Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0826U001098, Дисертація доктора філософії На здобуття Доктор філософії Дата захисту Статус Запланована Назва роботи Електрофізичні властивості сенсорів Холла на основі квазівільного графену Здобувач Біляк Роман Васильович, Керівник Лях-Кагуй Наталія Степанівна Опонент Оленич Ігор Богданович Опонент Однодворець Лариса Валентинівна Рецензент Яремчук Ірина Ярославівна Рецензент Голяка Роман Любомирович Опис Біляк Р.В. Електрофізичні властивості сенсорів Холла на основі квазівільного графену – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 153 «Мікро- та наносистемна техніка». – Національний університет «Львівська політехніка» МОН України, Львів, 2026. Дисертація присвячена встановленню закономірностей зміни електрофізичних та магніторезистивних характеристик сенсорів Холла на основі квазівільного (QFS) графену на підкладках 4H-SiC. Такі магнітні сенсори здатні функціонувати в екстремальних умовах термоядерних реакторів, космічної техніки та інших середовищах з високими температурами та радіаційним навантаженням. Актуальність дослідження визначається критичною потребою європейського термоядерного реактора DEMO в надійних магнітних сенсорах, здатних працювати при температурах 200-400°C, інтенсивному нейтронному опроміненні (флюенс до 1024-1025 н/м2) та потужних електромагнітних полях без можливості обслуговування протягом 2-5 років. Традиційні напівпровідникові сенсори на основі InSb, InAs та GaAs обмежені робочим діапазоном до -50-180°C і деградують при радіаційному опроміненні, що унеможливлює їх застосування в термоядерній енергетиці. У дисертації розв'язано важливе наукове завдання: проведено комплексні дослідження електро- та магніторезистивних властивостей сенсорів Холла на основі QFS-графену у інтервалі температур 30-120 °C та магнітного поля з індукцією ±1Тл. Розширено фізичні уявлення щодо впливу структурних особливостей підкладки на анізотропію магніторезистивних властивостей. Розроблено методики компенсації залишкового (offset) сигналу та підвищення точності вимірювань. Зроблено висновок, що прототипи сенсорів Холла на основі QFS-графену на підкладці 4H-SiC з Ti/Au контактами та пасивацією Al2O3, придатні для роботи в екстремальних умовах. Виготовлено магнітовимірювальний зонд. У першому розділі проаналізовано стан проблеми щодо розроблення магнітних діагностичних систем для термоядерного реактора DEMO та обмеження традиційних напівпровідникових сенсорів. Розглянуто фізичні основи ефекту Холла, властивості графену як матеріалу для сенсорної електроніки, методи отримання графену та вплив різних видів опромінення на властивості графену. Особливу увагу приділено QFS графену на підкладках SiC, його фізико-хімічним властивостям та перевагам для створення високочутливих температурностабільних сенсорів Холла. У другому розділі викладено методологію проведених експериментів. Описано технологію виготовлення сенсорів Холла на основі QFS-графену. Наведено методики дослідження контактів графен-метал методом ван дер Пау, дослідження температурної стабільності сенсорів у діапазоні 30-120 °C, використання методу обертового струму для компенсації offset-сигну, вимірювання польових характеристик у діапазоні магнітних полів ±1Тл, спосіб обертання зразків на 360° з кроком 5°. Описано особливості використання приладів Keithley 2182, Keithley 220, електромагніта HMS 7500 та гаусметра G450 та алгоритми обробки даних. У третьому розділі представлено результати комплексних досліджень контактів графен-метал та температурної стабільності сенсорів Холла на основі QFS-графену. Дослідження вольт-амперних характеристик контактів Ti/Au методом ван дер Пау підтвердило їх високу омічність у діапазоні струмів ±3 мА з середньою похибкою апроксимації менше 0,2%. Температурні дослідження в діапазоні 30-120 °C виявили виняткову стабільність холлівської напруги з температурним коефіцієнтом зміни сигналу 0,02%/°C для більшості зразків, що підтверджує перспективність використання сенсорів при підвищених температурах. Встановлено слабку температурну залежність паразитного offset-сигналу із переважно лінійним характером та кореляцію між offset-сигналом і поверхневим опором зразків. Зміни поверхневого опору становлять 4-9% у досліджуваному температурному діапазоні. У четвертому розділі представлено результати досліджень польових залежностей та магніторезистивних властивостей сенсорів Холла на основі QFS-графену. Польові дослідження у діапазоні магнітних полів ±1 Тл виявили високу лінійність холлівської напруги з середньою похибкою апроксимації 0,09% та стабільну чутливість 70 ВА-1Тл-1. Встановлено квадратичну залежність offset сигналу та поверхневого опору від магнітного поля, що узгоджується з проявом магніторезистивного ефекту. Дослідження магніторезистивних властивостей шляхом обертання зразків на 360° з кроком 5° у магнітному полі 0,5 Тл виявило анізотропію магніторезистивності, зумовлену структурними особливостями QFS-графену на підкладках SiC. Виявлено три типи поведінки: позитивну магніторезистивність (кореляція з cosθ, r ≈ 0,9), негативну магніторезистивність (кореляція з -cosθ, r ≈ 0,95) та практично повну відсутність ефекту в окремих зразках. Дата реєстрації 2026-04-20 Додано в НРАТ 2026-04-20 Закрити