Исследование физических процессов при электретировании диэлектрических пленок в плазме газового разряда и разработка электретных датчиков

Лабутин, Александр Валериевич

Исследование физических процессов при электретировании диэлектрических пленок в плазме газового разряда и разработка электретных датчиков тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Лабутин, Александр Валериевич АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Рязань МЕСТО ЗАЩИТЫ

2000 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.10 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Исследование физических процессов при электретировании диэлектрических пленок в плазме газового разряда и разработка электретных датчиков»

Автореферат диссертации на тему "Исследование физических процессов при электретировании диэлектрических пленок в плазме газового разряда и разработка электретных датчиков"

На правах рукописи

I I ¡3 V/ (-»

Лабутин Александр Валериевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ЭЛЕКТРЕТИРОВАНИИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК В ПЛАЗМЕ ГАЗОВОГО РАЗРЯДА И РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРЕТНЫХ ДАТЧИКОВ

Специальность 01.04.10 — Физика полупроводников и диэлектриков

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Рязань 2000

Работа выполнена в Рязанской государственной радиотехнической академии

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор

С. П. Вихров

Научный консультант: кандидат технических наук, доцент

В. Н. Тимофеев

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

A. С. Арефьев

кандидат технических наук, профессор

B. А. Филиков

Ведущая организация: ОАО Рязанский завод металло-

керамических приборов, г. Рязань

Защита состоится "¿7" 2000 г. в часов

на заседании диссертационного совета Д 063.92.02 в Рязанской государственной радиотехнической академии по адресу: 391000, г. Рязань, ГСП, ул. Гагарина, 59/1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Рязанской государственной радиотехнической академии.

Автореферат разослан " 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

Г)

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Электреты нашли широкое применение в электронике, промышленности, биологии и медицине в качестве источников внешнего постоянного электрического ноля для различных устройств. Потребность в создании электретов с заданными параметрами, необходимость прогнозирования и контроля этих параметров при изготовлении и эксплуатации делают важным исследование структуры заряда, условий его формирования и релаксации. Знание физических процессов, происходящих в электретах, позволяет прогнозировать стабильность заряда электрета, контролировать параметры элемента в процессе его изготовления и эксплуатации, обеспечивать оптимизацию приборов, выполненных на их основе.

Теории, существующие на данный момент, не дают описания всей совокупности процессов, протекающих в электретах, полученных различными методами и на базе различных материалов. Большинство из них разработано в предположении существования электрического поля исключительно внутри электрета, что справедливо только для короткозамкнутых или заземленных образцов. Реально практически все устройства на основе электретов работают но принципу создания постоянного электрического поля в окружающем пространстве. Таким образом, существующие модели лишь частично применимы для реально эксплуатируемых структур. В ряде случаев для объяснения процессов в тонкопленочных электретах из ненолярных диэлектриков использовалась барьерная физическая модель. Однако эта модель не рассматривала изменение постоянной времени релаксации заряда во времени и не учитывала экранировки гомозаряда положительными ионами атмосферы. Оставался открытым вопрос о природе и расположении положительного пространственного заряда, компенсирующего внедренный гомозаряд.

Основной вопрос, решаемый при разработке и эксплуатации электретных преобразователей, — вопрос их временной стабильности. Достичь улучшения

параметров получаемых электретов можно применением в качестве инжектирующего электрода плазмы тлеющего разряда. Соответственно, требуется исследование физических процессов, происходящих при электретировании на границе плазма—диэлектрик.

Все вышеперечисленное определяет актуальность настоящей работы, посвященной исследованию формирования и релаксации заряда электрета.

Цель работы

Развитие модели процессов накопления и релаксации электронного гомо-заряда в тонких пленках политетрафторэтилена с учетом реальной структуры материала и определение путей повышения величины и стабильности гомоза-ряда пленочных электретов, получаемых в плазме тлеющего разряда.

Постановка задачи

1. Провести анализ механизмов образования и релаксации гомозаряда с позиций известных моделей электретного состояния в тонких пленках.

2. Рассмотреть процесс образования гомозаряда в тонких пленках неполярных диэлектриков с позиций теории взаимодействия низкотемпературной плазмы газового разряда и поверхности твердого тела.

3. Разработать установку для экспрессного метода электретирования тонких диэлектрических пленок в низкотемпературной плазме газового разряда и исследовать влияние режимов обработки в плазме (величина разрядного тока, уровень вакуума, напряжение тянущего поля, время электретирования) на параметры заряда.

4. Экспериментально подтвердить активационно-дрейфовый характер релаксации гомозаряда сопоставлением результатов компьютерного моделирования с данными исследований изотермического спада заряда.

5. Разработать электретный датчик к устройству для исследования проходимости бронхов акустическим методом.

Научная новизна работы

1. Развита физическая модель тонкопленочного электрета из неполярного диэлектрика, построенная с учетом существования на поверхности политетрафторэтилена дипольных участков молекул. Модель позволяет объяснить отсутствие быстрого спада гомозаряда и показывает природу и расположение положительного пространственного заряда, компенсирующего внедренный шмозаряд.

2. Экспериментально показано образование новых ловушек в процессе элек-третирования. Образование новых ловушек в процессе электретирования подтверждается ростом плотности поверхностного заряда на 60 % при увеличении напряжения тянущего поля с 500 до 2000 В.

3. Развита активационно-дрейфовая модель релаксации гомозаряда. Предлагается рассматривать процесс релаксации как активацию электронов с ловушек и их последующий вынос через поверхность, в отличие от ранее предлагавшегося рассмотрения их дрейфа в объеме материала.

4. Впервые в активационно-дрейфовой модели предлагается рассматривать процесс выноса носителей в самосогласованном электрическом поле, величина которого определяется накопленным гомозарядом в каждый момент времени.

5 Проведено математическое моделирование процесса изотермического спада релаксации гомозаряда с учетом актинационно-дрейфового механизма его релаксации. Результаты моделирования согласуются с практическими результатами с погрешностью до 7 %.

Практическая ценность работы 1. Разработана установка для экспрессного изготовления элекгретных мембран в плазме тлеющего разряда. Установка позволяет одновременно электретировать до восьми образцов; напряжение на разрядном промежутке 1—10 кВ; давление в разрядном промежутке 10":—10'1 мм рт. ст.; диапазон разрядных токов 0,1 — 10 мА (в зависимости от напряжения на разрядном промежутке и уровня вакуума); потенциал на управляющем электроде относительно анода 0,2—3 кВ. Установка отличается от аналогов большей компактностью, возможностью исполь-

зовать набор кассет для электретирования мембран различной формы и размеров. Для круглых образцов диаметр мембран составляет 8 и 12 мм.

2. Исследовано влияние режимов формирования заряда при электретировании в плазме тлеющего разряда. Полученные данные позволили выбрать режим, обеспечивающий получение заряда с высокой величиной поверхностной плотности заряда до 1,2-10"3 Кл-м"2. Достигнутое значение поверхностной плотности заряда выше на 30 % по сравнению с получаемым на кафедре ранее.

3. В рамках развития активационно-дрейфовой модели рассчитано «время жизни» электрета и проведено математическое моделирование релаксации заряда, что дает возможность оценивать и прогнозировать стабильность тонкопленочных электретов на основе неполярных диэлектриков в эксплуатируемых устройствах.

4. Разработано устройство для исследования вентиляционной функции легких акустическим методом с электретным датчиком в качестве активного элемента. Устройство позволяет проводить автоматизированную оценку состояния бронхов путем анализа амплитудно-временных и спектральных характеристик форсированного выдоха.

Реализация результатов работы

1. Разработанный макет прибора внедрен в лабораторный практикум для студентов специальности 190500.

2. Прибор проходит тестирование в пульмонологическом отделении областной клинической больницы г. Рязани.

Положения, выносимые на защиту 1. Заряд электрета, получаемого в тлеющем разряде, имеет многослойное строение. Электроны захватываются приповерхностным слоем диэлектрика на изначально существующие и созданные при электретировании ловушки. Гомо-заряд экранируется положительной областью пространственного заряда (ОПЗ) в объеме материала и положительными ионами внешней среды с образованием

динамически равновесной системы ОПЗ—гомозаряд—дипольный слой— ионный слой.

2. В процессе электретирования в плазме тлеющего разряда происходит образование диполей на поверхности политетрафторэтилена. Плотность поверхно-. стного заряда зависит от режимов изготовления, что объясняется увеличением концентрации создаваемых при злектретировании ловушек.

3. Релаксация гомозаряда в неполярных диэлектриках определяется термоактивацией электронов с ловушек, их последующим выносом на поверхность диэлектрика в самосогласованном поле электрета. Время ре;гаксации определяется произведением величин, обратных вероятностям процессов активации носителей и их дрейфа.

4. Разработана установка для исследования вентиляционнной функции легких на базе электретного датчика. Установка позволяет оценить вентиляционную функцию легких путем анализа акустических характеристик форсированного выдоха. Рабочий частотный диапазон датчика 20—2000 Гц, чувствительность 5 мВ/'Па, неравномерность частотной характеристики не более 5 дБ, время обработки сигнала устройством 3—10 с.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на 2-й научно-практической конференции «Человек—Экология—Здоровье» и Всероссийской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов «Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы» в 1997 г. Результаты, положенные в основу диссертации, опубликованы в восьми работах.

Объем и структура диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка цитируемой литературы, включающего 109 наименований. Диссертация содержит 119 страниц печатного текста и 37 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проведен аналитический обзор литературы. Приведены общие сведения об электретах, используемых материалах и методах изготовления. Проанализированы существующие теории электретного состояния в твердых диэлектриках, рассмотрена молекулярная структура политетрафторэтилена и его физико-химические свойства, даны основы взаимодействия низкотемпературной плазмы тлеющего разряда с поверхностью данного полимера. Показывается, что на поверхности и в приповерхностном объеме политетрафторэтилена существуют дипольные участки молекул, а в результате взаимодействия низкотемпературной плазмы с полимером происходит модификация свойств поверхности, внедрение электронов в вещество, образование дефектов и закрепление носителей заряда на ловушки.

Во второй главе дано развитие физической барьерной модели электрета. Модель объясняет процессы образования и релаксации гомозаряда в неполярном диэлектрике с учетом молекулярного строения материала. Также дано развитие и активационно-дрейфовой модели релаксации гомозаряда. ¥///// / / ////// Л 1 При электретировании диэлектри-

® © ® 00 О °

° 0 © . ...

О в О © — 2 ческих пленок в плазме тлеющего разря-Е о

@ © О да электроны увлекаются полем катод—

У Л V 3 анод в направлении электретируемых ^ ^ ^^ ^ ^_л образцов и адсорбируются их поверхно-

стью (рис. 1). Процесс накопления длит-5 ся до тех пор, пока электроны не созда-

/////////////

^ дут противополе, достаточное для пре-

Рис. 1. Процесс образования гомоза- кращения осаждения зарядов. В поле ад-

ряда в политетрафторэтилене ,

г -г г сорбированных отрицательных частиц

1 — катод, 2 — плазма, 3 — кольце-

катод, 2 — плазма, 3 — кольцевой анод, 4 — поверхностные дипо- происходит разворот поверхностных дали, 5 — электретируемый образец, 6 полей) способствующий дальнейшему

накоплению и удержанию заряда

(рис. 2).

— управляющий электрод

Этот заряд нестабилен и быстро V / / //У///////-7-Л

~ ©

исчезает после прекращения разряда.

0 © ® О

Созданием в пленке внутреннего элек- © трического поля, направленного в сторо- К Л ну плазмы, реализуются условия для ® дрейфа электронов в объем диэлектрика и захвата их на ловушки в материале.

При подаче на управляющий электрод положительного напряжения вслед-

-3—о

Е ©

О О ©

////////////Tb

Рис. 2

ствие резкого различия в значениях электропроводности ионизированного газа и материала диэлектрической стенки почти все напряжение оказывается приложенным к диэлектрику. В диэлектрической пленке создается сильное электрическое поле, которое начинает действовать на диполи и адсорбированные электроны (рис. 3)

Под воздействием поля происхо- У ////////////-7-Л

дит упругая деформация связей в молекулярных цепочках в приповерхностном

Е © ©

а О © © ©

_\~J /-ч _" . _ .

ооъеме диэлектрика, что вызывает появ- Y А п q ° q Q \/~Л ленис новых приповерхностных лову- о е <=, © © 0

шек. Кроме того, в процессе электрета- I © © - © - © "7v " © " ©^ рования происходит постоянная бомбардировка поверхности образца электронами и ионами, приводящая к образованию новых центров захвата. Взаимодей- Рис, 3 ствие плазмы с политетрафторэтиленом приводит к разрыву связей углеродного скелета С - С в местах выхода боковых участков цепи на поверхность с образованием двойных связей и групп вида = CF - CF3, - CF2 - CF3, что приводит к росту концентрации дипольных участков молекул на поверхности. Размер ди-польных фрагментов молекул в политетрафторэтилене составляет 15—20 А.

Осевшие на поверхность электроны под действием управляющего поля затягиваются в приповерхностный объем диэлектрика и закрепляются на изначально существующих и вновь образованных в процессе электретирования ловушках, освобождая поверхность для дальнейшей адсорбции частиц.

Поскольку суммарное электрическое поле на поверхности образца складывается из поля, приложенного к управляющему электроду, и антипараллельного поля, создаваемого инжектированным зарядом, по достижении равенства между их абсолютными величинами накопление заряда в диэлектрической пленке прекратится.

После выключения управляющего потенциала в объеме диэлектрика и на его поверхности начинаются процессы релаксации заряда. Причинами релаксации реальных зарядов в электрете могут быть как внутренние явления (омическая проводимость, диффузия и дрейф избыточных зарядов), так и внешние процессы (осаждение на поверхность электрета ионов). Процесс проводимости сводится к движению собствешшх свободных положительных и отрицательных носителей заряда в поле электрета. Заряды, инжектированные внутрь материала, испытывают дрейф в созданном ими же поле. В большинстве случаев при описании внутренней релаксации приходится учитывать и токи проводимости, и токи самого инжектированного заряда. Внешние процессы вызваны действием существующего вне электрета электрического поля, притягивающего из окружающей среды ионы, компенсирующие гомозаряд. Внешнее электрическое поле притягивает также и полярные частицы, например молекулы воды. Эти молекулы не вызывают внешней релаксации, но способствуют ускорению процессов внутренней релаксации. Кроме того, в отсутствие экранировки образцов может оказаться весьма значительной внешняя релаксация заряда, обусловленная осаждением ионов.

Инжектированные электроны, закрепленные в приповерхностном слое Шубиной до 300 А, создают область сильного электрического ноля. Созданная в зоне инжектированного заряда об-

+ опз +

Рис. 4

ласть сильного электрического поля вызывает дрейф свободных носителей заряда. Перераспределение концентрации свободных носителей заряда в объеме диэлектрика приводит к образованию в его объеме области пространственного заряда (ОПЗ) положительной полярности (рис. 4).

Ширина ОПЗ, требуемая для экранирования внедренного гомозаряда, на несколько порядков превышает толщину электретируемой пленки, и заряда ОПЗ явно недостаточно, чтобы скомпенсировать заряд инжектированных электронов. Таким образом, частичная экранировка гомозаряда слоем положительной ОПЗ

сопровождается практически полным обеднением пленки свободными носителями заряда.

Тогда под действием внутреннего поля вновь начинают переориентиро-вывагься дипольные участки. Молекулярное движение диполей и их новое расположение способствуют выталкиванию с поверхности слабо закрепленных отрицательно заряженных частиц. Переориентация диполей под влиянием инжектированного тмозаряда приводит также к тому, что к поверхности притягиваются положительные ионы внешней среды. Происходит рекомбинация части ионов с электронами, оставшимися непосредственно на поверхности, что приводит к быстрому начальному спаду заряда. Другая часть ионов удерживается вблизи поверхности диэлектрической пленки ориентированными диполями, экранируя поле внедренного заряда.

Экранирующий слой

Поскольку в окружающем про-

+ опз +

странстве существуют и отрицательные носители заряда, они притягиваются к слою положительных ионов и рекомби-

Рис. 5

нируют с ними, что вновь вызывает по-

явление внешнего электрического поля, наводимого диполями, и приток новых ионов из окружающего пространства. С одной стороны, диполи удерживают положительные ионы вблизи поверхности диэлектрика, а с другой — препятствуют их проникновению в приповерхностный объем, следовательно, образуется динамически равновесная система ОПЗ—гомозаряд—дипольный слой— положительный экран (рис. 5).

Согласно предлагаемому строению заряда, спад гомозаряда при отсутствии подвижного положительного заряда в образце происходит следующим образом: сначала электроны термически активируются с уровней захвата, а затем испытывают дрейф в сильном поле электрета и выносятся или на ближайшую поверхность или через объем. В соответствии с расположением в пленке внедренного заряда создаваемое им электрическое поле сосредоточено преимущественно в приповерхностной области образца, поэтому основной дрейф активированных носителей заряда будет происходить в направлении ближайшей поверхности диэлектрика.

Суммарное изменение величины поверхностной плотности гомозаряда во времени представляется суперпозицией релаксационных процессов разрядки всех центров захвата и выражается как

Здесь а1, т, — поверхностная плотность заряда и время его релаксации для г'-го центра захвата (фиксированной по значению энергии ловушки).

Время релаксации такого активационно-дрейфового процесса для тонких диэлектриков можно определить из выражения:

АЬ т = — ехр цЕ

где Д£ — значение пространственной глубины залегания заряда, ц — подвижность носителей участвующих в дрейфе, Е — напряженность шля в пленке, Е, — энергия активации электрона с ловушки.

Предэкспоненциальный множитель определяет время пролета электрона через барьер, второй обратно пропорционален вероятности термической активации носителя. Величина напряженности электрического поля электрета связана с величиной удерживаемого заряда, изменяющейся в процессе релаксации. В этом случае постоянная релаксации гомозаряда т является функцией времени, что должно приводить к более сложному виду экспоненциальной зависимости ст(г). Связать величину гомозаряда и время его релаксации можно на основе следующей системы выражений

Данная система позволяет учитывать релаксацию гомозаряда в самосогласованном электрическом поле.

В третьей главе приведены описания экспериментальных методик и разработанных систем для получения электретов в плазме тлеющего разряда и исследования их параметров.

На основе анализа результатов исследований по накоплению гомозаряда в пленках политетрафторэтилена (ПТФЭ) был предложен режим электретирова-ния в плазме тлеющего разряда, при котором достигается максимальная эффективная плотность поверхностного заряда (1,2'10"5 Кл-м""). Процесс электретиро-вания требуется проводить 3 раза в следующих условиях: давлегше в рабочей камере 3-10"2 мм рт. ст., величина тока разряда 2 мА, напряжение тянущего поля 1,5 хВ, время электретирования в каждом цикле 1 минута.

При анализе полученных пиков ТСД установлена связь между структурой внедренного гомозаряда и молекулярным строением полимера.

Первый пик ТСД при 340 К совпадает с пиком, соответствующим процессам релаксации в кристаллической фазе политетрафторэтилена при 343 К. При кристаллическом переходе в политетрафторэтилене выше 303 К происходит увеличение межцепного расстояния между молекулами. Нарушение плотности упаковки и согласованности колебаний соседних звеньев молекулярной цепи ведет к освобождению зарядов с ловушек.

Второй (максимальный) пик токов ТСД проявляется при температуре 391 К, близкой к температуре перехода стекло—резина (396 К). В этом случае процесс освобождения носит двойственный характер, отражающий как термическое возбуждение электронов из ловушек, так и разрушение самих ловушек возникающим сильным молекулярным движением.

Температура третьего пика (440 К) соответствует пику Р-релаксации, связанному с потерями в аморфной фазе полимера. Увеличение тянущего поля приводит к росту амплитуды и расширению данного пика ТСД, что связано с вовлечением новых дипольных групп в аморфных участках политетрафторэтилена в процесс захвата заряда.

Подтверждением образования диполей в процессе электретирования и их участия в процессе релаксации служит вид кривых токов ТСД, снимаемых после электризации. При электретироваюш в плазме газового разряда на спектрах токов ТСД наблюдается ряд максимумов одной полярности. Однако после проведения термоочистки пиков появляется слабый аномальный максимум, присущий гетерозаряду. Аномальный максимум проявляется только после термоочистки пика наибольшей плотности гомозаряда. Следовательно, ориентация диполей, ответственных за инверсию тока, удерживается захваченным зарядом.

Было проведено математическое моделирование процесса изотермической релаксации. В соответствии с данными термостимулированной разрядки зависимость поверхностной плотности разряда представлялась как суперпозиция трех экспонент, наложенных друг на друга. Сравнение экспериментальных и расчетных зависимостей показало, что различие результатов не превышает 7 %.

В четвертой главе разработано устройство для исследования вентиляционной функции легких методом трахеофонографии, предназначенное для съема, . отображения и анализа "информации с автоматизированной выдачей заключения. В качестве первичного преобразователя используется специально разработанный электрстный датчик.

Для создания помекозащищенного датчика была разработана конструкция с плотным обжатием кабеля в месте крепления в корпусе, причем корпус выполнен из материала со скоростью распространения колебаний в нем выше, чем в материале оболочки кабеля. Также было принято решение делать корпус преобразователя по типу стетоскопической головки, без применения фонендо-скопической мембраны, поскольку мембрана вносит нелинейности, проявляющиеся в виде обертонов, не имеющихся в исходном звуковом сигнале.

Датчик обладает следующими техническими характеристиками: рабочая полоса частот 20—2000 Гц; чувствительность на частоте 1000 Гц не хуже 5 мВ Па"1; неравномерность частотной характеристики в диапазоне 20—2000 Гц не более 5 дБ; характеристика направленности — ненаправленный; мощность потребления согласующего каскада 5 мВт; диаметр 0,025 м; высота 0,015 м; вес без соединительного провода 50 г.

Регистрируемый датчиком первичный сигнал подвергается предварительной обработке, оцифровывается и сохраняется на жестком диске компьютера в виде промежуточного файла. Далее из сигнала автоматически выделяются информативные параметры (длительность процесса форсированного выдоха, время нарастания импульса выдоха до максимального значения и время спада, области максимальной плотности частотного спектра). По результатам анализа временной и спектральной характеристик делается вывод о состоянии дыхательной системы пациента. Итога обследования накапливаются в базе данных. Результатом работы подсистемы автоматического анализа является формализованное описание, по которому экспертная система на основе базы статистических моделей и диалога с оператором распознает заболевание. Диагноз, поставленный

экспертной системой, представляется в виде текстовой информации на естественном языке с использованием медицинской терминологии. Диагноз может быть отредактирован врачом и подготовлен для хранения в архиве и использования в выходных документах. Введенная информация после предварительной автоматической обработки подготавливается для хранения в архиве. Различные типы данных, поставленный диагноз, пояснения врача, общая информация о пациенте связываются между собой и сохраняются в рабочей базе данных как единый информационный блок. Обращение к элементу базы приводит к демонстрации всех заключенных в нем типов данных. Для обслуживания устройства и обработки данных разработан пакет программ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Развита физическая модель тонкопленочного электрета из неполярного диэлектрика, построенная с учетом существования на поверхности ПТФЭ диполь-ных участков молекул. Модель объясняет происхождение ловушек, показывает природу и расположение положительного пространственного заряда, компенсирующего внедренный гомозаряд. Также модель объясняет физические процессы, на которых основан ряд методов ускоренной стабилизации гомозаряда.

2. Развита активационно-дрейфовая модель релаксации гомозаряда. Предлагается рассматривать процесс релаксации как активацию электронов с ловушек и их последующий вынос через поверхность, в отличие от ранее предлагавшегося рассмотрения их дрейфа в объеме материала. Впервые предлагается рассматривать процесс выноса носителей не в электрическом поле постоянной напряженности, а в самосогласованном электрическом поле, величина которого определяется накопленным гомозарядом в каждый момент времени.

3. Проведены исследования влияния режимов электретирования в тлеющем разряде на параметры электретов. Выбраны следующие режимы электретирования пленок ПТФЭ, обеспечивающие накопление в диэлектрических образцах предельной величины гомозаряда (1,2-10"3 Кл-м'2) без разрушения образца: 3 цикла электретирования, давление в рабочей камере /? = 3 • 10~2 ммрт. ст, ток

разряда /? = 2 мА, напряжение управляющего поля Uy = 1500 В, время элек-третирования в каждом цикле 1 мин.

4. Показано, что процесс электретирования в плазме газового разряда состоит из двух этапов: осаждения электронов из плазмы на поверхность образца и их затягивания в приповерхностный объем с последующим закреплением на ловушках, изначально существующих в материале и создаваемых в результате взаимодействия плазмы с поверхностью мембраны.

5. Показано, что повторная обработка образцов в плазме тлеющего разряда приводит к увеличению поверхностной плотности захваченного заряда на 60 % за счет появления новых ловушек в материале.

6. Исследована структура заряда электрета в пленках ПТФЭ, полученного в плазме газового разряда с помощью метода ТСД и определены усредненные значения энергии активации уровней захвата, составляющие Ей = 0,43 эВ, Е,2 = 0,68 эВ, Е,з = 0,78 эВ. Увеличение напряженности тянущего поля до

цредпробшшых значений (2000 В) при злектретировании ведет к увеличению накопленного заряда и сдвшу высокотемпературного максимума тока ТСД в сторону больших температур.

7. Проведено математическое моделирование изотермического распада гомо-заряда при 300 К. Найденные энергии £,,=0,44эВ, Еп = 0,63 эВ, -С,, = 0,82 эВ показали хорош)то сходимость (с погрешностью в пределах 7 %) с результатами, полученными при исследовании токов ТСД.

8. Разработано устройство для исследования проходимости бронхов методом трахеофонмрафии на базе ПЭВМ IBM PC/AT. В устройстве используется специально разработанный электретный датчик. Преобразователь отличается от аналогов большей чувствительностью (5 мВ-Па"') в сочетании с повышенной помехоустойчивостью. Время анализа данных составляет 3—10 с. Результаты обследований накапливаются в базах данных, что позволяет уточнять математические модели, применяемые при анализе.

Публикации по теме диссертации

1. Лабутин А. В., Шемонаев Н. В, Прибор для определения проходимости бронхов акустическим методом // Физика полупроводников и микроэлектроника: Межвуз. сб. /РГРТА. Рязань, 1997. С. 52—54.

2. Лабутин А. В. Диагностирование отклонений бронхиальной проходимости акустическим методом // Материалы 2-й научно-практической конференции «Человек—Экология—Здоровье». РГРТА. Рязань, 1997. С. 99—103.

3. Вихров С. П., Лабутин А. В., Шемонаев Н. В. Прибор для изучения бронхиальной проходимости акустическим методом // Тез. докл. Всероссийской науч.-техн. конференции студентов, молодых ученых и специалистов «Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы БИОМЕДСИСТЕМЫ—97». РГРТА. Рязань, 1997. С. 61—62.

4. Биофизика: Мгтод. указ. к л. р. / С. П. Вихров, В. В. Гудзев, А. В. Лабутин, Ю. А. Туркин. РГРТА. Рязань, 1998. 60 с.

5. Лабутин А. В. Автоматизированная система диагностики бронхиальной проходимости // Материалы 3-й научно-практической конференции «Человек—Экология—Здоровье». РГРТА. Рязань, 1999. С. 23—25.

6. Лабутин А. В. Автоматизированная система диагностики бронхиальной проходимости // Тез. докл. Всероссийской науч.-техн. конференции студентов, молодых ученых и специалистов «Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы БИОМЕДСИСТЕМЫ—99». РГРТА. Рязань, 1999. С. 31—32.

7. Лабутин А. В., Тимофеев В. Н., Шемонаев Н. В. Модель формирования заряда в пленочных электретах на основе неполярных диэлектриков // Физика полупроводников и микроэлектроника: Межвуз. сб. / РГРТА. Рязань, 2000. С. 11—15.

8. Лабутин А. В., Тимофеев В. Н., Шемонаев Н. В. Исследование влияния режимов получения электретов в плазме газового разряда на величину и структуру их заряда // Физика полупроводников и микроэлектроника: Межвуз. сб. /РГРТА. Рязань, 2000. С. 34—39.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Лабутин, Александр Валериевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ЭЛЕКТРЕТНЫЙ ЭФФЕКТ В ДИЭЛЕКТРИКАХ.

1.1. Электреты. Общие сведения.

1.2. Анализ существующих моделей электретного эффекта.

1.3. Строение и физико-химические свойства политетрафторэтилена.

1.4. Основы взаимодействия низкотемпературной плазмы с поверхностью полимеров.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ДИССЕРТАЦИИ.

ГЛАВА П. ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПЛЕНОЧНОГО ЭЛЕКТРЕТА

НА ОСНОВЕ НЕПОЛЯРНОГО ДИЭЛЕКТРИКА.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ II.

ГЛАВА Щ. ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРЕТОВ В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ

ПЛАЗМЕ.

3.1. Подготовка диэлектрических образцов к электретированию.

3.2. Установка для электретирования в плазме.

3.3. Методика измерения зарядов.

3.4. Исследование влияния режимов электретирования на параметры получаемых электретов.

3.5. Токи деполяризации пленок ПТФЭ.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ III.

ГЛАВА IV. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ ФУНКЦИИ ЛЕГКИХ.

4.1. Области применения электретных преобразователей.

4.2. Разработка устройства для анализа проходимости бронхов.

4.3. Разработка информационно-диагностического комплекса.

4.4. Разработка конструкции электретного датчика.

4.5. Разработка подсистемы ввода информации.

4.6. Разработка программы для обслуживания устройства и обработки данных.

4.7. Экспериментальные исследования.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ IV.

Введение диссертация по физике, на тему "Исследование физических процессов при электретировании диэлектрических пленок в плазме газового разряда и разработка электретных датчиков"

Электреты нашли широкое применение в электронике, промышленности, биологии и медицине в качестве источников внешнего постоянного электрического поля для различных устройств. Потребность в создании электретов с заданными параметрами, необходимость прогнозирования и контроля этих параметров при изготовлении и эксплуатации делают важным исследование структуры заряда^ условий его формирование и релаксации. Знание физики процессов позволяет проводить расчеты стабильности заряда электретов, улучшить технологию производства и оптимизировать приборы, выполненные на их основе.

Теории, существующие на данный момент^ не дают описания всей совокупности процессов, протекающих в электретах полученных различными методами и на базе различных материалов. Большинство из них разработано в предположении существования электрического поля исключительно внутри электрета, что справедливо только для короткозамкнутых или заземленных образцов. Реально практически все устройства на основе электретов работают по принципу создания постоянного электрического поля в окружающем пространстве. Таким образом, существующие модели лишь частично применимы для: реально эксплуатируемых структур. Для объяснения процессов в тонкопленочных электретах из неполярных диэлектриков в ряде случаев использовалась барьерная физическая модель. Однако, эта модель не рассматривала изменение постоянной времени релаксации заряда во времени и не учитывала экранировки гомозаряда положительными ионами атмосферы. Оставался открытым вопрос о природе и расположении положительного пространственного заряда, компенсирующего внедренный гомозаряд. Таким образом, создание физической модели, наиболее полно отражающей процессы накопления и релаксации гомозаряда в неполярном диэлектрике, является актуальной задачей.

Целью диссертации является: развитие модели процессов накопления и релаксации электронного гомозаряда в тонких пленках политетрафторэтилена

ПТФЭ) с учетом физической структуры материала и определение путей повышения величины и стабильности гомозаряда пленочных электретов, получаемых в плазме тлеющего разряда. Научная новизна работы,

2. Экспериментально показано образование новых ловушек в процессе электретирования. Образование новых ловушек в процессе электретирования подтверждается увеличением плотности поверхностного заряда на 60% при увеличении напряжения тянущего поля с 500 до 2000 В.

4. Впервые в активациошю-дрейфовой модели предлагается рассматривать процесс выноса носителей в самосогласованном электрическом поле, величина которого определяется накопленным гомозарядом в каждый момент времени.

5. Проведено математическое моделирование процесса изотермического спада релаксации гомозаряда с учетом активационно-дрейфового механизма его релаксации. Результаты моделирования согласуются с практическими результатами с погрешностью до 7%.

Положения, выносимые на защиту. 1. Заряд электрета получаемого в тлеющем разряде имеет многослойное строение. Электроны захватываются пршюверхностным слоем диэлектрика на изначально существующие и созданные при электретировании ловушки.

Гомозаряд экранируется положительным ОПЗ в объеме материала и положительными ионамй внешней среды с образованием динамически равновесной системы ОПЗ—гомозаряд—дипольный слой—положительный экран.

2. В процессе электретирования в плазме тлеющего разряда происходит образование диполей на поверхности ПТФЭ. Плотность поверхностного заряда зависит от режимов изготовления, что объясняется увеличением концентрации создаваемых при электретировании ловушек.

3. Релаксация гомозаряда в неполярных диэлектриках определяется термоактивацией электронов с ловушек, их последующим выносом на поверхность диэлектрика в самосогласованном поле электрета. Время релаксации определяется произведением величин обратных вероятностям процессов активации носителей и их дрейфа.

4. Разработана установка для исследования вентиляционной функции легких на базе электретного датчика. Установка позволяет оценить вентиляционную функцию легких путем анализа акустических характеристик форсированного выдоха. Рабочий частотный диапазон датчика 20—2000 Гц, чувствительность на частоте 1000 Гц 5 мВ/Па, время обработки сигнала 3—10 с.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на 2-ой научно-практической конференции «Человек—Экология—Здоровье» и всероссийской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов «Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы» в 1997 г. Результаты положенные в основу диссертации опубликованы в восьми работах. Разработанный прибор внедрен в лабораторный практикум для студентов специальности 190500.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка литературы.

Заключение диссертации по теме "Физика полупроводников"

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Развита физическая модель тонкопленочного электрета из неполярного диэлектрика, построенная с учетом существования на поверхности политетрафторэтилена дипольных участков молекул. Модель объясняет природу ловушек, показывает природу и расположение положительного пространственного заряда^ компенсирующего внедренный гомозаряд. Также модель объясняет физические процессы, на которых основан ряд методов ускоренной стабилизации гомозаряда.

3. Проведены исследования влияния режимов электретирования в тлеющем разряде на параметры электретов. Выбраны следующие режимы электретирования пленок ПТФЭ, обеспечивающие накопление в диэлектрических образцах предельной величины гомозаряда (1,1 -10"3 Кл-м"2) без разрушения образца: 3 цикла электретирования, давление в рабочей камере р = 3-10 ммрт. ст., ток разряда 1р — 2 мА, напряжение управляющего поля иу = 1500 В, время электретирования: в каждом цикле 1 мин.

5. Показано, что повторная обработка образцов в плазме тлеющего разряда приводит к увеличению поверхностной плотности захваченного заряда на 60% за счет появления новых ловушек в материале.

Еа = 0,68 эВ, Etз = 0,78 эВ. Увеличение напряженности тянущего поля до предпробивных значений (2000 В) при электретировании ведет к увеличению накопленного заряда и сдвигу высокотемпературного максимума тока ТСД в сторону больших температур.

7. Проведено математическое моделирование изотермического распада гомозаряда при 300 К. Найденные энергии Ел =0,44 эВ, Еа =0,63 эВ, Е1Ъ = 0,82 эВ показали хорошую сходимость (с погрешностью в пределах 7%) с результатами, полученными при исследовании токов ТСД.

8. Разработано устройство для исследования проходимости бронхов методом трахеофонографии на базе ПЭВМ IBM РС/АТ. В устройстве используется специально разработанный электретный датчик. Преобразователь отличается от аналогов большей чувствительностью (5 мВ-Па"1) и сниженной неравномерностью частотной характеристики, в сочетании с повышенной помехоустойчивостью. Время анализа данных составляет 3— 10 с. Результаты обследований накапливаются в базах данных, что позволяет уточнять математические модели применяемые при анализе.

В заключение выражаю признательность научному руководителю д. ф-м. н., профессору Вихрову Сергею Павловичу и научному консультанту к. т. н. Тимофееву Владимиру Николаевичу за научное руководство и помощь при выполнении данной работы, благодарность сотрудникам кафедры Микроэлектроники за внимание к работе и непосредственное участие в ее выполнении.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата технических наук, Лабутин, Александр Валериевич, Рязань

1. Браун В. Диэлектрики: Пер. с англ. / Под ред. В. А. Чуешсова. — М.: Изд-во иностранной литературы, 1961. — 326 с.

2. Губкин А. Н. Электреты. — М.: Изд-во. АН СССР, 1961. — 140 с.

3. Мяздриков О. А., МанойловВ. Е. Электреты. — М.: Гос. энерг. изд-во, 1962, —99 с.

4. Wintle Н. J. Introduction to electrets // J. of Acoustical Society of America. 1973. V. 53. №6. P. 1578—1588.

5. Khare M. L, Bhatnaqar С. B. A Hypothesis to Explain Observed Characteristics of Charge Density in Magnetoelectrets // Indian Journ. of Pure and Applied Physics. 1970. V. 8. № 11. P. 700—703.

6. Фридкин В. M., Желудев И. С. Фотоэлектреты и электрофотографический процесс. — М.: Изд-во АН СССР, 1960. — 247 с.

7. Фридкин В. М., Желудев И. С. О фотоэлектретном и термоэлектретном состояниях в монокристаллах серы // Изв. АН СССР. Сер. «Физическая». 1958. Т. XXII. № 3. С. 352—358.

8. Ковальский Н. П., Янишевский В. С. Кинетика фотоэлектретного состояния в фоточувствительных пироэлектриках // Республиканский межведомственный науч.-техн. сбор. «Физическая электроника» — Львов: Изд-во «Свит», 1990. С. 116—123

9. Кузьмин Р. Н. Возникновение устойчивой внутренней поляризации в фотоэлекгрете // Известия вузов MB ССО и СССР. Физика. 1987. № 5. С. 58—61.

10. Панченко Т. В., Карпова Л. М. Фото- и термоэлектретные эффекты в кристаллах Bij2Si02o, легированных ионами Со и Мп // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. по физике твердых диэлектриков «ДИЭЛЕКТРИКИ—97». Санкт-Петербург. 1997. С. 119—120.С. 113—115.

11. Влияние УФ-излучения на поверхностный заряд анодоэлектретов / С. И. Наймушина, Л. А. Зудова, А. И Зудов., В. А. Стерхов // Межвуз. сб. М.: Изд-е МИЭМ, 1979. С.130—137.

12. Федосов С. Н., Сергеева А. Е., Мотылинская М. М. Переходные фототоки при облучении заряженных пленок политетрафторэтилена // Изв. вузов МВ и ССО СССР. Физика. 1987. №9. С. 16—19.

13. Лущейкин Г. А. Полимерные электреты. — М.; Изд-во «Химия», 1984. — 180 с.

14. Локальная неоднородность заряжения поверхности диэлектриков / В. А. Клюев, В. А. Кузнецов, А. Г. Липсон, Е. С Ревина., А. М. Саков, Ю. П. Топоров // Письма в ЖТФ. 1994. Том 20. Вып. 17. С. 19—23.

15. Процессы релаксации заряда свежеобразованной поверхности момнокристалла фтористого лития / Д. М. Саков, А. Г. Липсон, В. А. Кузнецов, В. А. Клюев, Ю. П. Топоров // Межвуз. сб. науч. тр. «Материалы радиоэлектроники». — МИРЭА, М., 1986. — С. 33—44.

16. Никольский А. В., Козаков А. Т. Спекты аномальной электронной эмиссии и поляризационные явления в монокристалле магнитониобата свинца // ФТТ. 1997. Т. 39. Вып. 8. С, 1446—1451.

17. Электреты: Пер. с англ. / Под ред. Г. Сесслера. — М.:Мир, 1983. — 487 с.

18. Радиационные эффекты в полимерах / А. В. Ванников, В. К. Матвеев,

19. B. П. Сичкарь, А. П. Тютнев. — М.: Наука, 1982. — 270 с.

20. Электрические явления при облучении полимеров. / А. В. Ванников, Г. С. Мингалев, В. С. Саенко, А. П. Тютнев. — М.: Атомиздат, 1987. — 87 с.

21. Громов В. В. Электрический заряд в облученных материалах. — М.: Энергоиздат, 1982.— 111 с.

22. Боев С. Г. О способности диэлектриков накапливать электрический заряд при облучении ускоренными электронами // ЖТФ. 1984. Т. 54. Вып. 12.1. C. 2403—2404.

23. Боев С. Г., Падерин В. А. Электризация диэлектриков при инжекции легких ионов // Межвуз. сб. науч. тр. «Материалы радиоэлектроники». — МИРЭА, М„ 1986. — С. 22—28.

24. Боев С. Г., Падерин В. А. Накопление заряда в диэлектриках при облучении протонами // Изв. вузов MB ССО и СССР. Физика. 1987. № 5. С. 75—79.

25. Сергеев А. И., Ягушкин Н. И. Перенос и накопление заряда в диэлектриках при облучении ионным пучком // Изв. вузов. Физика. 1988. № 8. С. 20—25.

26. Рогальский Ю. К., ЯловецА. П. Исследование формирования поля объемного заряда в диэлектриках при электронном облучении // Изв. вузов. Физика. 1992. № 1 С. 35—40.

27. Куликов В. Д., ЛисюкЕ. В. Моделирование процесса заряжения диэлектриков при электронном облучении с помощью электрических цепей //ЖТФ. 1993. Т. 63. № 7. С. 74—86.

28. Архипов В. И., Перова И. А. «Вспышечная» кинетика радиационного заряжения в неупорядоченных диэлектриках // ФТП. 1993. Т. 27. Вып. 4. С. 682—687.

29. Владыкина Т. Н., Дерягин Б. В., Топоров Ю. П. К вопросу о влиянии шероховатости поверхности на трибоэлектризацию диэлектриков // Поверхность. Физика, химия, механика. 1989. № 9. С. 149—151.

30. Губкин А. Н., Гамилова Т. П. Электретные свойства фторполимера Ф-10 // Электретные поля и электретные свойства диэлектриков // Сб. трудов МИЭМ. Москва. 1989. С. 51—56.

31. Corona charging electrets. Models and results / Leal Ferreita G. F., Figueitedo M. T. // IEEE Trans. Elec. In. sul. 1992. V. 27. № 4. P. 719—738.

32. Oliveira O. N., Leal Ferreira G. F. Electron transport in corona charged 127 mOm teflon-FEP with saturable deep traps. // Appl. Phys. 1987. V. 42. № 3. P. 213— 217.

33. Stark W. Surface potential homogeneity of corona charged FEP and PVDF electrets // J. Electrostatics. 1990. V. 25. № 3. P. 277—285.

34. Закржевский В. И. Электризованные диэлектрики и их применение // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. по физике твердых диэлектриков «ДИЭЛЕКТРИКИ—97». Санкт-Петербург. 1997. С. 99—101.

35. Tonkonogov М. P. Dielectric spectroscopy of hydrogen-bonded crystals, and proton relaxation // Uspekhi Fizicheskikh Nauk. 1998. V. 41. № 1. P. 25—48.

36. Gross B. Experiments On Elektrets. II «Physical Review». 1944. V. 66. P. 26— 28.

37. Губкин А. Н.,Сканави Г. И. Получение и свойства новых электретов из неорганических диэлектриков. 11 Изв. АН СССР. Сер. «Физическая». 1958. Т. 22. №3. С.ЗЗО—342.

38. Губкин А. Н. Электреты: электретный эффект в твердых диэлектриках. — М.: «Наука», 1978. — 192с.

39. Богородицкий Н. П., Таирова Д. А., Сорокин В. С. Роль свободных носителей заряда в образовании электретного состояния в поликристаллических диэлектриках // ФТТ. 1964. Т. 6. Вып. 8. С.2301— 2306.

40. Поздняков А. А., Судтанаев Р. М., Киселев В. И. Феноменологическая теория поляризации диэлектриков. // Изв. вузов. Физика. 1992. № 1. С. 44— 48.

41. Козловский В. X. Электронная неустойчивость^ электропроводность и электретный эффект в диэлектриках // Изв. вузов. Физика. 1994. Т. 37. Вып. 4. С. 20—26

42. Койков С. Н., РымшаВ.П. Теоретический анализ дрейфа подвижных носителей заряда в диэлектрических пленках при блокирующих электродах в квазистатическом приближении // Изв. вузов. Физика. 1981. № 9. С.78— 81.

43. Койков С. Н., РымшаВ.П. Оценка параметров дрейфа ионов в диэлектрических пленках по динамическим вольт-амперным характеристикам // Изв. вузов. Физика. 1984. № 1. С.87—94.

44. Сопоставление результатов теоретического анализа и экспериментального исследования динамических вольт-амперных характеристик / М. Э. Борисова, О. В. Галюков, С. Н. Койков, В. П. Рымша // Изв. вузов. Физика. 1984. №11. С.47—55.

45. Борисова М. Э., Галюков О. В., Койков С. Н. Миграционная поляризация в полимерах и максимумы тока динамических вольт-амперных характеристик // Изв. вузов. Физика. 1988. № 8. С. 29—34.

46. Борисова М. Э., Галюков О. В., Койков С. Н. Накопление, релаксация гетерозаряда и эффекты нелинейного переноса в полимерных пленках // Изв. вузов. Физика. 1994. № 4. С. 15—19.

47. Исследование гомозаряда в полимерных пленках / П. Т. Орешкин, В. Н. Тимофеев, Б. К. Старченков, М. И. Емелин, А. В. Воскресенский // Изв. вузов. Физика. 1973. № 6. С. 57—61.

48. Моос Е. Н., Тимофеев В. Н., Емелин М. И. Расчет процесса электритрования неполярных пленочных диэлектриков в газовом разряде // Сб. тр. МИЭМ «Электретный эффект и электрическая релаксация в твердых жиэлектриках». — М., 1976. С. 46—51.

49. Моос Е. Н., Тимофеев В. Н., Емелин М. И. Образование электретного состояния в диэлектрике под воздействием плазмы газового разряда // Сб. тр. МИЭМ «Электретный эффект и электрическая релаксация в твердых жиэлектриках». — М., 1976. С. 51—57.

50. Орешкин П. Т., Старченков Б. К., Андреева Л. П. О миграционной поляризации в диэлектриках и полупроводниках // Изв. вузов. Физика. 1970. № 5. С.13—16.

51. Тимофеев В. Н., ШемонаевН. В. Определение времени «жизни» гомозаряда на основе барьерной модели // Физика полупроводников и микроэлектроника: Межвуз. сб. науч. тр. Рязань, 1995. С. 56—-59.

52. Электретный эффект и его применение: Учеб. пособие / В. Н. Тимофеев, Н. В. Шемонаев; Рязан. гос. радиотехн. акад.; Рязань, 1996. — 40 с.

53. Волькенштейн М. В. Конфигурационная статистика полимерных цепей. — М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1959. — 466 с.

54. Фторполимеры: Пер. с англ. / Под ред. И. Л. Кнунянца и

55. B. А. Пономаренко. — М.: «Мир», 1975. — 448 с.

56. Николаев А. Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе. — М.-Л.: Изд-во «ХИМИЯ», 1966. — 768 с.

57. Чегодаев Д. Д., Наумова 3. К., Дунаевская И. С. Фторопласты. — Л.: Госхимиздат, 1960.—

58. Лазар М., Радо Р., КлиманН. Фторопласты: Пер. со словацкого / Под ред.

59. C. А. Яманова. — M —Л.: Изд-во «ЭНЕРГИЯ», 1965. — 304 с.

60. Rayan J. W., Baird S. L. The décomposition of teflon in high level gamma radiation / U. S. Government Res. Rep., 27, 5, 276, 1957.

61. Райзер Ю. П. Физика газового разряда: Учеб. руководство. — М.: Наука, 1987, —592 с.

62. Синкевич О. А., Стаханов И. П. Физика плазмы. Стационарные процессы в частично ионизированном газе. — М.: Высшая школа, 1991. — 191 с.

63. ОутлетР., БарбьеМ., Черемисинофф П. Технологическое применение низкотемпературной плазмы. — М.: Энергоатомиздат, 1983 — 143 с.

64. YasudaH. «Plasma for Modification of Polymers» // J. Macromol. Sei. Chem. 1976. A10. № 3. P. 383—420

65. Гриневич В. И., Максимов А. И. Применение низкотемпературной плазмы в химии / Под ред. С. С. Полака. — М.: Наука, 1981. — С. 135—169.

66. Повстугар В. И., КодоловВ. И., Михайлова С. С. Строение и свойства поверхности полимерных материалов. — М.: Изд-во «ХИМИЯ»,, 1988. — 190 с.

67. Грановский В. А. Электрический ток в газе. Установившийся ток. — М.: Изд-во «НАУКА»Д971. — 543 с.

68. АброянА. И. Физические основы электронной и ионной технологии. — М.: Знание, 1984. — 328 с.

69. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой / Под ред. Т. Бершпа — М.:3нание,1984. —.

70. Экштайн К. Компьютерное моделирование взаимодействия частиц с поверхностью твердого тела / Пер. с англ. — 1994. — 456 с.

71. Фелдман Р., Майер Д. Основы анализа поверхности и тонких пленок: Пер. с англ. / Под ред. В. В. Белошицкого— М.: Мир, 1989. — 344 с.

72. Лабутин А. В., Тимофеев В. Н., Шемонаев Н. В. Модель формирования заряда в пленочных электретах на основе неполярных диэлектриков // Межвуз. сб. науч. тр. «Физика полупроводников и микроэлектроника». — Рязань, 2000. — С. 11—15.

73. Перелыгина Т. К. Исследование природы электретного эффекта в пленках политетрафтоэтилена и разработка приборов на их основе. Дисс. канд, техн. наук. Рязань, 1975.

74. ЗбинденР. Инфракрасная спектроскопия высокополимеров. — М.: Мир, 1966. —

75. Волькенштейн М. В. Физика полимеров. — М.:, 1960. —

76. Скугарев А. С. Пути повышения стабильной величины плотности заряда в электретах из фторполимеров // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. по физике твердых диэлектриков «ДИЭЛЕКТРИКИ—97». Санкт-Петербург. 1997. С. 119—120.

77. Сейсян Е. Л. // Дисс. канд.техн.наук. — Л.: ЛЭТИ, 1972.

78. Федосов С. Н., Сергеева А. Е. // Тез. докл. н.-т. конф. «Электреты и их применение в радиотехнике и электронике». — М., 1988. — С. 4—5.

79. Тимофеев В. Н. Исследование электретного эффекта в полимерных пленках при поляризации в плазме газового разряда // Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Рязань, 1973. 198 с.

80. Шемонаев Н. В. Релаксационные процессы в электретных пленках политетрафторэтилена и стабилизация параметров приборов на их основе // Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Рязань, 1997.124 с.

81. Боев С. Г., Лучников А. П., Падерин В. А. Релаксация объемного заряда в радиоэлектретах из политетрафторэтилена // Межвуз. сб. науч. тр. «Материалы радиоэлектроники». — МИРЭА, М., 1986. — С. 29—32.

82. Бойцов В. Г., Рычков А. А. Определение механизма релаксации заряда в неполярных диэлектриках // ЖТФ. 1985. Т. 55. Вып. 5. С.881—886.

83. FanjeauO., MaryD. and Malee D. A note on charge recombination in low density polyethylene under a moderate ac 50 Hz field // J. Phys. D: Appl. Phys. 2000 33 L61—L64.

84. РеминаЛ. В. Разработка и исследование электретных преобразователей. Диссертация канд. техн. наук. — М., 1975.

85. Алехин Ю. С., Липаев С. М., Лучников А. П. Акустостимулированная релаксация заряда в полимерных электретах // Межвуз. сб. науч. тр. «Материалы радиоэлектроники». — МИРЭА^ М., 1986. — С. 89—96.

86. Бойцов В. Г., Рычков А. А., Швец В. В. Формирование глубоких поверхностных ловушек для носителей заряда во фторполимерных пленках // ЖТФ. 1986. Т. 56. Вып. 11. С. 2265—2267.

87. Влияние диэлектрических жидкостей на электретные свойства фторопласта-4 и лавсана / А. Н. Губкин, Т. П. Гамилова, В. А. Оглоблин, 3. Г. Михневич, JI. М. Пискалов // Межвуз. сб. науч. тр. «Материалы радиоэлектроники». — МИРЭА, М., 1986. — С. 45—49.

88. Губкин А. Н., Гамилова Т. П. Электронно-дырочная дипольная поляризация в электретах из фторопластов // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. по физике твердых диэлектриков «ДИЭЛЕКТРИКИ—97». Санкт-Петербург. 1997. С. 95—96.

89. ЛабутинА. В., Тимофеев В. Н., Шемонаев Н. В. Исследование влияния режимов получения электретов в плазме газового разряда на величину и структуру их заряда // Межвуз. сб. науч. тр. «Физика полупроводников и микроэлектроника». — Рязань, 2000. — С. 34—39.

90. Гороховатский Ю. А., Бордовский Г. А. Термоактивационная токовая спектроскопия высокоомных полупроводников и диэлектриков. — М.: Изд-во «НАУКА», 1991. — 248 с.

91. АхматовА. А., Беляков В. И. Моноэлектреты и их применение в электроаккустических преобразователях // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. по физике твердых диэлектриков «ДИЭЛЕКТРИКИ—97». Санкт-Петербург. 1997. С. 84—85.

92. Yasufusa Tada. Electret Motor Having Rotor Employing Plastic Substrate // Jpn. J. Appl. Phys. Vol.33(1994) 1394 Part 1, No. ЗА.

93. Yasufusa Tada. Reviewing the Forces of Electret Motors by Applying Maxwell Stress Tensor and Delta Function // Jpn. J. Appl. Phys. Vol.34(1995) 1595 Part 1, No. 3.

94. ЕфашкинГ. В. Закономерности формирования приповерхностных полей электретов и создание на их основе принципиально новых устройств. У/ Дисс. на соискание уч. степ, д.т.н. — М.: МИЭМ, 1986. — 428 с.

95. Классификационный подход в прогнозировании тяжести течения бронхиальной астмы / В. М. Провоторов, С. И. Кузнецов, В. А. Чурюмов, С. А. Копылов // Медицинская техника, 1997. № 3. С. 7—10.

96. Анохин М. И., Сергеев В. Н., Доманский В. Л. Коррекция дыхания при лечении бронхиальной астмы методом биологической обратной связи // Медицинская техника, 1996. № 1. С. 26—29.

97. Злыдников Д. М. Бронхография. — Л.: Медгиз., 1959. — 148 с.

98. Алтыпарнаков А. М. Бронхоскопия и бронхография. М.: Медгиз., 1961. — 127 с,

99. Мажбич Б. И. Электроплетизмография легких. — Новосибирск: «Наука», 1969, — 184 с.

100. Особенности спиротахоанализатора «Эльф-Ласпек-01» / Гришин О. В., Д. Е. Грошев, А. Ю. Кузминский, В. К. Макуха, Е. Н. Невейко // Медицинская техника, 1997. № 6. С. 42—43.

101. Лабутин А. В., Шемонаев Н. В. Прибор для определения проходимости бронхов акустическим методом // Межвуз. сб. науч. тр. «Физика полупроводников и микроэлектроника». — Рязань, 1997. С. 52—54.

102. Ткачева В. А., Рогинский Р. Э. Миниатюрный электретный микрофон // Техника средств связи. Сер. «Техника проводной связи». 1977. № 3. С. 86—92.

103. Иванов А. А., Семякин Ф. В. Исследование работы емкостных микрофонов // Техника средств связи. Сер. «Техника проводной связи». 1984. № 3. С. 35—43.

104. Рогинский Р. Э., Семякин Ф. В., СобенинЯ. А. О задаче оптимального синтеза механоакустических систем микрофонов // Техника средств связи. Сер. «Техника проводной связи». 1985. № 9. С. 90—93.

105. Андреев А. А., Лещинский Л. А. Опыт разработки приборов медицинского назначения на примере электронного стетофонендоскопа // Медицинская техника, 1996. № 3. С. 13—15.

106. Новиков Ю. В., Калашников О. А., Гуляев С. Э. Разработка устройств сопряжения. — М.: «ЭКОМ», 1997. — 222 с.

107. Блейхут Р. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов // Пер. с англ. — М.: Мир, 1989. — 448 с.

108. Акимов П. С., Сенин А. И., Соленов В. И. Сигналы и их обработка в информационных системах. —М.: Радио и связь, 1994. — 256 с.

109. Утверждаю >р по учебной работе Рубцов А. В. 2000 г.1. АКТвнедрения в учебный процесс результатов диссертационной работы ЛАБУТИНА Александра Валериевича

110. Проректор по научно-исследовательской работе с ) И. В. Закурдаев

111. Зав. кафедрой микроэлектроники1. С. П. Вихров