"SCIENCE AND EDUCATION IN THE MODERN WORLD: CHALLENGES OF THE XXI CENTURY" NUR-SULTAN, KAZAKHSTAN, JULY 2019 96
TlInS
2х
Se
2(1-х)
удовлетворяют основным общим требованиям полупроводниковых
тензорезисторов: - по возможности высокий коэффициент тензочувствительности;
линейная зависимость изменения сопротивления с деформацией; отсутствие гистерезиса
характеристик; минимальная чувствительность к влиянию побочных внешних
физических факторов.
Перечисленные выше параметры определяются, главным образом, свойствами
самого полупроводникового материала, хотя заметное влияние на них может оказывать
также и технология изготовления тензорезисторов.
Чтобы подчеркнуть уникальность предложенного нового материала TlInS
2х
Se
2(1-х)
,
прежде всего отметим, что их характеристики следует сопоставить с параметрами
известных и наиболее широко распространѐнных в полупроводниковой тензометрии
материалов.
Исследование кристаллов TlInS
2х
Se
2(1-х)
в этом плане привело к весьма интересным
результатам. Прежде всего, следует подчеркнуть, что на кристаллах твердых растворах
TlInS
2х
Se
2(1-х)
проявляется сильный пьезорезистивный эффект в направлении [001], что в
сочетании с их механическими, упругими, кристаллографическими и ряда других
особенностей делает их перспективными для создания новых миниатюрных
высокочувствительных медицинских приборов и надежных электромеханических
преобразователей как датчики перемещения, усилия, давления и крутящего момента др.
Особый интерес с точки зрения полупроводниковой тензометрии представляет их
кристаллическая структура. Элементарная ячейка этих соединений содержит две
самостоятельные структурные единицы, обеспечивающие для составляющих
разноименных катионов из элементов одной и той же группы различные координации,
валентные состояния и характер химических связей [4]. Эти особенности являются
причиной резкой анизотропии физических свойств данных типов полупроводников.
Цепочечное строение и особенности раскалывания их монокристаллов на нитевидные
пластинки с зеркальными гранями, являющиеся следствием резкой асимметрии
химической связи, приводят к эллипсоидальному типу изоэнергетических поверхностей
[5], следующей из реальной атомной симметрии, что делает их весьма перспективными с
точки зрения исследования тензорезистивных эффектов.
В таблице приведены результаты измерения тензометрических параметров
исследованных кристаллов. Там же для сравнения приведены характеристики других
полупроводниковых тензодатчиков. Сравнение показывает, что в монокристаллах
TlInS
2х
Se
2(1-х)
проявляется сильный пьезорезистивный эффект в направлении [001]. По
своей чувствительности к деформации кристаллы TlInS
2х
Se
2(1-х)
значительно превосходят
все известные нам в полупроводниковой тензометрии материалы. В таблице для
сравнения приведены характеристики полупроводниковых тензодатчиков на основе
монокристаллов Si‹Ni› [6], являющихся одним и из лучших на сегодняшний день.
Коэффициент тензочувствительности монокристаллов твердых растворов TlInS
2х
Se
2(1-х)
различных серий при 300 К в зависимости от степени относительной деформации (
=
ℓ
/ ℓ= (1 - 57)⸳10
-5
) варьировался от 2000 до 30300.