Багатокомпонентні плівкові матеріали: кореляція між електрофізичними і магніторезистивними властивостями та концентрацією елементів

Abstract

Установлено, що концепція (принцип) адитивності фізичних величин може бути застосована у випадку термічного коефіцієнту опору (ТКО), коефіцієнту тензочутливості (КТ) та параметра решітки і температури Дебая. Це пояснюється тим, що вказані величини можна вважати власними характеристиками окремих компонент. Так, для ТКО і КТ власною характеристикою можна вважати відносну зміну опору, а для параметра решітки і температури Дебая – розмір атомів або їх масу, яка буде визначати дебаєвську частоту. У всіх інших випадках (питомий опір, середня довжина вільного пробігу електронів (СДВП), температура плавлення) вказані величини не можна вважати власними характеристиками, оскільки вони є результатом колективної поведінки атомів багатокомпонентних систем. Здійснена апробація запропонованої методики розрахунків фізичних властивостей і характеристик (ТКО, КТ, параметр решітки, температура Дебая) еквіатомних 5-6 –ти компонентних твердих розчинів (т.р.) на основі Fe, Co, Ni, Cu, Cr, Al. Отримана задовільна відповідність розрахункових експериментальних результатів для плівкових т.р. у випадку ТКО, КТ і параметра решітки. Вперше запропонована міра кількісної характеристики впливу концентрації допіруючого елементу на електрофізичні величини і характеристики, інтегральний і диференційний концентраційні коефіцієнти, величина і знак яких дають інформацію про характер впливу того чи іншого допіруючого елементу. При реалізації основних завдань проекту буде отриманий інноваційний науково-технічний продукт завершеної форми, зокрема, будуть запропоновані чутливі елементи плівкових сенсорів різних фізичних характеристик. (термодатчики, тензодатчики, магнітодатчики). Отримані результати розширяють уявлення про фазову рівновагу в середньо- та високоентропійних плівкових сплавах; дозволяють отримувати плівкові матеріалі на основі одних і тих же компонент, в яких температура Дебая може змінюватися в інтервалі до 45-50 К, а параметр решітки до 0,2 нм, що може бути застосовано в галузі акустоелектроніки/

It was established that the concept (principle) of the additivity of physical quantities can be applied in the case of the thermal coefficient resistance (TCR), the strain coefficient (SC) and the lattice parameter and Debye temperature. This is explained by the fact that the specified values can be considered the own characteristics of individual components. Thus, for TCR and SC, the relative change in resistance can be considered an intrinsic characteristic, and for the lattice parameter and Debye temperature – the size of atoms or their mass, which will determine the Debye frequency. In all other cases (specific resistance, mean free path of electrons (MFPE), melting temperature), the specified values cannot be considered as their own characteristics, since they are the result of the collective behavior of atoms of multicomponent systems. Approbation of the proposed methodology for calculating physical properties and characteristics (TCR, SC, lattice parameter, Debye temperature) of equiatomic 5-6 component solid solutions (s.s.) based on Fe, Co, Ni, Cu, Cr, Al was carried out . Satisfactory correspondence of the calculated experimental results for film s.s. was obtained in the case of TCR, SC and lattice parameter. For the first time, a measure of the quantitative characteristics of the influence of the concentration of the proppant element on electrophysical quantities and characteristics, integral and differential concentration coefficients, the value and sign of which provide information about the nature of the influence of this or that proppant element, was proposed. When implementing the main tasks of the project, an innovative scientific and technical product of a complete form will be obtained, in particular, sensitive elements of film sensors of various physical characteristics will be offered. (thermometers, strain gauges, magnetic sensors). The obtained results expand the concept of phase equilibrium in medium- and high-entropy film alloys; allow obtaining film materials based on the same components, in which the Debye temperature can vary in the range of up to 45-50 K, and the lattice parameter up to 0.2 nm, which can be used in the field of acoustoelectronics.