85

Міністерство освіти і науки України

Дніпропетровський національний університет

ім. Олеся Гончара

____________________________________________

Кафедра фізики твердого тіла та оптоелектроніки

ПОСІБНИК

ДО ВИВЧЕННЯ ДИСЦИПЛІНИ

«ФУНКІОНАЛЬНІ ТА ІНТЕЛЕКТУАЛЬНІ

МАТЕРІАЛИ»

Дніпропетровськ

РВВ ДНУ

2014

Посібник дає основні уявлення про фізичні властивості, явища та процеси у функціонально активних матеріалах, що використовуються як елементна база сучасної електроніки. Багато уваги приділено принципам роботи приладів та сенсорів, які представляють основні галузі функціональної електроніки, а також технологіям синтезу монокристалів та плівок функціональних матеріалів.

Призначений для підготовки студентів ДНУ факультету фізики, електроніки та комп’ютерних систем за професійним спрямуванням і спеціальністю „Фізика конденсованого стану” та “Прикладна фізика”, а також для більш широкого загалу студентів природничих факультетів ВНЗ, викладачів, науковців і аспірантів.

Темплан 2014, поз.

Посібник

До вивчення дисципліни

«Функіональні та інтелектуальні

Матеріали»

Автори: д-р. фіз.-мат. наук, проф. Т.В.Панченко

д-р. фіз.-мат. наук, проф. М.П.Трубіцин

канд. фіз.-мат.наук, доц. Т.М.Бочкова

канд. фіз.-мат.наук, доц. Т.В.Крузіна

Редактор

Техредактор

Коректор

Підписано до друку . Формат 60x84/16. Папір друкарський.

Друк плоский. Ум. друк. арк. . Ум фарбовідб. 2,3. Обл.-вид. арк.

Тираж 150 пр. Зам.№

РВВ ДНУ, просп. Гагаріна, 72, м. Дніпропетровськ, 49010.

Друкарня «Ліра», пл.. Десантників ,1, м. Дніпропетровськ , 49058

Свідоцтво про внесення до Державного реєстру серія ДК №188 від 19.09.2000 р.

Вступ

Останні кілька десятиліть визначаються підвищеною увагою до функціонально активних матеріалів. Функціональні матеріали визначають як такі, що здатні перетворювати сигнали однієї природи у сигнали іншої природи (електричні – в оптичні, механічні – в електричні, тощо) завдяки різноманітним процесам та явищам у континуальних середовищах. Важливим є те, що параметри сигналів – носіїв інформації визначаються динамічними неоднорідностями середовища, які виникають у перший момент появи зовнішніх сигналів. Серед функціональних матеріалів виділяють так звані інтелектуальні матеріали – ті, що здатні зберігати («запам’ятовувати») результат дії на них зовнішніх чинників (електричного або магнітного поля, температури, м5еханічної напругт, тощо). Існує багато типів функціональних та інтелектуальних матеріалів (сегнето-, пєзо-, піроелектрики, сегнетомагнетики, акустооптики, феромагнетики, надпровідники, суперіонні провідники, рідкі кристали і ряд інших). Фізичні явища та процеси, що відбуваються у цих речовинах в результаті їх взаємодії із хвилями різної природи, використовуються для створення елементів і пристроїв функціональної електроніки. Функціональну електроніки називають технікою IV покоління, у теперішній час вона стрімко розвивається і є важливою складовою технічного прогресу. Основною відзнакою цієї галузі електроніки є розробка несхемотехнічних методів обробки та зберігання інформації, які базуються на інтеграції різних фізичних явищ у конденсованому середовищі.

У ХХ столітті приоритетним напрямком розвитку електроніки була напівпровідникова електроніка на інтегральних мікросхемах, але на початку ХХІ століття вона досягла теоретичної межі своєї швидкодії. На заміну мікросхемам, принцип дії яких можна пояснити рухом носіїв заряду - електронів та дірок, приходять інші квантові процеси й ті носії, що рухаються з великою швидкістю, кванти світла, наприклад. Це обумовлює, зокрема, розвиток фотоніки та оптоелектроніки. Водночас відбувається не просто еволюція технологій, а революція принципів, на які спирається створення нових матеріалів та розробка функціонально активних елементів, значно збільшується внесок технологічної складової у проблемах матеріалознавства. У свою чергу, ці проблеми тісно звязані зі стримким розвитком інформаційних та комунікаційних технологій, зростанням потоків інформації, яка обробляється та зберігається.

В залежності від характеру носія інформації (пружні коливання, теплові потоки, електромагнітні хвилі оптичного, радіотехнічного та інших діапазонів) та від фізичних властивостей матеріалів виділяються такі напрямки функціональної електроніки: діелектроніка, магнітоелектроніка, акустоелектроніка, оптоелектроніка та інші.

Посібник, що пропонується до уваги, присвячено розгляду фізичних основ матеріалознавства функціонально активних матеріалів, принципів роботи приладів основних галузей функціональної електроніки, а також технологічним аспектам одержання цих матеріалів.