EFFECT OF TRIBOCORROSION ON THE FRICTIONAL RESISTANCE OF TITANIUM

9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері  
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 
жəне іргелі физикалық білім беру» 
______________________________________________________________________________________________________ 
 
272 
 
ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРОВАНИЯ НА ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРЕМНИЕВЫХ НА-
НОНИТЕЙ 
 
Г.К. Мусабек
1
, К.К. Диханбаев
1
, В.А. Сиваков
2
, Д. Ермухамед
1
, А.С. Курмаш
1
,  
З.А. Сулейменова
1
 
 
1
КазНУ им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан 
2
Лейбниц Институт фотонных технологий, Йена, Германия 
 
Кремниевые  нанонити  являются  одним  из  наиболее  интересных  объектов  теоретических  и 
экспериментальных  исследований  в  сфере  материаловедения  в  течение  последних 10 лет. 
Достаточно подробно изучены методы получения кремниевых нанонитей с заданной геомет-
рией [1] и их физические свойства [2]. Известно, что оптические свойства кремниевых нано-
нитей существенно отличаются от свойств объемного кремния [3]. 
Исследуемые  образцы  кремниевых  нанонитей  были  получены  методом  металл-
стимулированного химического травления подложек монокристаллического кремния р-типа, 
с  пространственной  ориентацией (100) и  удельным  сопротивлением 1-5 Ом*см,  с  полиро-
ванной  и  шлифованной  поверхностями.  Процесс  формирования  кремниевых  наноструктур 
состоял  из  трех  этапов: 1) осаждение  частиц  серебра  на  поверхность  подложки  из  водного 
раствора соли азотнокислого серебра, 2) химическое формирование нанонитей в растворе на 
основе смеси плавиковой кислоты и перекиси водорода, 3) удаление остаточных частиц се-
ребра с поверхности выращенной наноструктуры. Контроль высоты получаемых нанонитей 
осуществлялся  с  помощью  регулирования  длительности  процесса  химического  травления 
подложки. В описываемых экспериментах времена роста наноструктур изменялись в диапа-
зоне 1-3 минуты, время осаждения частиц серебра составило 30 секунд для образцов, полу-
ченных на полированных кремниевых подложках. Для образцов, полученных на шлифован-
ной  поверхности  время  осаждения  частиц  метала-катализатора  составило 2 мин  и  времена 
травления изменялись в диапазоне 10-20 мин. Высота полученных массивов кремниевых на-
нонитей измерялась с помощью СЭМ.  
Легирование образцов кремниевых наноструктурированных слоев осуществлялось пу-
тем термического отжига нанесенного жидкого легирующего состава с фосфором на поверх-
ность образца, при помощи спин коутера, частота вращения спин коутера при нанесении ле-
гирующего состава составляла 1000 об./ мин. Отжиг проводился при температурах в диапа-
зоне 900-980
0
С, в течение 15-45 минут в печи в азотной и кислородной средах. 
Исследовалось  влияние  легирования  на  отражение  кремниевых  нанонитей.  Для  этого 
были измерены спектры отражения кремниевых нанонитей до и после легирования атомами 
фосфора.  Отмечено, что  коэффициент  полного  отражения  кремниевых  наноструктур,  полу-
ченных  на  шлифованой  поверхности  в  УФ-ВИД  диапазонах  растет  почти  в 2 раза,  а  в  ИК 
диапазоне падает на более чем 40%. Для образцов, полученных на полированной поверхно-
сти, коэффициент отражения УФ-ВИД диапазонах растет почти в 4 раза, а в ИК диапазоне 
незначительно падает.  
[1] V.Sivakov, S.Christiansen // Journal of Nanoelectronics and Optoelectronics. 2012, Vol.7, 
pp. 583-590. 
[2] M.Hasan, Md.F. Hug, Z.H. Mahmood. A review on electronic and optical properties of 
silicon nanowire and its different growth techniques.SpringerPlus 2013, 2:151, p.1-9. 
[3] Gonchar K.A., Osminkina L.A., Galkin R.A., Gongalsky M.B., Marshov V.S., Timoshen-
ko V.Yu., Kulmas M.N., Solovyev V.V., Kudryavtsev A.A., Sivakov V.A. Growth // Journal of 
Nanoelectronics and Optoelectronics. 2012, Vol.7, pp. 602-606. 
 

9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері  
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 
жəне іргелі физикалық білім беру» 
______________________________________________________________________________________________________ 
 
273 
 
МОДЕЛИРОВАНИЕ НА ЭВМ РАДИАЦИОННЫХ ЯВЛЕНИЙ В КРЕМНИИ И В ДИ-
ОКСИДЕ КРЕМНИЯ 
 
А.И. Купчишин
1,2
, Т.А Шмыгалева
2
, Е.В. Шмыгалев
1 
 
1
Казахский национальный педагогический университет им. Абая, Алматы, Казахстан 
2
Казахский национальный университет им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан 
 
Проведена  работа  по  получению  наноразмерных  треков,  распределенийпо  глубине  ионов, 
потерь энергии на ионизацию при облучении Si потоком частиц различных энергийс помо-
щью пучков легких и тяжелых ионов и  разработке химической технологии травления тре-
ков.  Выполнены  исследования  радиационного  формирования  нанокластеров  в  кремнии,  а 
также в диоксиде кремния и их перестройки при облучении. Предложена физико-химическая 
модель получения наноразмерных треков с помощью пучков легких и тяжелых ионов и элек-
тронов.  Процесс  прохождения  высокоэнергетических  частиц  при  этом  происходит  по  двум 
направления: 1. Упругие  и  неупругие  взаимодействия  ионов  с  электронами  и  возбуждение 
атомов. 2. Упругие соударения налетающих и проходящих частиц непосредственно с атома-
ми  среды.  При  этом  первичные  ионы  тратят  на  этот  вид  взаимодействия  менее 1% своей 
энергии. В качестве примера, на рисунке 1 приведено распределение потерь энергии на ио-
низацию при облучении Si потоком протонов различных энергий. Все кривые имеют макси-
мум и далее убывают медленно с глубиной. 
 
1 – 50 эВ; 2 –100 эВ; 3 – 200 эВ; 4 – 300 эВ 
 
Рисунок 1 – Распределение потерь энергии на ионизацию при облучении Si потоком прото-
нов различных энергий 
 
 
 
 
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
E
n
er
gy l
o
ss,
 eV
/ang
st
ro
m
Target Depht, ang
1
2
3
4

9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері  
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 
жəне іргелі физикалық білім беру» 
______________________________________________________________________________________________________ 
 
274 
ИСПЫТАНИЕ ПЛЕНОЧНОГО ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА  
НА ПОВТОРНО-ВОЗОБНОВЛЯЕМУЮ НАГРУЗКУ 
 
А.И. Купчишин
1,2
, Б.Г. Таипова
1
, М.Н. Ниязов
1 
 
1
Казахский национальный педагогический университет им. Абая, Алматы, Казахстан 
2
Казахский национальный университет им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан 
 
Элементы конструкций и многие другие детали механизмов подвергаются динамическим на-
грузкам в виде колебаний и вибраций. При этом под колебаниями и вибрациями понимается 
повторно-переменные нагрузки различного вида. Этот вид испытания для деталей будет на-
зываться  циклической  нагрузкой,  которая  влияет  на  долговечность  и  наносит  усталые  по-
вреждения[1].  Образование  и  распространение  дефектов  в  полимерных  материалах,  заме-
няющих металлы и другие традиционные материалы, с повышением температуры облегчает-
ся из-за большого относительного влияния термически активируемых процессов [2]. Темпе-
ратуры, превышающие пятьдесят процентов температуры плавления, приводят к ползучести 
(уменьшению вязкости) материалов, что влияет на их деформационно-прочностную характе-
ристику и приводит к заметному ощущению частоты нагрузки. При частых перепадах темпе-
ратуры благодаря  возникновению термических напряжений также может произойти устало-
стное разрушение.При помощи зависимости деформационных процессов от времени и влия-
ния  окружающей  среды  определяется  влияние  частоты  циклов  нагрузки  на  долговечность 
[3].Как же будет вести себя полимер, если при испытании растяжении прекратить на опреде-
ленное  время,  а  потом  возобновить  и  продолжать  подобное  действие?  Естественно  для  ме-
таллов при остановке опыта сила перестанет меняться. Однако полимеры, в отличие от ме-
таллов, закону Гука подчиняются в малой области.В качестве материала нами был использо-
ван политетрафторэтиленовая пленка (фторопласт) толщиной (100 
0,5)  мкм, которая имела 
стандартные  параметры  длины  и  ширины.  Испытания  проводились  на  модернизированной 
разрывной  установке  на  основе  РУ-50 (разрывная  установка  с  максимальным  усилием 50 
кН).  Механические  испытания,  подобные  данному  эксперименту,  часто  определяет  ресурс 
(долговечность)  изделий  в  связи  с  повторением  циклов  «запуск – работа – останов-
ка».Выявлено,  что  в  момент  прекращения  растяжения  механическое  напряжение  начинает 
убывать. Степень уменьшения воздействующей силы пропорционально времени остановки. 
Поведение образца повторяется до его полного разрыва. Такое поведение материалов связа-
но со структурой этих материалов. Создается воображение того, что молекулы фторопласта 
были  не  готовы  к  столь  быстрому  механическому  воздействию,  но  после  остановки  имею-
щееся  напряжение  распределяется  между  молекулами  полимера.  В  строении  фторопласта 
имеется регулярность и симметрия молекулярных цепей, которые создают плотную упаков-
ку. Однако сами связи достаточно слабы. Отметим, что наряду с прочностью связи атома уг-
лерода  с  атомами  фтора  существенное  значение  имеет  размер  атома  фтора.  При  остановке 
растяжения  напряжение  политетрафторэтиленовой  пленки  начинает  уменьшаться.  Возоб-
новление нагрузки на ранее растягиваемый материал приводит к моментальному восстанов-
лению  механического  напряжения.  Циклическая  нагрузка  не  влияет  на  значение  предела 
прочности и максимальное удлинения политетрафторэтилена. 
1. Фторполимеры: пер. с англ. под ред. И.Л.Кнунянца, В.А. Пономаренко / под ред. Л. 
Уолла. –М.: Мир, 1975. – 444 с. 
2.ИстоминН.П.,  Семенов  А.П.  Антифрикционные  свойства  композиционных  материа-
лов на основе фторполимеров. –М.: Наука, 1981. – 146 с. 
3.МихайлинЮ.А.  Фторопласты // Полимерные  материалы.  Изделия.  Оборудование. 
Технологии. –2004. – № 2(57). – С.24 – 27. 
 

9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері  
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 
жəне іргелі физикалық білім беру» 
______________________________________________________________________________________________________ 
 
275 
 
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИОН-
НО-ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЛЕНОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ 
 
А. И. Купчишин
1,2
, М. Н. Ниязов
1 
 
1
Казахский национальный педагогический университет им. Абая, Алматы, Казахстан 
2
Казахский национальный университет им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан 
 
Деформация твердого тела имеет место всегда, в случае действия на него сил, независимо от 
того  покоится  ли  оно  или  находится  в  движении.  С  увеличением    величины  этих  сил  тело 
растягивается или сжимается. Расстояние между отдельными частицами увеличивается или 
уменьшается,  тело  деформируется [1]. Деформация  претерпевает  перемены  при  изменении 
только приложенных сил или нагрузок, при постоянной же  действующей силе – деформа-
ция, остается постоянной. Законы, связывающие силу и деформацию, в общем случае очень 
непросты и не только потому, что и те и другие довольно неравномерно распределены в раз-
личных частях тела, но и потому, что обычно связь между ними не ограничена однозначным 
смыслом и зависит от величины и характера изменений приложенных воздействий, структу-
ры  материала  и  других  причин. Механические  испытания  проводятся  не  только  для  метал-
лов, диэлектриков, но и для других твердых тел. Это относится и к полимерам, тканям, ком-
позитам,  веревкам  и  т.д. [2]. Механические  испытания  твердых  тел  на  ее  различные  виды 
проводятся  на  разрывных  установках.  Первые  разрывные  установки  работали  по  принципу 
гидравлического пресса. Такие установки действуют на основе закона Паскаля и до сих пор 
не потеряли своей актуальности. Однако после создания электродвигателей, установки стали 
ими оснащаться. Примером такой установки может служить и разрывная машина типа «РУ-
50». Данная установка находится в КазНПУ им. Абая и нами существенно модернизирована. 
Она имеет предельное усилие 50 кН. На данный момент на ней испытываются полимеры и 
композиты.  Модернизированная  установка  выполнена  на  основе  РУ-50  и  состоит  из  сле-
дующих частей: виброопоры, кожух, направляющая, винт, стол, захват, образец, подвижная 
траверса, датчик силоизмерителя, ограждения для винтов, неподвижнаятраверса, блок изме-
рителя силы, блок индикации, блок задания модулей, блок автоматики, кнопочная станция, 
ограничитель  хода,  графопостроитель,  блок  питания,  каркас,  устройства  соединителя,  блок 
защиты, показания динамометра (дисплей данных), датчик силы, измеритель относительного 
удлинения, кнопочный пост модернизированной установки. Модернизированная установка-
на основе РУ-50, созданная нами, предназначенна для испытания полимеров и композитов на 
их основена растяжение. Результаты показывают, что погрешность измерений составляет до 
пяти процентов. Проведена настройка модернизированной установки, отработана статистика 
испытаний.  
 
Литература 
1.  Polyamic acids and polyimides. Synthesis, transformations and structure / Ed. by M. I. 
Bessonov, V. A. Zubkov. London-Tokyo: CRC Press, 1993.  – 373p. 
2.  Пак B.M. Успехи в создании и применении композиционных материалов на основе 
полимерной  пленки  для  изоляции  вращающихся  электрических  машин//  Электротехника. 
2001. – № 6. – С. 15 – 21. 
 
 
 
 

9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері  
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 
жəне іргелі физикалық білім беру» 
______________________________________________________________________________________________________ 
276 
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛОВ,  
ОБЛУЧЕННЫХ ИОНАМИ 
А.И. Купчишин
1,2
, Т.А Шмыгалева
2
, Е.В. Шмыгалев
1
1
Казахский национальный педагогический университет им. Абая, Алматы, Казахстан 
2
Казахский национальный университет им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан 
Теоретическоеисследование  структуры  радиационных  явлений  в  материалах  проводилось  в 
двух направлениях: 1. По известной методике с использованием программы «SRIM» и 2) С 
использованием  разработанной  нами  программы  «Каскад».  Опишем  пакет  программ  (ПП)  
SRIM,  в  котором  реализуется    метод  Монте-Карло  и  «Каскад».  Данный  пакет  программ 
предназначен  для  моделирования  физических  процессов,  происходящих  при  прохождении 
частиц  через  вещество,  возникновении  каскадов  атом-атомных  соударений,  генерации  ра-
диационных дефектов при облучении материалов быстрыми протонами, альфа-частицами и 
ионами. Он состоит из следующих блоков: 1) Ion Type – выбор типа иона из таблицы Менде-
леева; 2) Ion Energy – поле ввода стартовой энергии иона (первичного атома); 3) Ion Angle 
degrees – поле ввода угла влета иона (первичного атома); 4) Completed – конечное число рас-
считываемых ионов (первичных атомов); 5) Show live data – блок вызова информации о ко-
ординатах атома;6) Plot Window – окно графиков; 7) Max Target Depth – блок ввода толщины 
мишени; 8) Collision Plots – окно вывода графиков столкновений; 9) XY-Longitudinal – блок 
визуализации  изображения  каскада  столкновений  в  координатных  осях XY; 10) XZ-
Longitudinal – блок  визуализации  изображения  каскада  столкновений  в  координатных  осях 
XZ; 11) XY-Ions Only – блок визуализации изображения каскада столкновений в координат-
ных осях XY;12) YZ-Lateral – блок визуализации изображения каскада столкновений в коор-
динатных осях YZ; 13) Background color White/Black – блок выбора цвета фона графика; 14) 
Distributions – окно распределений; 15) File – ввод названия файла данных; 16) Plot – активи-
зация  вывода  графика  соответствующего  распределения; 17) Ion Distribution – блок  вывода 
графика ионного распределения в материале;18) Ion/Recoil Distribution – блок вывода графи-
ка распределения ионнов, атомов отдачи в материале мишени; 19) Lateral Range – блок выво-
да графика поперечного распределенияионов / первичных атомов  в материале мишени; 20) 
Ionization – блок (окно) вывода графика распределения ионных потерь первичных атомов в 
материале мишени; 21) Phonons – блок (окно) вывода графика распределения фононов в ма-
териале мишени;22) Energy to Recoils – блок вывода графика распределения энергии отдачив 
материале мишени; 23) Damage Events – блок вывода графика распределения дефектов в ма-
териале  мишени; 24) Integral Sputtered – блок  вывода  графика  интегрального  распыления 
(недля модели Кинчина-Пиза); 25) Differential Ions – блок вывода графика дифференциально-
го распыления материала мишени; 26) Ion Range – кнопка вывода графика ионного распре-
деления;27) Backscattered Ions – кнопка  (окно)  вывода  графика  обратнорассеянныхионов  в 
материале  мишени; 28) Transmitted Ions – система  (окно)  вывода  графика  распределения 
прошедших (насквозь) мишень ионов; 29) Collision Details – вывод файла протокола расчета; 
30) Vacancies / Ion – окно вывода среднего количества вакансий на первичный ион (атом); 31)
Sputerring/yield – усредненное распределение энергетических потерь, приходящихся на раз-
личные компоненты гетероструктур; 32) Random Number counter – окно вывода датчика слу-
чайных  чисел.  Получено,  что  с  ростом  энергии  кривые    распределений  ионов  по  глубине 
смещаются вправо, что связано с увеличением полного пробега падающих частиц. С ростом 
атомного номера имплантированных ионов максимум распределений смещаются влево, что 
обусловлено уменьшением пробега на смещение и увеличением числа взаимодействий. Для 
выравнивания этих распределений производился электронный отжиг. 

9-ші Халықаралықғылыми конференция «Физиканыңзаманауижетістіктері 
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан, 2016 
жәнеіргеліфизикалықбілім беру» 
______________________________________________________________________________________________________ 
 
277 

жүктеу/скачать 11,53 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: