|
|
Dielectric Properties of Thin Tantalum and Niobium Oxide Layers
Abuetwirat, Inas Faisel ; Chobola, Zdeněk (oponent) ; Lelák, Jaroslav (oponent) ; Liedermann, Karel (vedoucí práce)
Dielectric relaxation spectroscopy is one of the useful methods in studying the molecular dynamics of materials. Owing to recent developments in instrumentation and advances in measurement technique, it is possible to obtain the dispersion of dielectric permittivity in a wide frequency range and for very different materials. The purpose of my work was to investigate dielectric relaxation spectra and conductivity of oxides of titanium, niobium, tantalum, lanthanum and hafnium for field emission cathodes. The objective of the research was to analyze the frequency and temperature behavior of these oxides, as well as their conductivity over a wide frequency and temperature range, and to attempt to determine the origin of the relaxation. As the original range of oxides has been very broad, focus was paid to tantalum (Ta) and niobium (Nb) oxides only, also with regard to their application in electrolytic capacitors. Electrical, thermal and mechanical (processing) properties of Ta and Nb oxides have already been well established. Little is known, however, about detailed mechanisms of their dielectric relaxation. The results acquired for Ta2O5 show a relaxation peak in the temperature and frequency range available, 187 K – 385 K, 1 Hz – 10 MHz. The loss peak frequency follows the Arrhenius law dependence with the activation energy of 0.048 eV. In conductivity spectra, Ta2O5 film exhibits a steady – state value at low frequencies and a monotonous increase at high frequencies that depends on temperature. The observed conductivity followed a slightly superlinear power law. The results acquired for Nb2O5 show a relaxation peak in a similar temperature and frequency range, 218 K – 373 K, 1 Hz – 1 MHz. The loss peak frequency follows the Arrhenius law dependence with the activation energy of 0.055 eV. For both films the relaxation peak approximately shifted toward higher temperatures with frequency (same activation energy). Niobium capacitor shows conductivity mechanism similar to tantalum capacitor.
|
|
|
Dielektrická spektroskopie karboxymetylcelulózy v časové oblasti
Palai-Dany, Tomáš ; Lelák, Jaroslav (oponent) ; Mentlík, Václav (oponent) ; Liedermann, Karel (vedoucí práce)
Práce se zabývá dielektrickou relaxační spektroskopií karboxymetylcelulózy v časové oblasti. V rámci experimentálních prací bylo navrženo a postupně dále vyvíjeno měřicí pracoviště umožňující záznam časového průběhu vybíjecích proudů dielektrik, jeho zpracování a analýzu. Předmětem měření byla karboxymetylcelulóza, což je jednoduchý polysacharid používaný v širokém spektru aplikací, mezi jiným i v biomedicínském inženýrství. Studium vlastností karboxymetylcelulózy si vyžádalo vytvoření vlastního experimentálního zařízení, v němž byly ošetřeny stabilizace vzorku před měřením, jeho nabíjení i vybíjení v definovaných časových intervalech, přepínání mezi jednotlivými režimy, záznam měření, úpravy a zpracování naměřených signálů až po Fourierovu transformaci do frekvenční oblasti. Frekvenční průběh komplexní permitivity či jeho imaginární část, získaný Fourierovou transformací průběhu vybíjecího proudu dielektrika v časové oblasti, se pak označuje jako dielektrické spektrum. Vzhledem k tomu, že měření probíhala na velice nízkých úrovních měřeného signálu (pod 10-12 A), nejednalo se o právě jednoduchou záležitost. V rámci práce tak bylo nutné studovat a řešit otázky zemnění, šumu a citlivosti k různým vnějším vlivům. Hlavním těžištěm práce je matematické zpracování šumu přítomného ve vybíjecím proudu, tedy operace s původními získanými signály v časové oblasti směřující v podstatě k číslicové filtraci zaznamenaných dielektrických dat. Na to navazujícím cílem práce je objasnit dielektrické parametry zkoumaného vzorku karboxymetylcelulózy v co nejširším spektru frekvencí. Nedílnou součást práce tvoří výběr a aplikace metody převodu upraveného signálu do frekvenční oblasti. Měření včetně experimentální části i zpracování měřených dat bylo provedeno na Ústavu fyziky FEKT VUT Brno. Pro účely měření byl používán elektrometr Keithley 617, měřicí most HP 4284A a kryogenický systém Janis CCS-400-204. Výsledky měření byly doplněny měřením provedeným na V. katedře experimentální fyziky Přírodovědecké fakulty University Augsburg.
|
|
|
Dielectric Properties of Thin Tantalum and Niobium Oxide Layers
Abuetwirat, Inas Faisel ; Chobola, Zdeněk (oponent) ; Lelák, Jaroslav (oponent) ; Liedermann, Karel (vedoucí práce)
Dielectric relaxation spectroscopy is one of the useful methods in studying the molecular dynamics of materials. Owing to recent developments in instrumentation and advances in measurement technique, it is possible to obtain the dispersion of dielectric permittivity in a wide frequency range and for very different materials. The purpose of my work was to investigate dielectric relaxation spectra and conductivity of oxides of titanium, niobium, tantalum, lanthanum and hafnium for field emission cathodes. The objective of the research was to analyze the frequency and temperature behavior of these oxides, as well as their conductivity over a wide frequency and temperature range, and to attempt to determine the origin of the relaxation. As the original range of oxides has been very broad, focus was paid to tantalum (Ta) and niobium (Nb) oxides only, also with regard to their application in electrolytic capacitors. Electrical, thermal and mechanical (processing) properties of Ta and Nb oxides have already been well established. Little is known, however, about detailed mechanisms of their dielectric relaxation. The results acquired for Ta2O5 show a relaxation peak in the temperature and frequency range available, 187 K – 385 K, 1 Hz – 10 MHz. The loss peak frequency follows the Arrhenius law dependence with the activation energy of 0.048 eV. In conductivity spectra, Ta2O5 film exhibits a steady – state value at low frequencies and a monotonous increase at high frequencies that depends on temperature. The observed conductivity followed a slightly superlinear power law. The results acquired for Nb2O5 show a relaxation peak in a similar temperature and frequency range, 218 K – 373 K, 1 Hz – 1 MHz. The loss peak frequency follows the Arrhenius law dependence with the activation energy of 0.055 eV. For both films the relaxation peak approximately shifted toward higher temperatures with frequency (same activation energy). Niobium capacitor shows conductivity mechanism similar to tantalum capacitor.
|
|
|
Dielektrická spektroskopie karboxymetylcelulózy v časové oblasti
Palai-Dany, Tomáš ; Lelák, Jaroslav (oponent) ; Mentlík, Václav (oponent) ; Liedermann, Karel (vedoucí práce)
Práce se zabývá dielektrickou relaxační spektroskopií karboxymetylcelulózy v časové oblasti. V rámci experimentálních prací bylo navrženo a postupně dále vyvíjeno měřicí pracoviště umožňující záznam časového průběhu vybíjecích proudů dielektrik, jeho zpracování a analýzu. Předmětem měření byla karboxymetylcelulóza, což je jednoduchý polysacharid používaný v širokém spektru aplikací, mezi jiným i v biomedicínském inženýrství. Studium vlastností karboxymetylcelulózy si vyžádalo vytvoření vlastního experimentálního zařízení, v němž byly ošetřeny stabilizace vzorku před měřením, jeho nabíjení i vybíjení v definovaných časových intervalech, přepínání mezi jednotlivými režimy, záznam měření, úpravy a zpracování naměřených signálů až po Fourierovu transformaci do frekvenční oblasti. Frekvenční průběh komplexní permitivity či jeho imaginární část, získaný Fourierovou transformací průběhu vybíjecího proudu dielektrika v časové oblasti, se pak označuje jako dielektrické spektrum. Vzhledem k tomu, že měření probíhala na velice nízkých úrovních měřeného signálu (pod 10-12 A), nejednalo se o právě jednoduchou záležitost. V rámci práce tak bylo nutné studovat a řešit otázky zemnění, šumu a citlivosti k různým vnějším vlivům. Hlavním těžištěm práce je matematické zpracování šumu přítomného ve vybíjecím proudu, tedy operace s původními získanými signály v časové oblasti směřující v podstatě k číslicové filtraci zaznamenaných dielektrických dat. Na to navazujícím cílem práce je objasnit dielektrické parametry zkoumaného vzorku karboxymetylcelulózy v co nejširším spektru frekvencí. Nedílnou součást práce tvoří výběr a aplikace metody převodu upraveného signálu do frekvenční oblasti. Měření včetně experimentální části i zpracování měřených dat bylo provedeno na Ústavu fyziky FEKT VUT Brno. Pro účely měření byl používán elektrometr Keithley 617, měřicí most HP 4284A a kryogenický systém Janis CCS-400-204. Výsledky měření byly doplněny měřením provedeným na V. katedře experimentální fyziky Přírodovědecké fakulty University Augsburg.
|
host ::
RSS.