Электрические свойства композитов NiX(NbO)X-100

К.И. Семененко, аспирант, М.А. Каширин, О.В. Стогней

Кафедра физика твердого тела

Проведено исследование электрических свойств тонкопленочных композитов Ni_x(NbO)_x-100. Образцы получены в виде тонких пленок (1-3 мкм) методом ионно-лучевого распыления составных мишеней. Приготовлена и исследована группа образцов на ситалловых подложках в интервале концентраций Ni от 5 до 54 ат. %.

П

Рис. 1. Тепературные зависимости электросопротивления композитов Ni_x(Nb₂O₅)_100-x полученные при нагреве до 923 К и последующим охлаждении.

роведено два типа измерений. Во первых, исследована зависимость электросопротивления композитов потенциометрическим методом в вакууме 4·10^-3 Па, при нагреве до температуры 923 К, с последующим охлаждением без выдержки при данной температуре. На рисунке 1 приведены зависимости электросопротивления композитов Ni_x(NbO)_x-100 от температуры, полученные по первой схеме измерений. Из анализа обратного хода зависимостей следует, что в композитах с содержанием никеля 5, 12, 22 ат. % ТКС (температурный коэффициент сопротивления) положительный, а в композитах, содержащих 40 и 56 ат. % никеля - отрицательный. Изменение знака ТКС говорит о смене механизма проводимости, преобладающего в композите [1]. Так, для композитов с содержанием никеля 5, 12, 22 ат. % характерное увеличение электросопротивления при охлаждении говорит о диэлектрическим типе проводимости. В композитах с 40,56 ат. % Ni, наблюдается снижение электросопротивляения после отжига, что характерно для материалов с металлическим типом проводимости [1].

В

Рис. 2. Тепературные зависимости электросопротивления композитов Ni_x(Nb₂O₅)_100-x от 77 до 300 К полученные при отогреве.

торой метод измерения заключался в том, что образцы охлаждались до температуры 77 К, затем электросопротивление измерялось при отогреве образцов до комнатной температуры. Полученные зависимости (рис. 2.) характерны для диэлектрических материалов, поскольку с понижением температуры сопротивление композитов увеличивается во всем интервале измеряемых температур. Поскольку температурные зависимости сопротивления, полученные для доперколяционных композитов, проявляют экспоненциальную зависимость (см. рис. 1), к ним можно применить модель Мотта для расчета плотности электронных состояний на уровне Ферми, а также модель неупругого резонасного тунелирования для расчета среднего числа локализованных состояний.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 15-02-05920).

Литература

1. Золотухин И.В. Физика наносистем: графены и гранулированные нанокомпозиты: учеб. пособие / И.В. Золотухин, О.В. Стогней. – Воронеж : ВГТУ, 2011. – 226 с.

УДК 53

Создание лабораторной установки для изучения электромагнитных колебаний

Т.Т. Хамдамов, курсант гр. 8-44, С.В. Родионов, курсант гр. 8-43,

К.Е. Иванов, курсант гр. 8-42, Е.С. Григорьев

Кафедра физики и химии (ВУНЦ ВВС «ВВА»)

Рис. 1

В работе поставлена задача создания лабораторного макета для изучения электромагнитных колебаний. Простейшей электрической колебательной системой является колебательный контур. Последовательный колебательный контур представляет собой электрическую цепь, состоящую из конденсатора ёмкостью С, катушки индуктивности L, резистора с сопротивлением R и источника переменной эдс ε, изменяющейся по гармоническому закону (рис. 1). Идеальным называется колебательный контур с R=0; в нём устанавливаются незатухающие гармонические колебания из-за отсутствия потерь запасённой в контуре электрической энергии. Вынужденными электромагнитными колебаниями называются незатухающие колебания системы под действием внешней периодической эдс, описываемые дифференциальным уравнением второго порядка:

, (1)

где q – заряд на обкладках конденсатора; ω₀ – собственная частота; R – сопротивление резистора; L – индуктивность катушки.

Явление резонанса заключается в резком возрастании амплитуды вынужденных колебаний. Резонанс наступает при приближении частоты вынужденных колебаний к резонансной частоте, которая определяется только свойствами колебательной системы. Резкое возрастание амплитуды является следствием резонанса, причина – совпадение частоты колебаний внешней эдс с собственной частотой колебательной системы:

(С₁=680 пФ, С₂=2200 пФ, R₁=400 Ом, R₂=2200 Ом, L=36 мГн)

Рис. 2. Схема

. (2)

На рис. 2 представлена схема установки (вид макета сверху). Цифрами 1-11 показано расположение клемм для подключения внешних устройств (звукового генератора и вольтметра). Преимуществами данного макета является отсутствие ключей в схеме, что позволяет обучающимся всегда точно определить, какой контур в данный момент используется и вариативность выдачи задания преподавателем. Макет лабораторной установки, выполненный из оргстекла, позволяет исследовать шесть колебательных контуров: LC₁, LC₂, R₁LC₁, R₁LC₂, R₂LC₁, R₂LC₂. Формула (2) позволяет определить резонансные частоты для контуров LC₁ и LC₂.

К примеру, рассмотрим контур LC₁. Подключив генератор к клеммам 1,11, вольтметр – к 2,5, можно построить резонансные кривые U_С1(). Активное сопротивление R₁ можно ввести в этот контур перенесением кабеля от генератора из 11 в 7 (рис. 2). По резонансным кривым получим полосу пропускания Δ на уровне U_С1рез./2, по которой определим добротность системы Q=_рез./Δ. Дополнительно можно определить коэффициент затухания =_рез./Q, волновое сопротивление =(L/C₁)^1/2, импеданс Z=(R₁²+Х²)^1/2, а также построить векторные диаграммы напряжений U_С1, U_L, U_R1: при резонансе (=_рез.), при емкостном (=0,5_рез.) и индуктивном (=2_рез.) характерах импеданса контура.

УДК 538.951