автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.10, диссертация на тему:Определение электрофизических параметров диэлектрических слоев на проводящей основе методом электростатической индукции

На правах рукописи

МИХАЙЛОВ Борис Александрович

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОЕВ НА ПРОВОДЯЩЕЙ ОСНОВЕ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЙ ИНДУКЦИИ

Специальность 05.09.10 - Электротехнология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов 2005

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Пронин Виталий Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Коломейцев Вячеслав Александрович

кандидат физико-математических наук Петьков Сергей Александрович

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский

институт синтеза минерального сырья (ВНИИСИМС), г. Александров

Защита состоится 8 сентября 2005 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д.212.242.10 при ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет» по адресу: 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77, корп.1, ауд. 319.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет».

Автореферат разослан « 16 » июня 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

А. А. Казинский

2.160441

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Создание новых диэлектрических, полупроводниковых и композиционных материалов с заданными электрофизическими свойствами с применением различных технологий, а особенно электротехнологий - плазменного напыления, электрохимического роста пленок, кристаллов и др., дальнейшее исследование изменения их свойств - диэлектрической проницаемости, проводимости и других, опосредованно связанных с ними, в зависимости от различных внешних воздействий - температуры, давления, влажности, широкого спектра электромагнитных излучений требуют разработки оперативных бесконтактны:: неразрушающих методов определения указанных характеристик материала с усреднением информации по относительно малому объему - порядка сотых долей мм3. Очень важно практически на любой стадии технологического процесса иметь возможность контроля выходных параметров материала, к которым относится также и однородность их распределения по поверхности и в объеме.

Особый интерес для различных областей физики и техники представляет именно возможность исследования панорамы диэлектрической проницаемости, проводимости, толщины различных диэлектрических пленок и покрытий на проводящей подложке, а также возможность исследования процессов накоплений и релаксации заряда в них под действием различных внешних факторов в пределах всего объекта или на определенной траектории.

Однако существующие подходы к математическому описанию процессов измерения параметров емкости системы электродов с распределенными диэлектрической проницаемостью и известными геометрическими характеристиками позволяют определить диэлектрическую проницаемость всего объекта только в целом (интегрально). Как правило, пользуются представлением плоскопараллельного поля.

Остается в стороне также вопрос об измерении проводимости материала при статическом (квазистатическом) электри' ;ском поле, а также электростатических (поверхностных и объемных) ;арадов в некоторых слоях (пиро-, пьезо-, электро-, опто- и др.), влияние которых на электрофизические параметры значительно, но мало изучено.

Принято считать, что в электроемкостной системе квазистатическое электрическое поле возникает в результате действия напряжений между электродами (классическое представление). Однако оно (электрическое поле) возникает и под действием точечных, линейных, поверхностных и объемных зарядов, находящихся в ней. Таким образом, имеет место явление электростатической индукции, на основе которого можно построить единую теорию электроемкостных методов измерения параметров материалов. _

Кроме того, диапазон применения емкостных систем достаточно широк - определение диэлектрической проницаемости, толщины слоев, рельефа поверхности и его изменения, амплитуд и частот вибрации, исследования пространственного распределения этих параметров в материале. Очень важно также, что эти системы позволяют измерять неразрушающе электрический заряд, возникающий в материалах за счет внешнего влияния, что недоступно другим существующим средствам на современном этапе их развития.

Цель данной работы заключается в дальнейшем развитии теоретических представлений об электроемкостных системах и их практического применения для определения диэлектрической проницаемости, проводимости и толщины диэлектрических слоев, расположенных на проводящей подложке, а также электрических зарядов, разработке экспериментальной установки для панорамного преобразования обозначенных параметров в электрический сигнал, применение соответствующих алгоритмов обработки и документирования информации. Особенностью является пространственная разрешающая способность (К)'10 м3) и чувствительность по заряду (10"8 Кл/м ), которая связана с точностью определения искомых параметров слоя.

В соответствии с этим основными задачами диссертационной работы являются:

- практическое воплощение основных положений об электроемкостных системах в экспериментальной установке;

- экспериментальное исследование процессов и закономерностей определения диэлектрической проницаемости, толщины и проводимости диэлектрических слоев на проводящей подложке, а также распределений электрического заряда.

Практическая значимость работы. Предложен, обоснован и экспериментально реализован способ определения диэлектрической проницаемости, толщины и проводимости диэлектрических слоев на проводящей подложке, состоящий в том, что в локальной области слоя формируется поверхностный электростатический заряд (например, в поле коронного разряда) и в дальнейшем фиксируется его релаксация, а также предложен оригинальный зонд ддя определения анизотропии параметров.

Методы исследования. В диссертации использован теоретический аппарат процессов возникновения индуцированных зарядов и токов в многоэлектродной системе при анизотропном состоянии диэлектрической среды и экспериментальная установка, основные элементы которой реализованы на основе этих представлений, позволяющая наблюдать панораму распределения поверхностного электростатического заряда на слое, расположенном на проводящей подложке, и его параметров.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые ( по нашим

данным) в отечественной и зарубежной практике обоснована теория

| ,

$ К* *

»•■и» ' ? ' '

электроемкостных систем с возбуждением электрического поля как посредством внешних источников напряжения, так и распределенных точечных, линейных, поверхностных и объемных зарядов. Это значительно расширяет возможности их применения не только для измерения локальных значений диэлектрической проницаемости, толщины и проводимости, но и распределений электрического заряда.

Достоверность и обоснованность полученных результатов.

Теоретические выводы в диссертации достоверны, так как получены с применением методов математической физики и подтверждены экспериментальными данными при исследовании различных слоев на проводящей подложке с помощью разработанной и созданной установки, а также физической интерпретацией результатов исследований.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Предложенные представления об электроемкостных системах позволяют наиболее полно реализовать их при определении параметров новых материалов, создаваемых с помощью электротехнологий и других способов.

2. Совокупность и анализ методов возбуждения электрического поля в системе электродов посредством формирования продольного и поперечного по отношению к слою полей расширяют область применения емкостных систем за счет возможности одновременного определения нескольких параметров.

3. Метод определения поперечной составляющей проводимости слоя на проводящей подложке с использованием релаксации поверхностного электростатического заряда позволяет определять диэлектрическую проницаемость, толщину, проводимость и плотность заряда с погрешностями, не превышающими 5%.

4. Предложенный способ панорамного определения электрических свойств слоев обладает линейной разрешающей способностью до 0,1 мм.

5. Автоматизированный экспериментальный аналого-цифровой комплекс на основе электроемкостных систем с применением АЦП, ПЭВМ и устройств отображения и регистрации информации позволяет определить основные электрофизические и геометрические параметры слоев на проводящей подложке, полученнных с помощью электротехнологий.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

- VI Международной конференции «Кристаллы», г.Александров Владимирской обл., сентябрь 2003г.;

- X Международной конференции «Физика диэлектриков» (Диэлектрики-2004),г. С.-Петербург, 23-24.05.2004г.;

- V Всероссийской конференции «Электромагнитная совместимость», сентябрь 2004г.,г. С.-Петербург;

- Международной юбилейной конференции, посвященной 50-летию ВНИИСИМС, г. Александров Владимирской обл., июнь 2004г;

- Расширенном научном семинаре кафедры физики Московского университета математики и электроники;

- Научно-техническом совете Всесоюзного научно-исследовательского института синтеза минерального сырья (ВНИИСИМС), г.Александров Владимирской обл.;

- Расширенном семинаре кафедры «Электроника твердого тела» Самарского государственного университета;

- На конференциях профессорско-преподавательского состава СГАУ с приглашением ведущих специалистов Саратовского государственного университета им. Н.Г.Чернышевского и Саратовского государственного технического университета.

Публикации. Материалы диссертации изложены в 1 монографии (соавтор В.П. Пронин), 14 статьях в трудах и материалах международных конференций, авторский приоритет защищен свидетельством на полезную модель и патентом РФ на способ измерения параметров диэлектрических слоев на проводящей основе (всего 17 научных работ).

Личный вклад автора заключается в построении общих теоретических представлений об электроемкостных системах с учетом пространственных распределений электрического заряда, в разработке и реализации отдельных элементов экспериментальной установки, теоретическом обосновании возможности и экспериментальной проверке определения относительной диэлектрической проницаемости, проводимости слоев на проводящей подложке, их толщины в локальной области и плотности поверхностного заряда, а также в обсуждении результатов решения задач, сформулированных научным руководителем.

Структура и объем диссертационного материала. Диссертация состоит из введения, пяти глав, содержащих выводы, заключения и списка использованной литературы. Общее количество страниц - 176, в том числе 57 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследований по теме диссертационной работы, сформулированы цель и основные задачи исследований, указаны научная новизна, практическая значимость результатов работы, приведены основные положения, выносимые на защиту, отмечен личный вклад автора.

В первой главе рассмотрены особенности поведения диэлектриков в электрическом поле, различные виды упругой и релаксационной составляющих поляризации - электронная, ионная, дипольная (ориентационная), структурная, ионно-релаксационная.

Отмечено, что для полимерных материалов теория недостаточно разработана, и применяется представление дипольной поляризации на основе полярных жидкостей и кристаллов. В этом плане относительно так называемой «температуры стеклования» различают дипольно-сегментальную поляризацию (а - процесс) и дипольно-групповую (Э -процесс). Время релаксации дипольной поляризации полимерных материалов может значительно превышать время релаксации других диэлектриков и достигать суток и месяцев. Рассмотрены и другие виды поляризации - ионно-релаксационная, электронно-релаксационная и спонтанная.

Проанализировано по известным публикациям влияние внешних факторов- температуры, давления, влажности, частоты внешнего электромагнитного поля, и других на диэлектрические характеристики материалов и отмечены особенности поведения вещественной и мнимой составляющих диэлектрической проницаемости от частоты.

Рассмотрены подходы математического описания процессов поляризации для установления связей между макроскопическими диэлектрическими характеристиками и микроскопическими параметрами материалов, а также особенности теоретических представлений для материалов со структурными неоднородностями (композитов).

На основании проведенного анализа и рассмотрения возможных методов, наиболее перспективных для определения диэлектрических характеристик материалов, сделан вывод о наибольших преимуществах емкостных систем, поскольку исследуемый материал является их составной частью, и его параметры непосредственно влияют на распределение электрического поля в системе и, соответственно, на отклик последней в зависимости от вариаций геометрических и диэлектрических составляющих.

Отмечено также, что существующие представления о емкостных системах недостаточно полные, так как при их теоретическом описании не учитывается электростатическое (квазистатическое) поле, обусловленное действием внутренних источников - поверхностных и объемных зарядов, возникающих под действием различных внешних факторов.

Сделан вывод о необходимости развития теоретических представлений о емкостных системах и создания на их основе методов определения диэлектрической проницаемости, удельной проводимости, толщины и плотности заряда в слоях на проводящей подложке с локализацией области измерений до Ш'^м3.

Вторая глава посвящена развитию теории электроемкостных систем для определения электрофизических параметров диэлектриков.

Наряду с классическими представлениями о емкости в системе электродов, о зарядах и потенциалах, выражаемых с помощью электростатических уравнений Максвелла, предложен и осуществлен другой подход, связанный с применением явления электростатической индукции. В этой связи рассмотрен общий случай формирования электрического поля в элек-

троемкостной системе как с помощью электродов с внешними источниками напряжения, так и посредством электрических зарядов, распределенных в самой системе. При построении общей теории исходными являются теорема Остроградского-Гаусса и закон сохранения электрического заряда, в соответствии с которыми на любой замкнутой поверхности с нулевым потенциалом будет индуцирован заряд, равный по величине сумме всех зарядов, находящихся внутри этой поверхности (рис.1):

<>1 °П V

где р(х,у,г) и а[х,у,г(х,у)] - соответственно плотности объемного и поверхностного зарядов.

Рис. 1. Электростатическая система с распределенными зарядами

Поле ф определяется формой и расположением электродов, а также границами раздела диэлектриков и диэлектрической проницаемостью. С учетом поверхностных и объемных зарядов

ф = Р(х,у^|,е,о,р). (2)

В этой же системе может существовать и другое поле, образованное только одним электродом, например к-м, потенциал которого равен единице, а потенциалы других равны нулю. Такое поле удовлетворяет уравнению Лапласа

V ¡е(х, у,г)?Ф{х, у,г) = 0. (3)

Оно также зависит от формы, размеров, расположения электродов и распределения диэлектрической проницаемости:

Ф = /(х,у,г,е).

(4)

С учетом формулы Грина

1 ¡(<ряф№ = ¡у(<р^7Ф)ау (5)

'»1 5, V

после выполнения соответствующих математических операций получено и,Ск = + £ Гф Л, + ¿«,<7* . (6)

Наиболее просто практически реализуется состояние, когда ик=0. Рассмдтрены простые, наиболее распространенные модели зондовых систем с однослойным и многослойным диэлектриком, и показано, что функция ф, являющаяся ядром интегральных преобразований и удовлетворяющая уравнению Лапласа с известными граничными условиями, выражается через сходящиеся ряды. Ее распределение на поверхности диэлектрика на проводящей заземленной подложке имеет вид (рис. 2).

Ф/Фо

1,0

1.0

г/11

Рис. 2. Распределение Ф на поверхности диэлектрика при г=Ь, е=3, Н=0,2Я; 1 -11=0,211; 2 - Ь=0,4Я; 3 - Ь=0,611; 4 - Ь=0,8Я

Рассмотрены также модели емкостных систем, в которых используются одновременно продольное и поперечное электрическое поле. Продольное поле создается с помощью электрода, расположенного в одной

плоскости с измерительным электродом зонда и внешним источником гармонического напряжения радиочастоты.

Показано, что «проходная» емкость с увеличением расстояния зонда до поверхности слоя монотонно убывает, а поведение емкости между копланарными электродами более сложно - она сначала резко уменьшается, достигает минимума, а затем монотонно возрастает, стремясь к емкости между копланарными электродами при е=1.

В третьей главе рассмотрены основные практические характеристики емкостных систем, особенности преобразования индуцированного заряда в электрический ток и обоснована возможность определения электрофизических параметров слоев. На основании результатов второй главы сделан вывод: поле Ф характеризует разрешающую способность и чувствительность емкостных систем, и его распределение зависит от толщины слоя Н, диэлектрической проницаемости е, расстояния от зонда до слоя Ь. Кроме того,ее аналитическое выражение сравнительно громоздко, поэтому рассмотрена возможность ее аппроксимации более простыми выражениями в зависимости от конструктивных особенностей зондового электрода - зазор между сигнальным электродом и экраном мал или соизмерим с линейными размерами его поперечного сечения (Я). Степень приближения в этих случаях к аналитическому решению иллюстрируется рис.3.

20

10

Н=Ь=0,№ 8=3

Н

(.г+ь/н)я (я + А)

0 0,25 ь/я

Рис. 3. Погрешности аппроксимирующих функций

Анализируются различные емкостные системы как с зарядовым, так и с потенциальным способами возбуждения электрического поля. Показано, что в поперечном поле при определении диэлектрической проницаемости с зазором между зондом и слоем более предпочтительны системы с за-

рядовым возбуждением (более чувствительны к вариациям е), а при контактных измерениях - системы в классическом понимании.

Проанализированы различные методы преобразования индуцированного заряда в электрический ток в соответствии с приведенной классификацией электроемкостных систем (рис.4а),и отдано предпочтение, как наиболее информативному, методу продольного сканирования, который позволяет реализовать два режима индикации - зарядовый и градиентный (рис.4б).

Периодическое движение вдоль Параметрические преобразования

Продольное сканирование Движение по нормали

1

С преобразованием в электрический ток

и

тВ 200

100

Электроемкостные системы

-100

г— V

1 >

г

1 Г '

5 10 1,цс

а б

Рис. 4. Классификация емкостных систем (а) и виды откликов (б) 1 - зарядовый, 2 - градиентный режимы индикаций

Рассмотрен общий случай преобразования индуцированного заряда в электрический ток и приведено соотношение [(3.12) в тексте диссертации], из которого следует, что индуцированный ток определяется составляющими, обусловленными как распределением плотности заряда иа поверхности слоя, так и поверхностным рельефом, а также неоднородностями по диэлектрической проницаемости:

5 5

+ П (щ

5 54

ЭФ _ да --Ф/1— д£ де)

й&Т}

(7)

где ц - параметр рельефа поверхности, у0 - скорость, ¿¡я т] - координаты, Ф - аппаратная функция.

Проанализированы две разновидности относительного перемещения зонда и плоского слоя постоянной толщины и диэлектрической проницае-

мости. Зонд движется параллельно исследуемой поверхности слоя с постоянной скоростью. Ток пропорционален grada

i„(t)= \<t>v^gradX)adS » S gv,grad(j{p)

(8)

где вб - площадь окрестности точки Р, в которой локализовано поле Ф. Интеграл по времени от индуцированного тока пропорционален распределению плотности заряда.

Если зонд движется по цормали к слою по гармоническому закону с частотой £2 и амплитудой А, то ток пропорционален плотности заряда в области локализации поля Ф

где £1 - частота осцилляции.

Проанализированы особенности определения основных диэлектрических характеристик слоя, связанных с изучением распределения электростатического заряда во времени на несовершенном диэлектрике, высо-коомном полупроводнике и композиционном материале. Показано, что поперечная по отношению к слою составляющая проводимости при наличии металлической заземленной подложки ответственна за уменьшение плотности заряда во времени, а продольная-за расширение границ первоначальной области распределения заряда.

Сделан вывод о целесообразности экспериментального изучения электризации диэлектрических слоев в поле коронного разряда.

В четвертой главе рассмотрены особенности конструкции основных элементов созданной экспериментальной установки, в которой реализовано продольное сканирование поверхности слоя зондом. Структурная схема представлена на рис.5.

Эта установка (информационный блок) составляет основу комплекса, включающего также осциллограф, АЦП и ПЭВМ с устройствами отображения и документирования информации.

Отмечено, что созданная экспериментальная установка на основе емкостных систем позволяет определить диэлектрические характеристики слоя в локальной области, зависящей от размеров сигнального электрода зонда, вследствие действия электрического поля, создаваемого как с помощью внешних источников напряжения,так и посредством зарздов, возникающих в материале под действием внешних факторов или создаваемых на поверхности слоя за счет коронного разряда. Особое внимание уделено конструкции зонда как одному из основных элементов, определяющему метрологические характеристики системы - чувствительность и разре-

г„(*)« SS—AÍ2 aSinQí

\ )

(9)

тающую способность. Наряду с простейшей конструкцией зонда, состоящего из изолированного проводника, помещенного в экран, причем торцы проводника и экрана расположены в одной плоскости, предложена конструкция зонда для исследования анизотропных свойств материалов (рис.6).

Рис. 5. Структурная схема: 1 - исследуемый объект, 2 - системы возбуждения электрического поля радиочастот и модуляции, 3 - зондо-вый узел, 4 - каналы усиления сигнала и разделения информации, 5 - устройство отображения информации, б - синхронизирующее устройство

Рис. б. Зонд для исследования анизотропии материалов:

1 - сигнальный электрод,

2 -возбуждающие электроды,

3 - экранирующие электроды,

4 - усилитель и селектор сигналов, а>1 и Шг - генераторы частот

Рассмотрены различные типы устройств синхронизации для запуска развертки осциллографа и АЦП. Синхронизирующие импульсы формируются либо с помощью герконов, либо датчиков электромагнитного типа.

Особое внимание уделено конструкции элементов коронирующего устройства и систем его питания, поскольку для решения задачи требуется как возможность обеспечения локального заряда на слое, так и равномерная электризация последнего либо в статическом режиме, либо в процессе сканирования.

Отмечены также особенности предварительного усилителя, входное сопротивление которого может быть относительно большим (10п-10130м) при возможно меньшей емкости в случае измерения плотности заряда и распределений диэлектрической проницаемости, удельной проводимости и толщины, либо небольшим (КГОм) при определении пространственных

производных этих величин в направлении сканирования (grady, grade, gradH, grader).

Рассмотрены методические вопросы применения установки для определения указанных параметров слоя и рекомендовано для их оценки применять следующие простые соотношения:

и1ихС(Н + еЛ). HS.K '

п - г ~U-vxJh) .

д и

е = -

А У^Н

и.ых\К ~U.ux2k2

г^тЩ, ы и(?л)'

(10)

где о - плотность поверхностного заряда, ивых - выходное напряжение индикатора, С - входная емкость, К - коэффициент передачи усилительного тракта, Н - толщина слоя, Ь - расстояние от зонда до слоя, Б,, - площадь электрода зонда, е- относительная диэлектрическая проницаемость, дивых - изменение выходного напряжения при двух уровнях соответственно Ьь Ь2, у - удельная проводимость слоя, ЩО и и(г2)-напряжение на выходе системы, соответствующее интервалу времени Аи

В пятой главе приведены результаты экспериментов, выполненных

с помощью созданного комплекса, направленные на проверку и подтверждение основных теоретических выводов о возможности определения диэлектрических характеристик материалов, а также толщины слоев на проводящей подложке и плотности электрического заряда, который может возникать в объектах под действием различных внешних факторов.

Рассмотрены основные методические вопросы, касающиеся изучения особенностей электризации однородных по диэлектрической проницаемости слоев конечных

стел

хЮ"6

Кл/м2

1,6

1,2

0,8

0,4

у 2 /

г к N

// \ 4J \

2,5

5,0

7,5

hk мм

Рис. 7. Распределение плотности заряда на слое 1 - положительная корона, 2 - отрицательная

размеров в зависимости от напряжения коронного разряда, времени коро-нирования, расстояния от коронирующего электрода до поверхности слоя, толщины последнего, а также электризации неоднородных по диэлектрической проницаемости и проводимости слоев и рельефных поверхностей.

Представлены результаты этих экспериментов, на основании которых сделаны выводы относительно особенностей развития коронного разряда с острия над диэлектрическим слоем при положительном и отрицательном коронных разрядах. При увеличении расстояния от коронирующего электрода до поверхности плотность заряда на слое сначала возрастает, достигает максимума, а затем уменьшается (рис. 7).

Максимумы плотности заряда наблюдаются при разных значениях Ьк, причем плотность заряда при прочих равных условиях для отрицательной короны я в 5 раз больше, чем для положительной. Отмечено также, что при кратковременной электризации неоднородного слоя плотность заряда на нем постоянна сразу после электризации (рис.8,а), а затем вследствие разной проводимости уменьшается интенсивнее в областях с большими ее значениями.

При длительной электризации плотность заряда пропорциональна распределению диэлектрической проницаемости в исследуемом слое, а потенциал поверхности практически одинаков (см.рис.8,б).

а б

Рис. 8. Электризация неоднородиогослоя при отрицательном коронном разряде а - при времени 0,1 с; б'- - при времени 3 с

Г

Впервые представлены результаты электризации в поле коронного разряда рельефных диэлектрических поверхностей, на основании которых отмечено, что несмотря на нелинейность процессов электризации таких поверхностей в поле коронного разряда и нелинейность преобразования заряда в электрический сигнал, последний оказывается пропорциональным неровностям поверхности с учетом ограниченного диапазона изменения параметров рельефа и с учетом разрешающей способности применяемого зовда (рис.9).

а б в

Рис. 9. Виды рельефов (а) и откликов в зарядовом (б) и градиентном (в) режимах индикации

Выполнены эксперименты по определению диэлектрических характеристик и толщины ситалловой пластаны. Определялись отклики системы при двух различных расстояниях от зонда до слоя и в разные моменты времени. Для вычислений использовались формулы (4). Полученные результаты соответствуют табличным значениям диэлектрической проницаемости и удельной проводимости для данного материала. Погрешность определения этих параметров, толщины и плотности поверхностного заряда не превышает 5%.

В заключении содержатся следующие выводы. В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований развиты представления обэлектроемкостных системах и возможности их практического применения для определения диэлектрической про- « ницаемости, проводимости и толщины диэлектрических, полупроводниковых и композиционных слоев на проводящей подложке, а также плотности поверхностных и объемных зарядов. Основные положения предложенного теоретического описания процессов в емкостных системах как многопара-метрового объекта подтверждены экспериментально с помощью созданной оригинальной установки.

Процессы возникновения в цепи зонда индуцированных зарядов и токов описываются на основании полученных с применением формулы

Грина соотношений, связывающих два состояния одной и той же системы электродов. В отличие от ранее применяемых моделей и математических описаний используемый в работе подход позволяет наиболее полно рассматривать спектр возможных применений электрических индукционных систем и определить наиболее целесообразные модификации в каждом конкретном случае.

Основные результаты исследований следующие:

1. Обоснован общий подход к описанию электроемкостных систем, в которых электрическое поле формируется как за счет электродов с внешними источниками напряжения, так и вследствие внутренних источников -поверхностных и объемных зарядов.

2. На основании теоремы Остроградского-Гаусса с применением формулы Грина установлена простая связь между индуцированным на одном (нескольких) электроде емкостной системы зарядом, обусловленным действием всех источников поля и некоторой функцией, определяемой в результате решения уравнения Лапласа с известными граничными условиями в рассматриваемой емкостной системе.

3. Предложены и обоснованы простые модели с поперечным, продольным по отношению к слою полем и модели, реализующие их совместное использование при решении основной задачи, связанной с определением электрофизических параметров диэлектрических слоев на проводящей подложке в локальной области.

4. Обоснована возможность аппроксимации сложного аналитического выражения аппаратной функции простыми, а также целесообразность применения в некоторых случаях приближения плоскопараллельного поля.

5. Предложен и обоснован способ определения диэлектрической проницаемости, удельной проводимости и плотности поверхностного заряда в локальной области, а также толщины слоя. Для этих параметров получены простые соотношения через индуцированный в цепи зонда ток и характеристики самой емкостной системы. (Патент на изобретение РФ).

6. Разработан и создан экспериментальный комплекс, состоящий из устройств формирования электрического поля, систем селекции, преобразования и документирования информации, устройств синхронизации, АЦП и ПЭВМ.

7. Предложена оригинальная конструкция емкостного зонда для исследования анизотропии материалов по диэлектрической проницаемости, плотности заряда и толщине (Патент РФ по полезную модель).

8. С помощью созданного комплекса выполнены эксперименты, подтверждающие правильность сделанных теоретических выводов, и оценены погрешности определения диэлектрической проницаемости, удельной про-

водимости (сопротивления), плотности поверхностного заряда и толщины слоя, которые не превышают 5%.

Констатировано, что задача, связанная с разработкой бесконтактного неразрушающего метода определения электрофизических параметров диэлектрических слоев на проводящей основе в локальной области, решена. Теоретические обоснования подтверждены экспериментально. Погрешности определения указанных параметров, а также плотности поверхностного заряда не превышают 5%.

Работы, опубликованные по теме диссертации

1. Михайлов Б.А. Основы теории и применение электроемкостных систем/ В.П. Пронин, Б.А. Михайлов. Саратов: СГАУ, 2003.- 199 с. (12,5/4,1 п.л.)

2. Михайлов Б.А. Определение проводимости диэлектрических слоев методом электростатической индукции/ Б.А. Михайлов, В.П. Пронин// Кристаллы: Матер. VI Междунар. конф./ ВНИИСИМС. Александров, 2003. С.253-257 (0,31/0,15 п.л.).

3. Михайлов Б.А. Измерение электрофизических параметров слоев на проводящей подложке в локальной области/ Б.А. Михайлов, В.П. Пронин// Кристаллы: Матер. VI Междунар. конф./ ВНИИСИМС. Александров, 2003. С.187-201 (0,88/0,43 пл.).

4. Михайлов Б.А. Копланарные электроды в емкостных системах/ Б.А. Михайлов, В.П. Пронин// Кристаллы: Матер. VI Междунар. конф./ ВНИИСИМС. Александров, 2003. С.257-262 (0,31/0,15 п.л.).

5. Емкостный зонд/ В.П. Пронин, Б.А. Михаилов. Пат. РФ на полезную модель №36144 от 27.02.2002. Бюл.№6.

6. Михайлов Б.А. Накопление и релаксация заряда в кристалле ниобата лития при импульсном тепловом воздействии / И.С. Луцева, Б.А. Михайлов, В.П. Пронин// Диэлектрики-2004: Матер. X Междунар. конфУ РГПУ. С.-Петербург, 2004. С.358-361 (0,25/0,08 п.л.).

7. Михайлов Б.А. Определение локальных электрофизических свойств материалов методом электростатической индукции/ Б.А. Михайлов, В.П. Пронин// Диэлектрики-2004: Матер. X Междунар. конф./РГПУ. С.-Петербург, 2004. С. 365-368 (0,25/0,12 пл.).

8. Михайлов Б.А. Особенности изменения электростатического заряда в ниобате лития/ Б.А. Михайлов, В.П. Пронин// Кристаллы: Матер. VI Междунар. конф./ ВНИИСИМС. Александров, 2003. С. 246-259 (0,81/0,4 п. л.).

9. Михайлов Б.А. Емкостный метод определения проводимости слоев/ Б.А. Михайлов, В.П. Пронин// Диэлектрики-2004^ Матер. X Междунар. конф./РГПУ. С.-Петербург, 2004. С. 363-365 (0,18/0,09 пл.).

10. Михайлов Б.А. Определение локальной проводимости диэлектрических слоев на проводящей подложке/ Б.А. Михайлов// Кристаллы: Матер. VI Междунар. конф./ ВНИИСИМС. Александров, 2003. С. 662-666 (0,25 п.л.).

11. Михайлов Б.А. Накопление и релаксация термостимулирован-ного заряда в LiNWV Б.А. Михайлов, В.П. Пронин// Кристаллы: Матер. VI Междунар. конф./ ВНИИСИМС. Александров, 2003. С. 667-673 (0,37/0,16

П.Л.).

12. Михайлов Б.А. Измерение параметров диэлектрических и полупроводниковых слоев на проводящей основе емкостным методом/ Б.А. Михайлов, В.П. Пронин// Кристаллы: Матер. VI Междунар. конф./ ВНИИСИМС. Александров, 2003. С. 674-679 (0,31/0,15 п.л.).

13. Михайлов Б.А. Измерение локальной проводимости диэлектрических и композиционных слоев емкостным методом/ И.С. Луцева, Б.А. Михайлов, В.П. Пронин// ЭМС-2004: Сб. статей ЕХ Российской на-учн.-техн. конф. С.-Петербург, 2004. С.437-441 (0,25/0,08 пл.).

14. Michaylov В.A. Capacitor methods of measurement of electrostatic charges and fields/ B.A.Michaylov, V.P. Pronin// Materials international jubilee conference single crystals and their application in the XXI century-2004/ VNHSIMS. Alexandrov, Russia, June 8-11.-2004.-P.172-173 (0,125/0,06 п.л.).

15. Michaylov B.A. Electrocapacitive defectoscopy of dielectric/

B.A.Michaylov, V.P. Pronin// Materials international jubilee conference single crystals and their application in the XXI century-2004/ VNHSIMS, Alexandrov, Russia, June 8-11.-2004. P.273-274 (0.125/0.06 пл.).

16. Михайлов Б.А. Определение локальных параметров диэлектриков в ЭМС емкостным методом/ Б.А. Михайлов, В.П. Пронин, Т.Ю. Суринская, М.В. Шаталина // ЭМС-2002: Матер. VH Всероссийской конф.

C.-Петербург, 2002. С, 113-124 (0.68/0Д7 пл.).

17. Пат. РФ № 2249224. Электроемкостный способ определения электрофизических параметров диэлектрических слоев на проводящей подложке/ Б.А. Михайлов, В.П. Пронин// Бюл. №9 от 27.03.2005г. МНК G01R 29/24.

»13521

РНБ Русский фонд

2006-4 9927

1

Лицензия ИД № 06268 от 14.11.01

Подписано в печать 14 06.05 Формат 60x84 1/16

Бум. тип. Усл. печл. 1,16 Уч.-изд.л 1,0

Тираж 100 экз. Заказ 213 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет 410054 г. Саратов, ул. Политехническая, 77 Копипринтер СГТУ, 410054 г. Саратов, ул. Политехническая, 77

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ.

1.1. Поляризация диэлектриков.

1.2. Влияние внешних факторов на диэлектрические характеристики.

1.3. Математическое описание процессов поляризации.

1.4. Диэлектрические характеристики материалов со структурными неоднородностями.

1.5. Методы определения электрофизических параметров материала.

1.6. Выводы.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ЭЛЕКТРОЕМКОСТНЫХ СИСТЕМАХ.

2.1. Классические определения и теория емкостных систем на основе полевых представлений.

2.2. Модели емкостных систем с поперечным и продольным полем.

2.3. Емкостные системы со скрещенными полями.

2.4. Выводы.

ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕМКОСТНЫХ СИСТЕМ. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИНДУЦИРОВАННОГО ЗАРЯДА В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК И

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ПРОВОДИМОСТИ

СЛОЕВ.

3.1. Аппроксимация коэффициента передачи емкостных систем и способы формирования электрического поля.

3.2. Преобразование индуцированного заряда в электрический ток.

3.3. Общий случай преобразования индуцированного заряд в электрический ток.

3.4. Особенности определения удельной проводимости слоев.

3.5. Выводы.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ ЕЕ ЭЛЕМЕНТОВ.

4.1. Структурная схема.

4.2. Зонды.

4.3. Сканирующее устройство с датчиками синхронизации.

4.4. Элементы коронатора.

4.5. Входная цепь и усилительные тракты.

4.6. Тестовые структуры.:.

4.7. Общие методические вопросы.

4.8. Выводы.

ГЛАВА 5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ.

5.1. Методические вопросы определения плотности поверхностного заряда при электризации слоя в поле «короны».

5.2. Электризация однородного слоя в поле коронного разряда.

5.3. Электризация неоднородных слоев.

5.4. Особенности электризации рельефных поверхностей.

5.5. Определение диэлектрической проницаемости, плотности поверхностного заряда, удельной проводимости и толщины в локальной области.

5.6. Выводы.

Создание новых диэлектрических, полупроводниковых и композиционных материалов с заданными электрофизическими свойствами с применением различных технологий, особенно электротехнологий -плазменного напыления, электрохимического роста пленок, кристаллов и др., дальнейшее исследование изменения их свойств - диэлектрической проницаемости, проводимости и других, опосредованно связанных с ними, в зависимости от различных внешних воздействий - температуры, давления, влажности, широкого спектра электромагнитных излучений требует разработки оперативных бесконтактных неразрушающих методов определения указанных характеристик материала с усреднением информации по относительно малому объему - порядка сотых долей мм . Очень важно, практически на любой стадии электротехнологического процесса, иметь возможность контроля выходных параметров материала, к которым относится также и однородность их распределения по поверхности и в объеме.

Особый интерес для различных областей физики и техники, в том числе и электротехнологии, составляет именно возможность исследования панорамы диэлектрической проницаемости, проводимости, толщины различных диэлектрических пленок и покрытий на проводящей подложке, а также возможность исследования процессов накопления и релаксации заряда в них под действием различных внешний факторов в пределах всего объекта, или на определенной траектории.

Однако, существующие подходы к математическому * описанию процессов измерения параметров емкости системы электродов с распределенными диэлектрической проницаемостью и известными геометрическими характеристиками позволяют определить диэлектрическую проницаемость всего объекта только в целом (интегрально). Как правило пользуются представлением плоскопараллельного поля.

Остается в стороне также вопрос о измерении проводимости материала при статическом (квазистатическом) электрическом поле, а также определении электростатических (поверхностных и объемных) зарядов в некоторых слоях (пиро-, пъезо-, электро-, опто и др.), влияние которых на электрофизические параметры значительно, но мало изучено.

В электроемкостной системе квазистатическое электрическое поле возникает в результате действия напряжений между электродами (классическое представление). Однако оно (электрическое поле) возникает и под действием точечных, линейных, поверхностных и объемных зарядов, находящихся в ней. Таким образом, имеет место явление электростатической индукции, на основе которого можно построить единую теорию электроемкостных методов измерения параметров материалов.

Существует круг задач электрофизики, электротехнологии, физики диэлектриков и полупроводников, других направлений физики и техники, решение которых без применения электроемкостных систем проблематично.

Вышеизложенное определяет актуальность данной работы.

Диапазон применения емкостных систем достаточно широк -определение диэлектрической проницаемости, толщины слоев, рельефа поверхности и его изменения, амплитуд и частот вибрации, исследования пространственного распределения этих параметров в материале. Очень важно также, что эти системы позволяют измерять неразрушающе электрический заряд, возникающий в материалах за счет внешнего влияния, что недоступно другим существующим средствам на современном этапе их развития.

Цель данной работы заключается в дальнейшем развитии теоретических представлений о электроемкостных системах и их практического применения . Для определения диэлектрической проницаемости, проводимости и толщины диэлектрических слоев, расположенных на проводящей подложке, а также электрических зарядов разработке экспериментальной установки для панорамного преобразования обозначенных параметров в электрический сигнал, применении соответствующих алгоритмов и документировании информации. Особенностью является пространственная разрешающая способность (10"10

3 8 3 м ) и чувствительность по заряду (10" Кл/м ), которая связана с точностью определения искомых параметров слоя.

В соответствии с этим, основными задачами диссертационной работы являются:

- развитие теоретических представлений о электроемкостных системах;

- практическое воплощение теоретической концепции в экспериментальной установке, реализующей некоторые возможности электроемкостных систем;

- экспериментальное подтверждение возможности определения диэлектрической проницаемости, толщины и проводимости диэлектрического слоя на проводящей подложке, а также распределений электрического заряда.

Практическая значимость работы заключается в том, что, наряду с уточнением теоретических представлений о электроемкостных системах, предложен, обоснован и экспериментально реализован новый способ определения диэлектрической проницаемости, толщины и проводимости диэлектрических слоев на проводящей подложке, заключающийся в том, что в локальной области слоя формируется поверхностный электростатический заряд (например, в поле коронного разряда) и в дальнейшем фиксируется его релаксация, а также предложен оригинальный зонд для определения анизотропных параметров материала.

Методы исследования

В диссертации использован теоретический аппарат процессов возникновения индуцированных зарядов и токов в многоэлектродной системе при анизотропном состоянии диэлектрической среды и эксклюзивная экспериментальная установка, основные элементы которой реализованы на основе этих теоретических представлений, позволяющая наблюдать панораму распределения поверхностного электростатического заряда на слое, распложенном на проводящей подложке.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые ( по нашим данным) в отечественной и зарубежной практике обоснована теория электроемкостных систем с возбуждением электрического поля посредством внешних источников напряжения, а также распределенных точечных, линейных, поверхностных и объемных зарядов. Это значительно расширяет возможности их применения не только для измерения локальных значений диэлектрической проницаемости, толщины и проводимости, но и распределений электрического заряда.

Достоверность и обоснованность полученных результатов.

Теоретические результаты в диссертации достоверны, так как получены с применением методов математической физики и подтверждены экспериментальными данными при исследовании различных слоев на проводящей подложке с помощью разработанной и созданной нами установки и физической интерпретацией результатов.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту.

1. Предложенные представления об электроемкостных системах позволяют наиболее полно реализовать их при определении параметров новых материалов, создаваемых с помощью электротехнологий и других способов.

2. Совокупность и анализ методов возбуждения электрического поля в системе электродов посредством формирования продольного и поперечного по отношению к слою полей расширяют область применения емкостных систем за счет возможности одновременного определения нескольких параметров.

3. Метод определения поперечной составляющей проводимости слоя на проводящей подложке с использованием релаксации поверхностного электростатического заряда позволяет определять диэлектрическую проницаемость, толщину, проводимость и плотность заряда с погрешностями не превышающими 5%.

4. Предложенный способ панорамного определения электрических свойств слоев обладает линейной разрешающей способностью до 0,1 мм.

5. Автоматизированный ; экспериментальный аналого-цифровой комплекс на основе электроемкостных систем с применением АЦП, ПЭВМ и устройств отображения и регистрации информации позволяет определить основные электрофизические и геометрические параметры слоев на проводящей подложке, полученных с помощью электротехнологий.

Апробация работы.

Основные положения и результаты диссертационной работы < докладывались и обсуждались на:

- VI международной конференции «Кристаллы.» г.Александров, Владимирской обл. сентябрь 2003г.

- X Международной конференции «Физика диэлектриков» (Диэлектрики-2004) в 2004г. г. С.-Петербург, 23-24.05.2004г.

- V Всероссийской конференции «электромагнитная совместимость» сентябрь 2004г. г. С.-Петербург

- Международной юбилейной конференции, посвященной 50-ти летию ВНИИСИМС г. Александров, Владимирской обл. июнь 2004г.

- Расширенном научном семинаре кафедры физики Московского университета математики и электроники

- Научно-техническом совете Всесоюзного научно-исследовательского института синтеза минерального сырья (ВННИСИМС), г.Александров, Владимирской обл.

- Расширенном семинаре кафедры «Электроника твердого тела» Самарского государственного университета.

- На конференциях профессорско-преподавательского состава СГАУ с приглашением ведущих специалистов Саратовского государственного университета.

Публикации

Материалы диссертации изложены в 1 монографии (соавтор В.П. Пронин), 14 статьях, трудах и материалах международных конференций, авторский приоритет защищен свидетельством на полезную модель и патентом РФ на способ измерения параметров диэлектрических слоев на проводящей основе (всего 17 научных работ).

Личный вклад автора заключается в участии построения общих теоретических представлений о электроемкостных системах, в разработке и реализации отдельных элементов экспериментальной установки, теоретическом обосновании возможности и экспериментальной проверке определения относительной диэлектрической проницаемости, проводимости слоев на проводящей подложке, их толщины в локальной области и плотности поверхностного заряда, а также в постановке задач и участии в обсуждении результатов их решения.

Структура и объем диссертационного материала.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, содержащих выводы, заключения и списка литературы. Общее количество страниц - 177, в том числе 57 рисунков.

Основные результаты исследований следующие:

1. Обоснован общий подход к описанию электроемкостных систем, в которых электрическое поле возникает как за счет электродов и внешних источников напряжения, так и вследствие наличия в межэлектродном пространстве внутренних источников -поверхностных и объемных зарядов.

2. На основании теоремы Остроградского - Гаусса с применением теоремы Грина установлена простая связь между индуцированном на одном (нескольких) электроде емкостной системы зарядом, обусловленным действием всех источников поля и некоторой функцией, определяемой в результате решения уравнения Лапласа с известными граничными условиями в рассматриваемой емкостной системе.

Показана принципиальная возможность осуществления с помощью емкостных систем различных интегральных преобразований. Предложены и обоснованы простые модели с поперечным, продольным по отношению к слою полем и модели, реализующие их совместное использование при решении основной задачи, связанной с определением электрофизических параметров диэлектрических слоев на проводящей подложке в локальной области. Обоснована возможность аппроксимации сложного аналитического выражения аппаратной функции простыми, а также целесообразность применения в некоторых случаях приближения плоско- параллельного поля.

Предложен и обоснован: способ определения диэлектрической проницаемости, удельной проводимости и плотности поверхностного заряда в локальной области, а также толщины слоя. Для этих параметров j получены простые соотношения через индуцированный в цепи. зонда ток и характеристики самой емкостной системы. (Патент на изобретение РФ). Разработан и создан экспериментальный комплекс, состоящий из устройств формирования электрического поля, систем селекции и преобразования информации, устройств синхронизации, АЦП и ПЭВМ с устройствами отображения информации. Предложена оригинальная конструкция емкостного зонда для исследования анизотропии материалов по диэлектрической проницаемости, плотности заряда и толщине (Патент РФ на полезную модель). и Г

9. С помощью созданного комплекса выполнены эксперименты, подтверждающие правильность сделанных теоретических выводов и оценены погрешности определения диэлектрической проницаемости, удельной проводимости (сопротивления), плотности поверхностного заряда и толщины слоя, которые не превышают 5%.

Исследования выполнены • на кафедре физики Саратовского государственного аграрного университета имени Н.И. Вавилова.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты теоретических и экспериментальных исследований свидетельствуют, что основная цель работы, заключающаяся в дальнейшем развитии теоретических представлений о электроемкостных системах и их практического применения для определения диэлектрической проницаемости, проводимости, толщины диэлектрических, полупроводниковых и композиционных слоев на проводящей основе, а также поверхностных и объемных зарядов, разработке и создании приборных средств для преобразования обозначенных характеристик в электрический сигнал и алгоритмов его обработки достигнута.

Процессы возникновения в цепи зонда индуцированных зарядов и токов описываются на основании полученных с применением формулы Грина соотношений, связывающих два состояния одной и той же системы ; электродов. В отличие от ранее"применяемых моделей и математических описаний, используемый подход позволяет наиболее полно рассматривать спектр возможных применений электрических индукционных систем и определить наиболее целесообразные модификации в каждом конкретном случае [37,98 - 106]. ^

1. Сканави Г.И. Физика диэлектриков. Область слабых полей. M-JL, 1949.-500с.

2. Слетер Дж. Диэлектрики, полупроводники, металлы.-М. Мир.-1969.450с.

3. Физика диэлектриков// Материалы 9-й международной конференции «Диэлектрики 2000» под редакцией Гороховатского Ю.А./ С.-Петербург, РГПУ имени А.И. Герцена

4. Леб Л. Статическая электризация. М.Л., Госэнергоиздат.-1963.-281с.

5. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике М.-Наука.-1974.-942с. Г

6. Frohlich Н Thery of dielectrics dielectrics constant and dielectrics loss. Oxford, Clarendon Press.-1949.-180p.

7. Матис И.Г. Электроемкостные преобразователи для неразрушающего контроля. Рига.-. «Зинатне».-1982.-302с.

8. Лобанов A.M., Эдельнант М.П. Электрические свойства полимеров. М., Химия.-1970.-376с. , ' • •

9. Егуртджян Ш.Т., Петросян В.П. Изучение стеклования полимеров под действием внешнего давления методом диэлектрических потерь.Изв.вузов. АН Армянск. ССР.-Физика.-1978.-Т13.-№1.- с.65-71

10. Ю.Игонин П.А., Овчинников Ю.В. Влияние высоких давлений на диэлектрические потери полимеров. ДАН.-1959.-Т.128.-№1.-С. 127-128

11. П.Соломенко И.И., Шовкопляс В.В. Изменения диэлектрических потерь в кристаллах при пластической деформации.- в кн. Физика твердого тела.-Л.-1972.-С. 70-73

12. Мае Sh., Higashi A. Effects of plastic deformation of the dielectric properties office.- Crystal Lattice Deffects.-1973.-V,4.-№4.-P.295-308169

13. Williams G. Complex dielectric constant of dipolar compounds as a function of temperature, pressure and frequency.-Trau. Faradey Soc.-1964.-V.60.-№501.-Pt.9.-P. 1556-1573

14. Гершберг M.B., Ильюшин H.C. Неразрушающие методы контроля судостроительных стеклопластиков.- JI. Судостроение.-197.-189с.

15. Heydemanu P. Dielectric relaxation of РММА as function of pressure, temperature and frequency.-Kolloid-Ztschr., Ztschr. Polymere.-1964.-Bd.z.-H.2.-S.122-128.

16. Sayre I.A., Swanson S.R. The effect of pressure on the volume and the dielectric relaxation of linear polyethylene.-J.Polymer Sci. Polymer Phys.-1978.-V.16.-№10.-P. 1739-1759/

17. Браун В. Диэлектрики.М.-ИЛ.-1961.-326c.

18. Schweidler E. Studien iber die Anomalien in Verhalten der Dielectric.-Ann. Phys.-1907.-Bd.24.-S711-770,-v

19. Jager W. The distribution of relaxation tims in typical dielectricab.-Physics.-1936.-V.7.-№12. P.434-450

20. Fuoss R.M., Krikwood J.G. Electrical properties of solids.- J. Amer. Chem. Soc., 1941.-V.63.-P.385-394. ,

21. Cole K.S. Cole G.H. vDispersion and absorption in dielectrics. I. Alternating currents characteristics.-J. Chem. Phys.-1941.-V.9.-№4.-P.341-351.

22. Нетушил A.B., Жуховицкий Б.Я. Высокочастотный нагрев диэлектриков и полупроводников, М., ГЭИ.-1959.-479с.

23. Lichtenecker К. Der electrische Leitungswiderst and Rinstlicher und naturlicher Aggregate.- Phys. Zischr.-1929.-Bd.30.-S.805.

24. Гаврильяк С., Негами С. Переходы и релаксационные явления в полимерах. М., Мир.-1968.-118с.

25. Ермаков Г.А., Фокин А.Г. О вариационном методе вычисления диэлектрической проницаемостйГнеоднородных диэлектриков./ ЖТФ-1974.-Т.44.-№2.-С.249-256. //

26. Davies W.A. The dielectric constant of fibre composites./ J. Phys. Ser.D.-1974.-V.7.-№1.-P.120-130.

27. Герасимов В.Г., Сухорукое B.B. Электромагнитный контроль М. Высшая школа.-1990.-317с.

28. Гринберг Г.А. Избранные вопросы математической теории электрических и магнитных явлений. M.JI.-1948.-728c.

29. Тамм Н.Е. Основы теории электричества. М.-Наука.-1966.-500с.

30. Миролюбов Н.Н., Тиходоев Н.Н. Методы расчета электростатических полей. М.-Высшая школа.-1963.-500с.

31. Иоссель Ю.Я. Расчет электрической емкости. М.-Энергия.-1969.240с.

32. Резвых К.А. Расчет электростатических полей. М.Энергия.-1967.-120с.

33. Пронин В.П. Одновременное определение потенциала и компонент напряженности трехмерного поля./ ЖТФ.-1971.-Т.41.-№2.-С.285-291.

34. Пронин В.П. Одновременное определение электростатического заряда и параметров диэлектрических слоев./ ЖТФ.-1984.-Т.54.-№8.-С.1479-1487.

35. Смайт Т.В. Электростатика и электродинамика. М.-Ил.-1954.-604с.

36. Pronin V.P. Electric capacitance method of multiparametric panoramic Examination of Dielectric and semiconductor Lagers// J. of Advanced Materials.-1995. 2 (2).-P. 162-170.

37. Пронин В.П., Михайлов Б.А. Основы теории и применение электроемкостных систем. Саратов.-СГАУ.-2003.-200с.

38. Морс Ф.М., Фешбах Г. Методы теоретической физики. М.-И.Л. 1958.-T.1.-930C. tf

39. Пронин В. Электрические индукционные микросистемы для научных исследований и контроля Дисс. д-ра техн.наук. МЭИ.М.-1987г.

40. Тихонов А.Н., Арсенин .Я. Методы решения некорректных задач. М.-Наука.-1979.-285с.

41. Пронин В.П. Электростатические индукционные системы преобразования информации. М.-Электроника.-1975.-Сер.10.1 (50).-С.93-99.

42. Матвеева И.А. Метрологические свойства зондовых систем для измерения поверхностных зарядов//Радиотехника и электроника.-1982.-№4.-С.804-812. ^

43. Пронин В.П., Шевченко В.И. Многопараметровый электроемкостный контроль диэлектрических слоев // Дефектоскопия.-1988.-№7.-С. 19-26.

44. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.-Наука.-1974.-831с.

45. Михайлов Б.А., Пронин В.П. Копланарные электроды в емкостных системах для исследования однородности электрофизических свойств диэлектрических слоев // Материалы VI Международной конференции «Кристаллы.» г. Александров-ВНИИСИМС.-2003г. с.257-262

46. Мамин Д.В. Емкостный метод определения однородности физических свойств электротехнологических материалов Дисс. Канд.техн. Наук/СГТУ, Саратов, 2002.

47. Бутковский А. Структурная теория распределенных систем. М.-аука, 1977.-280с. .

48. Краус М., Вошни Э. Измерительные информационные системы / Пер. под ред. Я.В. Малкова. М., 1975-270с.

49. Connolle Р and Fafrish О. Surface charge measurement // Pros. IEE.-1984.-V. 117.-№ 1 .-P.405-413. 4.ТЦ

50. Седин В.А., Яровой Г.П. Измерение распределения заряда по поверхности электретов // Метрология. Ежемесячное приложение к журналу «Измерительная техника».-1974.-№12.-с.26-30.

51. А.С. 574684 СССР, МКИ3 GR 29/12. Способ измерения локальной плотности поверхностного заряда// Арсентьев Ю.Д., Пронин В.П. 1977 Бюл. Изобр.№36.

52. Тихонов Б.И. Измерения электрических потенциалов селеновых электрофотографических слоев/ Электрография и магнитография. Вильнюс.-1959.-С.161-165.

53. Добровольские А.Г., Мотеюнас К.С., Сакалаускас С.Ю. емкостные преобразователи для исследования и контроля качества поверхности материалов электронной промышленности // Научные труды вузов Литвы.-Сер. Радиоэлектроника.-1985.-Т.2 (2).-С.25-32.

54. Марцинкявичус В.А.^- Мотеюнас К.С., Сакалаускас С.Ю. Особенности измерителя поверхностного потенциала с датчиком на основе МДМ структуры // Вопросы радиоэлектроники. - Вильнюс.-1985.-Вып.9.-С.63-67.

55. Губкин А.Н., Митронина B.C. Методы измерения заряда электретов // ПТЭ.-1959.-№4.-С. 113-118. Ч^ Л

56. Губкин А.Н. Электреты М.-Наука.-1978.-192с.

57. Cornelis W., Rocdyk P. The measurement of surface charge // J. Electrochem. Soc.-1968.-V.115-№l.rp.318-321.

58. Mitchinson J.C., Pringle*. R.D., Faveis W.E. Surface potential measurement using a rotation dynamic capaciton // J. Phys. E. Sci. Jnstrum.-1971.-V.4.-№7.-P.525-529.

59. Scrutton В., Blott В. Ahigh resolution probe for scabbing electrostatic protiles across surface // J. Phys. E.Sci. Instrum.-1973.-V.6.-№5.-P.472-474.

60. A.C. 1100583 СССР, МКИ3 601 R 18/10 Устройство для измерения потенциала заряженных слоев // Фулга В.И., Панасюк Л.М. (СССР).-1984.-Бюл.№2.

61. Юнда Н.Г. Измеритель поверхностного потенциала // ПТЭ.-1981.-№1.-С.250-253.

62. Бахтизин В.З., Гоц С.С., Сушко Б.К. Измеритель величины поверхностной плотности заряда диэлектриков // ПТЭ.-1983.-№1.-С.230-233.

63. Богуш Г.Е., Гроссе Л.Т., Кравцов Л.И. Измеритель электростатических зарядов// Измерительная техника.-1978.-№5.-С.70-71.

64. А.С. 418815 (СССР), МКИ3 601 R 18/10. Устройство для измерения поверхностной плотности заряда // Куликовский К.Л., Курочкин Е.П., Петрова Т.А.-1974.-Бюл.23. V:

65. Juvec A., Ronald. Hay R. Robert. Electrostatic voltmeter (Hewlt Packard) // Пат. 4197493 (США).-Бюл.23

66. Грищенко В.Л., Матвеева И.А. Применение электростатической индукции для определения потенциала и плотности заряда диэлектрических и полупроводниковых структур.*Саратов, СГУ.-1990.-134с.

67. Матвеева И.А., Пронин В., Шехтман Л.А. К теории измерения поверхностных зарядов методом электростатической индукции // ЖТФ.-1977.-Т47.-№7.-С. 1389-1295.

68. Пронин В.П. Электроемкостные системы в электрофизике. Саратов.-СГАУ.-1997.-3 Юс. , ч

69. Шихов В.Н., Попов С.Ф. Приборы для измерения величин зарядов статического электричества//Нефтяное хозяйство.-1963.-№12.С. 49-54.

70. Артамонов О.М., Зыев В.И., Курочкин Е.П. Измерение потенциала на поверхности диэлектрйКОй* динамическим конденсатором // Измерительная техника.-1974.-№6.и С. 59-61.

71. Захаров А.К., Корюшкин Н.А. Квазистатический метод определения поверхностного потенциала полупроводника // Микроэлектроника.-1978.-Т.7.-№2.-С. 174-177. ' .

72. А.С. 57684 СССР МКИ3 GIIR 29/12. Способ измерения локальной плотности поверхностного заряда // Арсентьев Ю.Д., Пронин В.П. (СССР).-1977.- Бюл. №36.

73. Сакалаускас С.Ю., Добровольские А.Г. Измеритель распределения поверхностного электрического потенциала III ПТЭ.-1978.-№6.- С. 165-168.

74. Герштейн Г.М. Моделирование полей методом электростатической индукции. М.-Наука.-1970.-316с.

75. А.С. 921322 СССР, МКИ3 GnR 29/24 Устройство для измерения заряда электретов / Пронин В.П. (СССР).-1981. Бюл. изобр. №36.

76. Беляева Ю.Н., Пронин В.П. Прибор для экспресс исследований микрораспределений электрических свойств пленочных материалов // Методы и средства контроля полупроводниковых и диэлектрических структур. ССР.8.-М. ЦНИИ Электроник.-1986. Вып. 2(232).-С.46-48.

77. Пронин В.П. Прибор для панорамного исследования процессов накопления и релаксации электрических зарядов//ПТЭ.-1987.-№5.- С.184-186.

78. Патент на п.м. № 36144 Емкостный зонд // Пронин В.П., Михайлов Б.А. бюл.№6 от 27.02.2004г.

79. Пронин В.П., Шехтман Л.А. Наведение токов движущимся зарядом в системе проводников с комплексными нагрузками // ЖТФ.-1967.-Т37.-№8. С.1387-1392.

80. Блейвас И.М., Герштейн Г.М., Пронин В.П. Автоматическое моделирующее устройство для, вычисления и построения траекторий заряженных частиц // Радиотехника и электроника.-1973.-№12.-С. 2036-2046.

81. Леонтьев Г.Е., Армонавичус В.П. Малошумящий предусилитель // ПТЭ.-1984.-№1.-С. 126-127. i

82. Пронин В.П. Потенциальные тесты для бесконтактных емкостных методов дефектоскопии // Дефектоскопия.-1985.-№8.- С. 88-93.

83. Гончаровский В.А., Леонов А.С., Ягола А.Г. Численные методы решения обратных задач астрофизики. М.-Наука.-1978.-300с.

84. Патент РФ на изобретение № 2249224// Б.А. Михайлов, В.П. Пронин. Электроемкостный~зондовый способ/ Опубл. Бюл. №9 от 27.03.2005г./ МНК G01R 29/24. , V

85. Шаферт P.M. Электрофотография. М.-Атомиздат.-1974.-621с.

86. Сесслер Г. Электреты. М. Мир.-1983.-488с.

87. Гущо Ю.П. Фазовая рельефография. М., Энергия.-1974.-137с.

88. Слышалов В.К. О расчете некоторых нестационарных распределений электрических зарядов по движущимся технологическим лентам// Изв.вузов Сер. Электромеханика. 1982.-№2.-с.164-169.

89. Цырлин П.Э. Избранные задачи расчета электрических и магнитных полей. М. Сов.Радио. 1977.-319с.

90. Харькович А.А. Спектры и анализ. М.: Физматиз. 1962.-236с.

91. Васильчикова Е.Н., " , Кошкин Н.И. Элементарная физика (справочник) М. «Столетие». 1996^-ЗООс.

92. Б.А. Михайлов, В.П. Пронин. Определение локальных электрофизических свойств материалов методом электростатической индукции// Труды X международной конференции «Диэлектрики-2004» /С.Петербург, РГПУ, 2004Г.-С.365-368/

93. Б.А. Михайлов, В.П. Пронин. Емкостный метод определения проводимости слоев// Труды X международной конференции «Диэлектрики-2004» /С.-Петербург, РГПУ, 2004г;-с.363-365.

94. Б.А. Михайлов. Определение локальной проводимости диэлектрических слоев на проводящей подложке// Труды 6-й международной конференции «Кристаллы.» /г. Александров, ВНИИСМС.-2003г.-с.662-666.

95. Б.А. Михайлов, В.П. Пронин. Измерение параметров диэлектрических и полупроводниковых слоев на проводящей основе емкостным методом// Труды 6-й международной конференции «Кристаллы.» /г. Александров, ВНИИСМС.-2003г.-с.674-679.

96. И.С. Луцева, Б.А. Михайлов, В.П. Пронин. Измерение локальной проводимости диэлектрических и композиционных слоев емкостным методом// Сб.докладов 9-й Российской НТК «ЭМС-2004» С.-Петербург, 2004г.-с.437-441. i-i

97. B.A.Michaylov, V.P. Pronin. Electrocapacitive defectoscopy of dielectric// Materials international jubilee conference singlecrystals and their application in the XXI centuey-2004 VNIISIMC /Alexandrov, Russia, June 8-11.-2004.-p.273-274.

98. Б.А. Михайлов Определение локальных параметров диэлектриков в ЭМС емкостным методом// Б.А. Михайлов, В.П. Пронин, Т.Ю. Суринская, М.В. Шаталина/ Труды 7-й Всероссийской конф. «ЭМС-2002» С.-Петербург 18 сентября.-с. 113-124.

99. Б.А. Михайлов, В.П. Пронин. Определение проводимости диэлектрических слоев методом электростатической индукции// Материалы 6-й международной конференции «Кристаллы.» /г. Александров, ВНИИСМС.-2003г.-с.253-257. •'

100. Б.А. Михайлов, В.П. Пронин. Измерение электрофизических параметров слоев на проводящей подложке в локальной области// Труды 6-й международной конференции. «Кристаллы.» /г. Александров, ВНИИСИМС.-2003г.-с. 187-201. у

101. И.С. Луцева, Б.A.-vМихайлов, В.П. Пронин. Накопление и релаксация заряда в кристалле ниобата лития при импульсном тепловом воздействии// Труды X международной конференции «Диэлектрики-2004» /С.-Петербург, РГПУ, 2004г.-с.358-361.

102. Б.А. Михайлов, В.П. Пронин. Особенности изменения электростатического заряда в ниЬбате лития// Материалы 6-й международной конференции «Кристаллы.» /г. Александров, ВНИИСМС.-2003г.-с.246-259.

103. Б.А. Михайлов, В.П. Пронин. Накопление и релаксация термостимулированного заряда в LiNbO;}// Труды 6-й международной конференции «Кристаллы.»/г.-Александров, ВНИИСМС.-2003г.-с.667-673.