просто сонцем(Sol). У єгипетській елліністичній літературі і у алхіміків символ золота - гурток з точкою посередині, тобто такий же, як і символ сонця. Іноді в грецькій алхімічній літературі зустрічається символ у вигляді гуртка із зображенням пов'язаного з ним променя.

Золото як найбільш у зв'язку з чим виникли способи виготовлення золотоподібних сплавів на основі міді. Ці способи отримали широкий розвиток і поширення і послужили основою виникнення алхімії. Головною метою алхіміків було знайти способи перетворення(трансмутації) неблагородних металів в золото і срібло. Європейські алхіміки, йдучи слідами арабських, розробили теорію " досконалого" або навіть " наддосконалого" золота, добавка якого до неблагородного металу перетворює останній на золото. У алхімічній літературі зустрічається безліч назв золота, зазвичай зашифрованих : зарас(zaras), трікор(tricor), сіль(Sol), сонце(Sonir), секур(secur), сениор(senior) і т. д. Частина з них має арабське походження, наприклад al - bahag(радість), hiti(котячий послід), ras(голова, принцип), su'a(промінь), diya(світло), alam(світ).

Латинська(етруське) назва золота аурум(Aurum, древніший ausom) означає " жовте". Слово це добре зіставляється з давньоримським aurora або ausosa (уранішня зоря на литовському - geltas, на слов'янському - золото, на фінському - kulda. У деяких сибірських народів золото називається алтун, у древніх персів - zarania(чи zar), що зіставляється з давньоіндійським hyrania(частіше, правда, що відноситься до срібла) і старогрецьким(небеса). Осібно коштує вірменська назва золота - оски. Слов'янське золото, або золотий, вживане з прадавніх часів, поза сумнівом, пов'язане(усупереч Шредеру) з прадавнім індоєвропейським Sol(сонце), ймовірно, так само як середньоєвропейське Gold(gelb) з грецьким(сонце).

Така різноманітність назв золота свідчить про повсюдне знайомство з ним різних древніх на пологів і племен і про перехрещення різноплемінних назв. Похідні назви з'єднань золото, вживане нині, походить від латинського aurum, росіянина " золото" і грецький.

 

1.2 Поширення  в природі золота (Au)

 

Середній вміст золота в земній корі становить 4,3 • 10 -7% за масою. У магмі і магматичних породах золото розсіяно, але з гарячих вод в земній корі утворюються гідротермальні родовища золота, що мають важливе промислове значення (кварцові золотоносні жили тощо) У природі золото в основному знаходиться у вільному (самородному) стані і лише дуже рідко утворює мінерали з селеном, телуром, сурми, вісмуту. Пірит та інші сульфіди часто містять домішки золота, що отримують при переробці мідних, поліметалічних та інших руд.

У біосфері золото мігрує в комплексі з органічними сполуками і механічним шляхом у річкових суспензії. Один літр морської і річкової води містить близько 4.10-9 г золота. На ділянках золоторудних родовищ підземні води містять приблизно 10-6 г/л золота. Воно мігрує в грунтах і звідти потрапляє в рослини, які концентрують золото - хвощі, кукурудза. Руйнування ендогенних родовищ золота призводить до утворення розсипів золота, що мають промислове значення. Золото добувають в 41 країні; його основні запаси зосереджені в Росії, ПАР і Канаді.

 

1.3 Фізичні  властивості золота (Au)

 

Щільність золота 19,32 г/см3 . Тут ми вказали щільність хімічно чистого золота, але, оскільки в природі таке не зустрічається, його " природна" щільність залежно від кількості домішок може складати від 15-16 до 18-19 г/см3. Літровий бутель заповнена золотим піском має масу близько 16 кг По щільності золото розташовується на другому місці після платини(21,5 г/см3 )

Золото дуже м'який метал(і знову-таки не найм'якший, свинець і олово, наприклад, ще м'якше). Чисте золото дряпається нігтем. М'якість завжди робила золото дуже зручним для обробки матеріалом. Але в теж час вона ніколи не доставляла радості власникам золотих прикрас, які легко дряпаються, втрачають свій блиск і привабливість. Тому при виготовленні ювелірних виробів в золото додають для фортеці інші метали, зазвичай мідь або срібло.

Золото дуже ковкий і тягучо, що, звичайно, є результатом його м'якості.

Золото дуже легко стирається, перетворюючись на щонайтонший пил. Золото - хороший провідник тепла і електричного струму. Температура плавлення золота 1063 ОС, воно має велику летючість, яка зростає при підвищенні температури.

Модуль пружності золота 79 х 103 Па, а межа міцності при розриві залежно від способу його попередньої обробки(що відпалює, лите і так далі) коливається від 100 до 140 Па. Найбільшу міцність при розриві має золотий дріт, протягнутий в холодному стані.

Самородне золото, що має домішки срібла і міді, істотно відрізняється від штучних сплавів з цими ж металами. Сплав має однорідну структуру, яка утворюється в результаті твердіння розплавленої суміші металів. Самородний метал з'являється в результаті кристалізації з водних розчинів.

У чистому вигляді золото має красивий солом'яно-жовтий колір з сильним металевим блиском. У природі золото в чистому вигляді не зустрічається, а метали-домішки(передусім мідь і срібло) надають йому різні кольори і відтінки - від Домішка паладію забарвлює золото у білий колір("біле" золото).

Колір золота також залежить від толщены шматка металу і його агрегатного стану. Тому дуже тонка золота пластинка має на просвіт зелений колір. Також зелений колір має розплавлене золото. У депресивному стані золото зазвичай рубінового або темно-фіолетового кольору.

Іноді самородне золото буває покрито плівкою оксидів заліза. В цьому випадку колір його може бути найзвичайнішим - брудно-бурим, коричневим, а то і майже чорним. В деяких випадках це можуть бути найдрібніші частки порожньої породи, втиснуті в поверхню золотины. Така " сорочка" заважає розрізняти золото і утрудняє його обробку - амальгамування або ціанування.