тепловая стойкость

Давая краткую характеристику материаловедческого базиса, отметим, что при создании микросистем фактически выделяют две группы материалов:

• «конструкционные» (стекло, монокристаллический, поликристаллический, пористый кремний, диоксид и нитрид кремния, полиимид, вольфрам, никель, медь, золото, алмазоподобный углерод), использующиеся для формирования несущих конструкций, проводников, смазки;

• «активные-умные» (никель/титан, пермалой, кварц, окись цинка, пьезокерамика, материалы группы А3В5, А4Вв), выполняющие за счет электростатических, электромеханических, пьезоэлектрических, магнитных, оптических явлений и эффекта памяти формы функции источников движения, механизмов передачи движения, сенсорных и активирующих сред.

При создании микросистем различного функционального назначения на основе композиций разнородных материалов должны учитываться следующие критерии:

• кристаллохимическая совместимость;

• термомеханическая совместимость;

• тепловая стойкость (допустимая тепловая нагрузка, учитывающая температуру Дебая, точку Кюри, а для полупроводников и температуру перехода в состояние, когда концентрация собственных носителей заряда близка к примесной; тепловую стойкость также характеризует способность вещества отдавать энергию в окружающую среду за счет теплопроводности, а при высоких температурах и за счет теплоизлучения);

• электрическая стойкость;

• механическая стойкость;

• механическая усталость.

Мировой стереотип изготовления MЭMС (наиболее развитого направления в области микросистемной техники) основан на широком использовании кремния — дешевого и доступного материала. Однако ясно, что в ближайшие пять лет не произойдет реального скачка в сфере интеграции кремниевой микромеханики и технологии устройств обработки информации на кремний (КМОП-схемы). Наибольшее значение имеют гибридные системы, в которых наряду с кремнием и другими полупроводниковыми материалами используются полимеры, керамика, металлы. В классической микроэлектромеханике, ориентированной на базовые кремниевые микротехнологии в настоящее время господствует структура «кремний на диоксиде кремния». Микросистемы представляют собой сложные гетерогенные композиции, требующие сочетания совокупности разнородных материалов. Учитывая возможные особенности их функционирования (высокие температуры, агрессивные среды, радиация), несомненный интерес в качестве базовой материаловедческой среды представляет композиция «карбид кремния — нитрид алюминия». Данная композиция (рис. 1.1) сочетает в себе два широкозонных материала, один из которых — нитрид алюминия — является ярко выраженным диэлектриком (6,2 эВ) и обладает хорошими пьезоэлектрическими свойствами, а другой — карбид кремния (3,0 эВ) — широкозонный полупроводник. Оба материала оптически активны, в том числе в ультрафиолетовой области спектра, имеют высокую теплопроводность и температуру Дебая, характеризующую стойкость материала к внешним воздействиям (термическим,

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector