Please use this identifier to cite or link to this item: http://ena.lp.edu.ua:8080/handle/ntb/44949
Title: Метрологічна надійність термоелектричного наносенсора квантового еталона температури
Other Titles: Metrological reliability of thermoelecric nanosensor of quantum temperature standard
Authors: Стадник, Б. І.
Яцишин, С. П.
Фрьоліх, Т.
Микийчук, М. М.
Луцик, Я. Т.
Скоропад, П. І.
Affiliation: Національний університет «Львівська політехніка»
Технічний університет, м. Ільменау, Німеччина
Bibliographic description (Ukraine): Метрологічна надійність термоелектричного наносенсора квантового еталона температури / Б. І. Стадник, С. П. Яцишин, Т. Фрьоліх, М. М. Микийчук, Я. Т. Луцик, П. І. Скоропад // Вимірювальна техніка та метрологія : міжвідомчий науково-технічний збірник. — Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2018. — Том 79. — № 2. — С. 20–28.
Bibliographic description (International): Metrological reliability of thermoelecric nanosensor of quantum temperature standard / B. I. Stadnyk, S. P. Yatsyshyn, T. Frolikh, M. M. Mykyichuk, Ya. T. Lutsyk, P. I. Skoropad // Vymiriuvalna tekhnika ta metrolohiia : mizhvidomchyi naukovo-tekhnichnyi zbirnyk. — Lviv : Vydavnytstvo Lvivskoi politekhniky, 2018. — Vol 79. — No 2. — P. 20–28.
Is part of: Вимірювальна техніка та метрологія : міжвідомчий науково-технічний збірник, 2 (79), 2018
Journal/Collection: Вимірювальна техніка та метрологія : міжвідомчий науково-технічний збірник
Issue: 2
Volume: 79
Issue Date: 26-Feb-2018
Publisher: Видавництво Львівської політехніки
Place of the edition/event: Львів
Keywords: температура
еталон фізичної величини
квант температури
термоелектричний наносенсор
конвертувальний елемент
temperature
standard of physical value
quantum of temperature
thermoelectric nanosensor
converting element
Number of pages: 9
Page range: 20-28
Start page: 20
End page: 28
Abstract: Можливість упровадження еталона квантової температури потребує зосередження уваги на перетворювальному елементі I–T як унікальному електронному пристрою, що підлягає істотним навантаженням під час роботи. Враховуючи його нанорозмірність, оскільки елемент виготовляють на основі CNTFET конструкції, трансформуючи її у нанорозмірний термоелектричний перетворювач (стік та витік) із надпровідним затвором, ми передбачаємо особливо жорсткі вимоги до цього елемента. Вирішити цю проблему можна із залученням інженерії еластичних напружень, яку раніше успішно застосовували для масштабування процесів виготовлення багатозатворних комплементарних польових транзисторів.
While studying the physical foundations of the temperature standard, we obtained a quantum unit of temperature as the value of the temperature jump when one electron-phonon scattering per unit time. We expressed it in terms of the ratio of fundamental physical constants h/kB; it is equal to 3,199 493 42 · 10–11 K with a relative standard uncertainty of 59,2 · 10–8. The investigated quantum standard is recommended for use as an "intrinsic standard", which does not require continuously repeated measurements (to check its accuracy) in relation to the current unit of temperature. The possibility of the introduction of standard quantum temperature requires paying significant attention to the I (current) – T (temperature) converting element as unique electronic device that is subject to significant stress during operation. Considering its nanosized dimensions, since this element is made on the basis of CNTFET by transforming it into a nanosized thermocouple (source and drain) with a superconducting CNT gate as the thermocouple junction, we foresee particularly stringent requirements for this element. The solution to this problem can be accomplished with help of elastic stress engineering, which has previously been successfully applied to scale the manufacturing processes of multigated complementary FETs. The technology of the I – T converting element of the quantum temperature standard is complicated and provided by the Cu coating (or another similar metallization) of the nanotube free ends. The negative influence of defects in the production of I – T elements, in particular electrodes of the thermoelectric nanosensor, on the quality of subsequent operations can be significant. As result, the metrological characteristics of nanosensor (drift of thermo-EMF, impact of deformation, number of operation cycles etc.) become enough unpredictable. On the basis of nanothermodynamics and elastic stress engineering we have studied the number of impact factors on thermoelectric nanosensor performance, trying to provide the reliable operation of the I – T converting element of the quantum temperature standard. At the same time, there were fulfilled a number of studies of metals, alloys, and metal glasses in various temperature-mechanical and thermodynamic modes
URI: http://ena.lp.edu.ua:8080/handle/ntb/44949
Copyright owner: © Національний університет „Львівська політехніка“, 2018
References (Ukraine): 1. Yatsyshyn S., Stadnyk B. (2015). Metrological Array of Cyber-Physical Systems. Part 12. Study of Quantum Unit of Temperature Sensors and Transducers: Vol. 192, Issue 9. Р. 30–36.
2. Bobalo Yu., Yatsyshyn S., Mykyychuk M., Stadnyk B.(2017). I-T Converting Element of Quantum Temperature Standard. 59rd Internationales Wissenschaftliches Kolloquium Technische Universität Ilmenau, 11–15 September. Р. 33.
3. Li Ju, Shan Zhiwei, Ma Evan. (2014). Elastic Strain Engineering for Unprecendented Materials Properties, MRS Bulletin, Vol. 39, Febr. Р. 108–117.
4. Dapeng Yu, Ji Feng, James Hone. (2014). Elastically strained nanowires and atomic sheets. MRS Bulletin,Vol.39, Febr. Р. 157–166.
5. Yatsyshyn S., Stadnyk B., Kozak O. (2012). Research in Nanothermometry. Part 2. Methodical Error Problem of Contact Thermometry Sensors & Transducers: Vol.140, Issue 5,Р. 8–14.
6. Burg M. E., van der Veer W. E., Gruell A. G., Penner R. M. (2007). Electrodeposited Submicron Thermocouples with Microsecond Response Time, Nano Lett.: 7 (10). Р. 3208–3213, DOI: 10.1021/nl071990q.
7. Бужинский О. И., Самойлов С. В. (1969). Экспериментальное определение температуры на границе раздела медь-никель с помощью термо-ЭДС, Физика твердого тела: Т. 11. № 10. C. 2881–2886.
8. Medvid А. I. (2006). Temperature changes in thermoelectric power and the deviation from the Wiedemann- Franz law of the Fe-Ni-Ti alloy in martensitic-austenite states. Thermoelectricity: № 4. C. 19–29.
9. Hofmann H. (2009). Advanced nanomaterials, Course support, Powder Technology Laboratory, IMX, EPFL, Version 1.
10. Bedell W., Khakifirooz A., Sadana D. K. (2014). Strain scaling for CMOS, MRS Bulletin, Vol. 39, Febr. Р. 131–137.
11. Стадник Б., Яцишин С. (2017) Патент України№ 115601 від 27.11.2017. Спосіб отримання кванта температури на основі фундаментальних сталих речовини і створення еталона температури та пристрій для його реалізації.
12. Stadnyk B., Yatsyshyn S., Seheda O. (2012). Research in Nanothermometry. Part 6. Metrology of Raman Thermometer with universal calibration artifacts. Sensors & Transducers: Vol. 142, Issue 7. Р. 1–9.
13. Stadnyk B., Yatshyshyn S. (2010). Аccuracy and metrological reliability enhancing of thermoelectric transducers Sensors & Transducers:Vol. 123, Issue 12. Р. 69–75.
14. Kolodiy Z. A (2010). Flicker-Noise of Electronic Equipment: Sources, Ways of Reduction and Application. Radioelectron. Commun. Syst.: Vol.53, Issue 8. Р. 412–417.
15. Stadnyk B., Yatshyshyn S., Lutsyk Ya., Datsiuk M.(2013). Development of Noise Measurements. Part 8. Nanometrology and Nanothermodynamics as its Scientific Basis, Sensors and Transducers: Vol. 160, Issue 12. Р. 25–34.
References (International): 1. Yatsyshyn S., Stadnyk B. (2015). Metrological Array of Cyber-Physical Systems. Part 12. Study of Quantum Unit of Temperature Sensors and Transducers: Vol. 192, Issue 9. Р. 30–36.
2. Bobalo Yu., Yatsyshyn S., Mykyychuk M., Stadnyk B.(2017). I-T Converting Element of Quantum Temperature Standard. 59rd Internationales Wissenschaftliches Kolloquium Technische Universität Ilmenau, 11–15 September. P. 33.
3. Li Ju, Shan Zhiwei, Ma Evan. (2014). Elastic Strain Engineering for Unprecendented Materials Properties, MRS Bulletin, Vol. 39, Febr. Р. 108–117.
4. Dapeng Yu, Ji Feng, James Hone. (2014). Elastically strained nanowires and atomic sheets. MRS Bulletin,Vol. 39, Febr. Р. 157–166.
5. Yatsyshyn S., Stadnyk B., Kozak O. (2012). Research in Nanothermometry. Part 2. Methodical Error Problem of Contact Thermometry Sensors & Transducers: Vol. 140, Issue 5.Р. 8–14.
6. Burg M. E., van der Veer W. E., Gruell A. G., Penner R. M. (2007). Electrodeposited Submicron Thermocouples with Microsecond Response Time, Nano Lett.: 7 (10). Р. 3208–3213, DOI: 10.1021/nl071990q.
7. Buzhynski О. I., Samoilov S. V. (1969). Experimental determination of temperature at the copper-nickel boundary using thermo-emf, Solid State Physics: Vol. 11, Issue 10.Р. 2881–2886 (In Russian)
8. Medvid А. I. (2006). Temperature changes in thermoelectric power and the deviation from the Wiedemann- Franz law of the Fe-Ni-Ti alloy in martensitic-austenite states. Thermoelectricity: No. 4. C. 19–29.
9. Hofmann H. (2009). Advanced nanomaterials, Course support, Powder Technology Laboratory, IMX, EPFL, Version 1.
10. Bedell W., Khakifirooz A., Sadana D.K. (2014). Strain scaling for CMOS, MRS Bulletin, Vol.39, Febr., рр.131–137.
11. Stadnyk B., Yatshyshyn S. (2017) Patent of Ukraine№ 115601 від 27.11. A method for obtaining a temperature quantum based on fundamental constants of the matter and establishing a temperature standard and a device for its implementation.
12. Stadnyk B., Yatsyshyn S., Seheda O. (2012). Research in Nanothermometry. Part 6. Metrology of Raman Thermometer with universal calibration artifacts. Sensors & Transducers: Vol. 142, Issue 7. Р. 1–9.
13. Stadnyk B., Yatshyshyn S. (2010). Аccuracy and metrological reliability enhancing of thermoelectric transducers. Sensors & Transducers: Vol. 123, Issue 12. Р. 69–75.
14. Kolodiy Z. A (2010). Flicker-Noise of Electronic Equipment: Sources, Ways of Reduction and Application. Radioelectron. Commun. Syst.: Vol. 53, Issue 8. Р. 412–417.
15. Stadnyk B., Yatshyshyn S., Lutsyk Ya., Datsiuk M.(2013). Development of Noise Measurements. Part 8. Nanometrology and Nanothermodynamics as its Scientific Basis, Sensors and Transducers: Vol.160, Issue 12. Р. 25–34.
Content type: Article
Appears in Collections:Вимірювальна техніка та метрологія. – 2018. – Випуск 79, №2



Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.