0752-2-opreview (Исследование потери устойчивости для нелинейной микромеханической структуры)

В диссертационный совет № Д 212.229.02 ФГАОУ ВО политехнический Великого» «Санкт-Петербургский университет Петра ОТЗЫВ официального оппонента на диссертацию и автореферат Эннса Якова Борисовича на тему: «Исследование потери устойчивости для нелинейной микромеханической структуры» на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.27.06 «Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов н приборов электронной техники» Диссертационная работы Эннса Якова Борисовича посвящена исследованию потери устойчивости для нелинейной микромеханической структуры на основе тонких металлических пленок и объемных кремниевых элементов.

При этом основное внимание уделяется формированию арочной геометрии как для внеплоскостных элементов, так и для планарных элементов. Это обуславливает возможностью изготовления на базе подобных элементов механических энергонезависимых элементов памяти (на примере различных компонентов коммутационной техники), а также резонансных датчиков с широкой полосой пропускания. Широкое внимание к подобным устройствам и явные технологические и конструкционные сложности обуславливают актуальность разрабатываемой темы исследования, а также ее научную новизну и практическую значимость.

Основные научные результаты диссертации обусловлены актуальностью темы исследования и широким спектром теоретических и экспериментальных исследований, проведенных автором в области определения технологических методов формирования нелинейных микромеханических структур с потерей устойчивости и выявлению критериев их нелинейного поведения. Среди основных результатов автора особенно можно вьщелить следующее: — получены новые данные о влиянии структурных дефектов в осажденных магнетронным напылением пленках Сг-Сп-Сг на упругие свойства пленок и величину внутренних механических напряжений; — выявлены критерии, оказывающие доминирующее влияние на наличие бистабильного поведения нелинейных микромеханических структур, обусловленного потерей механической устойчивости; — предложен и экспериментально проверен новый конструкционный метод повьппения устойчивости стабильных состояний, основанный на локальном увеличении жесткости для снижения проявления несимметричных форм переходов аркообразных упругих микромеханических структур; — экспериментально 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 продемонстрирована новая схема управления переходами между двумя устойчивыми состояниями нелинейной микромеханической структуры с применением частотного возбуждения колебаний и смещения резонансной частоты постоянной нагрузкой.

Практическая значимость результатов диссертации заключается в создании технологических и конструкционных методов проектирования и изготовления бистабильных компонентов электронной техники, а также датчиков на основе нелинейного поведения микромеханических элементов. При этом результаты работы были использованы в серии разнообразных НИР и ОКР, где в ходе работы автором была изготовлена линейка электронных компонентов коммутационной техники (бистабильные оптические и электрические реле). Так конструкторские и технологические решения, предложенные Зннсом Я.Б., представляют большой интерес для специалистов научных и производственных предприятий и организаций, занимающихся разработкой современных МЭМС компонентов.

Среди основных практически значимых результатов автора особенно можно выделить следующее: — получены экспериментальные данные о степени влияния структурных дефектов и морфологии поверхности на упругие свойства осажденных магнетронным напылением пленок Сг-Сп-Сг, которые имеют значение для разработки и изготовления внеплоскостных микроэлектромеханических систем, формируемых по технологиям поверхностной микро обработки; — 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 прямоугольной функцией приводит к увеличению относительной глубины потенциальной ямы деформационно-энергетической зависимости и снижает влияние несимметричных форм потери устойчивости, то есть позволяет повысить устойчивость стабильных состояний нелинейной микромеханической структуры; — установлено, что повышение добротности нелинейных резонаторов с арко образными упругими элементами при резонансном возбуждении приводит к существенному увеличению скорости изменения фазы колебаний, однако наблюдаемое возрастание амплитуды колебаний имеет ограничение; — продемонстрировано, что снижение электрического напряжения управления бистабильным микромеханическим 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 вакуумирование микроэлектромеханической системы приводит к увеличению эффективности данного метода; — разработан комплекс методик определения упругих 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 МЭМС, как энергонезависимые оптоэлектромеханические переключатели для широкополосной связи, контактные электромеханические реле для коммутации сигналов силовой электроники, вибрационные микромеханические гироскопы (датчики силы Кориолиса) для малогабаритных бесплатформенных навигационных систем. Рекомендации по использованию результатов диссертации Практические результаты диссертационной работы Энне Я.Б. могут быть рекомендованы для использования на специализированных предприятиях РФ, занимающихся выпуском изделий электроники и микросистемной техники, в особенности для использования в агрессивных эксплуатационных условиях (т.к.

высокое ионное и радиационное воздействие). К таким предприятиям можно отнести: ОАО «Авангард» (г. Санкт-Петербург), АО «СКТБ РТ>> (г. Великий Новгород), АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» (г. Санкт-Петербург), АО «ГИРООПТИКА» (Санкт-Петербург), АО «НПП «Радар ММС»» (г. Санкт-Петербург), ФГУП РФЯЦ-ВНИИЭФ «НИИИС им. Ю.Е. Седакова» (г. Нижний Новгород) и др.

Научные результаты диссертационного исследования могут быть использованы в учебном процессе в высших учебных заведениях при подготовке специалистов по направлениям: «технология материалов и изделий микросистемной техники», «интегральная электроника и наноэлектроника», «интегральная электроника и микросистемная техника», «микро и нано электроника» и др..

Обоснованность результатов диссертационного исследования подтверждается: — Комплексным использованием современных теоретических и экспериментальных методик исследования и современного оборудования для анализа характеристик полученных экспериментальных образов; — Воспроизводююстью результатов выполненных экспериментов; — Отсутствием противоречий в выводах автора при их сопоставлении с работами других ученых; — Успешной апробацией разработанных и изготовленных автором прототипов устройств коммутационной техники и датчика угловых скоростей; Достаточно полной апробацией результатов исследования на разнообразных российских н международных конференциях, семинарах и школах; — Публикацией материалов исследования в 18-и научных работах, 3 из которых опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 2 патента на полезную модель, 8 статей в научных журналах, индексируемых «ЯСОРБЯ».

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, и библиографического списка, включающего 90 наименований. Диссертация содержит 155 страницы машинописного текста, включая 80 рисунков и 4 таблицы. Материал диссертации изложен ясно и лаконично.

Автореферат и публикации полностью соответствует содержанию диссертации. В качестве замечаний следует заметить следующее: 1. На рисунке 2.17 виден явный характер и общая тенденция изменения внутренних напряжений от давления рабочего газа, однако график построен с использованием всего трех точек. Возможно стоило более детально исследовать данный вопрос. 2. На странице 124 диссертации в таблице 4.1 приведены частотные характеристики резонаторов с аркообразным подвесом, полученные экспериментально и теоретически. Следовало бы пояснить причины расхождения в 5-7 раз показателей добротности резонаторов для сдвоенных балок и с модуляцией профиля балки, при одновременном совпадении этой величины для одной из балок.

В таблице также не приведены величины амплитуды колебаний, полученных теоретически. 3. При оформлении диссертации и автореферата допущены грамматические и пунктуационные ошибки. Например, в списках литературы не проставлены точки в конце ссыпки. Указанные замечания носят уточняющий характер и не влияют на общую положительную оценку диссертации. Общее заключение по диссертации Начальник отдела технологии микро системотехники ОАО «Авангард», к. т.

н. Дзюбаненко С.В. Дзюбаненко Сергей Владимирович 195271, Россия, Санкт-Петербург, Кондратьевский пр., д. 72; Тел. +7 812 740 08 11; Е-та11: дхуп1>апеЫсо®ачапйап1.ог8 Подпись Дзюбаненко «'%> с' ~ 2019 г. Диссертационная работа Зннса Яков Борисовича «Исследование потери устойчивости для нелинейной микромеханической структуры» является завершйнной научно-квалификационной работой, которая по критериям актуальности, степени обоснованности научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, новизне и практической ценности, достоверности результатов и уровню решения поставленных задач удовлетворяет всем требованиям ВАК РФ, предъявляемым в пп. 9-11 «Положения о присуждении ученых степеней» от 24 сентября 2013 г. № 842 (ред.