КУРСОВАЯ РАБОТА НА ТЕМУ

«ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВНОСТИ РЕЗИСТИВНОГО МАТЕРИАЛА (Ag₂Se)_x∙(Cu₂Se)_(1-x)∙(As₂Se₃)∙(GeSe)₂, где 0,6≤х≤0,95»

Курсовая работа
студентки 4 курса
Зайковой В.Е.

 

Научный руководитель
Рягин Ю.И.

 

Екатеринбург
2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………………………..………3

Основная часть………………………………………………………………………………………4

Выводы………………………………………………………………………………………………6

Список литературы………………………………………………………………………………….7

 

ВВЕДЕНИЕ

Цель работы заключается в оценке перспективности нового резистивного материала, разработанного в Институте естественных наук Уральского Федерального Университета на кафедре физики низких температур. Данный материал отвечает эмпирической формуле , где 0,6≤ х ≤ 0,95.

Предметом исследования будут физико-химические свойства перспективного материала и его стоимость.

Объектом исследования является сам резистивный материал , где 0,6≤ х ≤ 0,95, являющийся стеклообразным ионным проводником.

Гипотеза исследования:

резистивный материал , где 0,6≤ х ≤ 0,95 может быть широко применим в перспективной электронной технике, прежде всего в космической технике и в средствах безопасности АЭС.

 

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

На базе кафедры физики низких температур Уральского Федерального Университета были проведены исследования перспективного резистивного материала , где 0,6≤ х ≤ 0,95, при постоянной разности потенциалов.

Работа была разделена на этапы:

1) Проведение экспериментов для выявления физико-химических свойств материала

2) Используя результаты экспериментов, сравнить данный материал с другими известными резистивными материалами.

3) Провести расчёт себестоимости материала.

Были измерены изменения силы электрического тока, электрического сопротивления, удельного сопротивления от времени, так же найдены времена релаксации и поляризации. Дополнительно рассмотрены результаты исследований данного материала, проведённые в 2010 году, где помимо зависимости от времени измерялись зависимость физических характеристик от температуры, частоты и давления.

По итогам работы была подготовлена заявка на патент на изобретение, для составления которой проведено сравнение данного материала с другими перспективными материалами. В результате выявлен самый близкий по свойствам и формуле материал, который также разработан на кафедре физики низких температур ИЕН УрФУ. В результате сравнения выявлена заметная разница характеристик, например, электрическое сопротивление оказалось больше на два порядка.

В итоге была сформирована рабочая аналитическая гипотеза: резистивный материал , где 0,6≤ х ≤ 0,95 станет широко применимым в микроэлектронной технике.

Помимо выбранной рабочей аналитической гипотезы выдвигались и другие, например, что данный материал никогда не выйдет за стены лабораторий ИЕН или что данный материал будет применим только в устройствах, работающих при низких температурах. Но выбор пал на гипотезу о широкой применимости рассмотренного материала в микроэлектронной технике.

Для построения и оценки аналитической гипотезы был использован метод «pro & contra».

Метод «pro & contra».

Метод также называют методом построения баланса противоположных мнений. Часто этот метод используется, когда рабочая гипотеза отсутствует по ряду причин, например дефицита фактов. В таких случаях построение баланса противоположных мнений даёт инициатору запроса самому сделать обобщение, показав объективность аналитика в оценке фактов и его свободную ориентацию в предметной области.

Для того, что бы собрать все «за» и «против» часто приглашают так называемую «свежую голову» - чаще всего это специалисты, непосредственно не связанные с рассматриваемой предметной областью. Делается это для внесения в обсуждение здорового скептицизма, необходимого при принятии взвешенного решения.

Также метод построения баланса противоположных мнений зачастую дополняется назначением «адвоката дьявола». Понятие «адвокат дьявола» пришло из практики работы Римско-католической церкви, когда при решении вопроса о причислении к лику святых назначался эксперт, который критически представлял все факты из жизни кандидата. Применение подобной адвокатуры при учёте противоположных мнений помогает побороть активность и безаппеляционность представителей одной из заинтересованных сторон.

Метод «pro & contra» кажется привлекательной в силу своей простоты, однако на самом деле схема построения баланса противоположных мнений нуждается в тщательном критическом разборе с привлечением специалистов, способных выполнить роли «адвокатов дьявола» или «свежих голов», либо необходимо использование метода мозговой атаки.

 

По результатам использования методом «pro & contra» относительно перспективности резистивного материала , где 0,6≤ х ≤ 0,95, сформулированы следующие аргументы.

Аргументы «за»:

а) Данный резистивный материал имеет уникальную зависимость электрического сопротивления от давления, которая позволяет использовать его в устройствах для измерения давления.

б) Материал имеет смешанный характер проводимости, со временем катионы группируются у отрицательно заряженного электрода, образуя слой, который не распадается после снятии я напряжения. Наличие или отсутствие данного слоя может служить индикатором, аналогично «0» и «1» в компьютерной технике.

в) Резистивный материал способен работать при широком диапазоне температур, в том числе при низких температурах, тогда как большинство резистивных материалов с зависимостью сопротивления от времени имеют аналогичное свойство только при высоких температурах. Это позволяет использовать его, например, в космической технике, где необходима устойчивость к низким температурам.

г) Данный резистивный материал устойчив к воздействию радиации, на что большинство известных резистивных материалов не способны. Это может оказаться полезно в системах безопасности АЭС, когда в случае ЧП обычная техника зачастую выходит из строя.

д) Себестоимость материала незначительна. Для изготовления образца объёмом 5 мм³ она составляет около 0,2 руб. Низкая себестоимость материала делает материал доступным, снижает итоговую стоимость технических устройств, что делает как сам материал, так и будущие устройства конкурентоспособными.

Аргументы «против»:

а) Время образования ионного слоя около катода от 20 до 40 минут, в зависимости от х, это ограничивает область применения данного материала. Например, его нельзя будет использовать для создания ячеек памяти, так как изменение состояния (соответственно запись «0» или «1») происходит за достаточно длительный период.

б) Сильная зависимость качества образца исследуемого материала от технологии получения. Ошибки при изготовлении могут привести к частичной кристаллизации образца и сделать его весьма хрупким.

в) На сегодня нет конкретных схем устройств, где бы мог применяться данный материал, есть только экспериментальные исследования физических и химических свойств материала.

г) Велика конкуренция со стороны материалов на основе кремния.

д) Данный материал разработан в ходе научных исследований на кафедре физики низких температур ИЕН УрФУ, на сегодняшний день нет реальной базы для начала его массового производства и продвижения.

 

ВЫВОДЫ

После рассмотрения аргументов «за» и «против» можно вполне обоснованно утверждать, что интересные физические свойства и низкая себестоимость рассматриваемого материала позволяют ему называться перспективным.

Аналитическая гипотеза о широкой применимости рассматриваемого материала в перспективной электронной технике, прежде всего в космической технике и в средствах безопасности АЭС, достаточно обоснована в долгосрочном плане.

Несмотря на то, что на сегодняшний день промышленная применимость данного резистивного материала до конца не ясна, после дальнейших исследований вполне возможно будет разработать не одно полезное устройство, работающее с его применением.

 

.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Н.В. Мельникова, О.Л. Хейфец, А.Н. Бабушкин. Ионные и электронно-ионные многокомпонентные материалы с проводимостью по ионам серебра и меди. Альтернативная энергетика и экология, 2007, № 5, C. 56-63

2. Сохарева Н.С. Электрические свойства аморфных материалов системы Cu-Ag-Ge-As-Se : дипл. работа / УрГУ. – Екатеринбург, 2010 – 81с.

3. Благодейтелев Д. Н. Оценка рыночных перспектив элементов энергонезависимой твердоэлектролитной памяти на основе ионных проводников : дипл. работа / УрФУ. – Екатеринбург, 2012 – 39 с.

4. Пат. 2066076 РФ // Б. И. – 1994, №7. – С.1.

5. Рягин Ю. И. Ты – аналитик. – Е. : ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. – 228 с.