0752-1-opreview (Исследование потери устойчивости для нелинейной микромеханической структуры)

В диссертационный совет № Д 212.229.02 ФГАОУ ВО политехнический Великого» «Санкт-Г!етсрбургский университет Петра ОТ31~1В официального оппонента на диссертацикз и авторефера г 'Эннса Якова Борисовича на тему". «Исследование потери устойчивости для нелинейной микромеханической структуры», представленную на соискание ученой степени кандида~а технических наук по специальности 05.27.06 «Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники» В последнее время для разработки и изготовления электронных компонентов на базе микросистемпой техники стали привлекаться микромеханические элементы с нелинейным поведением. Такое поведение может быгь обусловлено как свойством материалов.

так и геометрическими параметрами структуры, Повышенное внимание вызвано, например, расширением рабочего частного диапазона датчиков и возможностью формирования двух- и многонозиционных микро приводов. В частности. к подобным элементам можно отнести микро арочные упругие системы, которым присуще наличие двух стабильных состояний за счет потери механической устойчивости, При всем активном внимании к подобным устройства на настоящее время они не получили широкого коммерческого распространения. Это вызвано недостаточностью развития технологических метолов их формирования и теарстичсских сведений об их механическом поведении.

В частности. получение внеплоскостных пленочных структур требует обеспечения воспроизводимых и контролируемых внутренних напряжений в плбнке. Кроме того, их механическая устойчивость ко внешним нагрузкам, несмотря на достигнутые успехи, остается достаточно низкой. В связи с этим. разработка эффективных технологических методов формирования нелинейных микромеханических структур с потерей устойчивости и изучение их физических свойств безусловно является актуальной задачей для широкого спектра практических применений. Диссертационная работа Зннса Я.Б, посвящена решению задачи разработки технологических методов формирования нелинейных микромеханических структур на основе потери их механической устойчивости, а гакжс исследованию их статических и линамических механических параметров.

Актуальность темы диссертации и результаты широкого спектра исследований, проведенных диссертантом в области изучения процессов управляемого формирования внутренних напряжений пленочных структур и выявление параметров нелинейного поведения арочных структур. обуславливают научнукз новизну и практическу1о значимость диссертационной работы. Научная новизна проведенных автором исследований состоит в разработке технологических методов изготовления и методов проектирования нелинейных микромеханических элементов: -получены новые данные о влиянии структурных дефектов в осажденных магнетронным напылением пленках Сг-Си-Сг на упругие свойства пленок и величину внутренних механических напряжегпш; — выянлены критерии, оказывающие доминиру|ошсе влияние на наличие бистабильного поведения нелинейных микромеханичсских структур.

обус;ювленного потерей механической устойчивости; --предложен и экспериментально проверен новый конструкционный метод повышения устойчивости стабильных состояний, основанный на локальном увеличении жесткости для снижения проявления несимметричных форм переходов аркообразных упругих микромеханических структур; — эксперименз.ально определены амплитудные и фазовые характеристики микромеханических резонаторов с параллельно объединенными аркообразными упругими элементами при возбуждении их колебаний в условиях высокого и низкого вязкоупругого демпфирования; — разработана и экспериментально продемонстриронана новая схема управления переходами между двумя устойчивыми состояниями нелинейной микромеханической структуры с применением частотного возбуждения колебаний н смещения резонансной частоты постоянной нагрузкой. В диссертационной работе получены следунэщие практически значимые результаты: — получены экспериментальные данные о степени влияния структурных дефектов и морфологии поверхности на упругие свойства осажденных магнетранным напылением пленок Сг-Сц-Сг, которые имеют значение для разработки и изготовления внеплоскостных микроэлектромсханических систем.

формируемых по технологиям поверхностной микрообработки: определена зависимость линеаризации потенциальной энергии нелинейной микромеханической структуры от геометрических параметров упругих элементов и установлена степень влияния несимметричных форм потери устойчивости на сохранение бистабильного поведения; — продемонстрировано, что применение модуляции профиля аркообразного упругого элемента приводит к увеличению относительной глубины потенциальной ямы деформационно-энергетической зависимости и снижает влияние несимметричных форм потери устойчивости, то есть позволяет повысить устойчивость стаоильных состояний нелинейной микромехапической структуры: установлено, что повышение лобротности нелинейных резонаторов с аркообразными упругими элементами при резонансном возбуждении приводи~ к существенному увеличению скорости изменения фазы колебаний, однако наблюдаемое возрастание амплитуды колебаний имеет ограничение; продемонстрировано.

гго снизкение электрического напряжения управления бистабильным микромсханическим приводом может быть достигнуто при возбуждении вынужденными колебаниями с частотой ниже его резонансной частоты и постоянном напряжении, приводящим к смещению его резонансной частоты до частоты возбуждения. При этом вакуумированиемикроэлектромеханической системы приводи~ к увеличению эффективности данншо метода; разработан комплекс методик определения упрутих свойств пленочных механических структур и методик измерения нелинейных механических характеристик МЭМС; — разработаны конструкции и технологии изготовления поверхностных и объемных нелинейных микромеханических структур для применения в таких МЗМС, как энергонезависимые оптоэлектромеханические переклю штели для широкополосной связи, контактные электромеханические реле для коммутации сигналов силовой электроники, вибрацнонные микромеханические гироскопы 1датчнки силы Кориолиса) для малогабаритных бесплатформенных навигационных систем.

Достоверность научных положений и выводов диссертационной работы подтверждается сравнением экспериментальных исследований. проведенных в диссертационной работе, с резульгатами численного моделирования, полученных с использованием программного пакета СОМ801., их воспроизводимостью и корреляцией с известными данным из литературных источников. Л так же: — успешной апробацией разработанных автором технологических и конструкционных методов на предприятиях в ходе выполнения 1!ИР и ОКР; — апробацией результатов работы на разнообразных российских и международных конференциях, семинарах и школах;публикацией материалов исследования в 18-и научных работах, 3 из которых опубликованы в изланиях. рекомендованных ВЛК РФ.

2 патента на полезную модель, 8 статей в научных журншшх, инлсксируемых «ЯСОРБ8». Диссертационная работа состоит из введения, четырех ~лав, заключения. и библиографического списка. включающего 90 наименований. Дисссртапия содержит 155 страницы машинописного текста, включая 80 рисунков и 4 таблицы. Материал диссертации изложен последовательно и лаконично.

Автореферат и публикации полностью соответствует содержанию диссертапии, В качестве замечаний можно отметить следующее; 1. В основных разделах работы автор использует понятия «сжимающие» и «растягивакпцие» напряжения не в общепринятых в отечественной литературе значениях и. соответственно. знаках механических напряжений.

что затрудняе~ восприятие результатов исследований: 2. В технологической части работы слабо отражено влияние других важных факторов, кроме давления рабочего газа, на формирование механических напряжений в пленках Сг и Сц; 3. Взаимовлияние образования дефектов в пленке и изменение ес механических характеристик. Кроме установления корреляции желательно подтверждение их причинно-следственной связи; 4. Нечеткость формулировок типа «сглаживание» и «лианеризация» в сочетании с точно определенными значениями относительных размеров балки приводит к неоднозначным оценкам границ устойчивости и переключения. Так граница «лианеризации потенциальной энергии» оценивается при соотношении размеров 5,1 и 4,5 в разных местах автореферата и 4,75 в экспериментальной части и 5 ровно в выводах по 3 главе диссертации; 5.

Введенный параметр «относительная глубина позснциальиой ямы» Е как отношение значений энергии «первого максимума ко второму минимуму» 1стр. 75) не вполне отражает понятие «глубина ямы» и вряд ли может быть использован как «относительный коэффициент устойчивости» метастабильных состояний для механических систем. Указанные замечания не задевают существа диссертации и нс влияют на общую высокую опенку полученных соискателем результатов. Диссертапия Эннса Якова Борисовича представляет собой завершенную научно-исследовательскую работу, в которой решена задача Общее заключение по диссертации Диссертационная рабога Эннса Яков Борисовича «Исследование потери устойчивости для нелинейной микромех;шичсской структуры» является завершенной научно-квалификационной работой, которая по критериям актуальности, степени директор НОЦ «Нанотехнологии», профессор кафедры микро- и наноэлектроники Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им.

В.И.Ульянова». д. г, и. Корляков Андрей Владимирович 197376, Россия, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, дом 5. Тел.-ь7 812 346-44-87: Е-пис!: !пГофе!ц.гц Подпись Корлякова Л.В. заверяю 1~гесс»с~ обоснованности научных положений. выводов и рекомендаций. сформулированных в диссертации, новизне и практической пенности, достоверности результатов и уровнкэ решения поставленных задач удовлетворяет всем требованиям ВЛК 1'Ф, предъявляемым в пп.

9-11 «Полохсения о присуждении ученых степеней» от 24 сентября 2013 г. № 842 !ред. от 01.10.2018 М 1168). Уровень задач, решенных соискателем, представляется соответствующим требованиям, предъявляемым к диссертапиям на соискание ученой степени кандидата технических наук. Содержание диссертации соответствует специальности 05.27.06 «Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники». Диссертант, Энне Яков Борисович. заслуживает присуждения ему ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.27.06 — '1'ехнология и оборудование для производства полупрово;.шиков, материалов и приборов электронной техники, .