авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ В.И. Гаман ФИЗИКА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ...»

-- [ Страница 3 ] --

Обратный ток через МОП-диод обусловлен термоэмиссией дырок из металла в р-Si. Учитывая, что при обратном напряжении МОП-диод находится в режиме стационарного неравновесного обеднения за счет высокого темпа оттока электронов из ОПЗ в металл, получим I обр = I s ~ exp[eU к /( kT )]. Таким образом, увеличение U к за счет воз действия водорода на МОП-диод должно вызывать уменьшение обрат ного тока.

Заключение ЗАКЛЮЧЕНИЕ На основании материала, представленного в четвертой главе, про цесс воздействия молекулярного водорода на электрические характери стики (ВФХ и ВАХ) туннельных МОП-диодов на основе кремния мож но условно разделить на пять периодов, в течение которых происходят следующие физические явления: 1) диссоциативная адсорбция водорода на полевой палладиевый электрод;

2) диффузия атомов водорода через слой Pd;

3) формирование дипольного слоя на поверхности SiO2 за счет поляризации атомов водорода;

4) диффузия атомов водорода через слой диоксида кремния к границе раздела SiO2–n(p)-Si;

5) адсорбция атомов водорода на поверхность n(p)-Si. На такие же периоды можно разделить и процесс воздействия водорода на МОП-диоды на основе арсенида галлия.

При отрицательном потенциале на палладиевом электроде форми рование дипольного слоя в зазоре Pd–SiO2 приводит к уменьшению или к увеличению U к в зависимости от типа проводимости полупроводни ковой подложки. За счет снижения работы выхода палладия U к умень шается в случае подложки n-типа и увеличивается при подложке р-типа.

Адсорбция атомов водорода на поверхность n-Si уменьшает плотность отрицательного заряда Qt (s = 0). Напротив, в случае подложки р-типа плотность положительного заряда Qt (s = 0) возрастает. В результате изменений U к и Qt (s = 0) при появлении водорода в газовой смеси уменьшается положительное значение U п.з в МОП-диодах на основе n– Si и увеличивается | U п.з | в диодах на основе p-Si, что приводит к сдви гу вдоль оси напряжений ВФХ и прямой ветви ВАХ. Увеличение об ратного тока под воздействием водорода в МОП-диодах с подложкой n-типа и уменьшение его в диодах с подложкой р-типа обусловлены только изменениями контактной разности потенциалов. В МОП структурах атомы водорода не достигают границы раздела SiO2–n(p)-Si, поэтому сдвиг ВФХ вдоль оси напряжений связан с изменением U к.

102 Заключение Скорость протекания переходного процесса установления стацио нарного значения емкости МОП-диода после быстрого изменения кон центрации водорода в газовой смеси в основном определяется наиболее медленными явлениями: диффузией атомов водорода через слой SiO2 и их адсорбцией на границе раздела SiO2–n(p)-Si. В области малых кон центраций водорода (nH2 1350 ppm) время релаксации емкости вели ко и определяется в основном процессом адсорбции атомов водорода на поверхность n(p)-Si. При nH2 3700 ppm время релаксации равно вре мени диффузии атомов водорода через слой SiO2 (см. рис. 4.6).

Из имеющихся экспериментальных данных следует, что время ре лаксации емкости МОП-диодов значительно превышает величину этого параметра для проводимости сенсоров на основе SnO2. Такое неравен ство времен релаксации обусловлено тем, что рабочие температуры МОП-диодов (Тр = 300–400 К) ниже, чем для сенсоров на основе SnO (Тр / 473 К).

Подводя итог, отметим, что МОП-диоды с палладиевым или плати новым полевыми электродами можно использовать для обнаружения и измерения концентрации не только молекулярного водорода, но и газов, молекулы которых содержат атомы водорода, например аммиак [43].

Список литературы Список литературы 1. Волькенштейн Ф.Ф. Электронные процессы на поверхности полупровод ников при хемосорбции. – М.: Наука, 1987. – 432 с.

2. Мясников И.А., Сухарев В.Я., Куприянов Л.Ю. и др. Полупроводниковые сенсоры в физико-химических исследованиях. – М.: Наука, 1991. – 327 с.

3. Korotcenkov G., Brinzari V., Golovanov V., et al. // Sensors and Actuators. B. – 2004. – V. 98. – P. 41-45.

4. Batzill M., Diebald U. // Progrеss in Surface Science. – 2005. – V. 79. – P. 47 154.

5. Рембеза С.И., Свистова Т.В., Рембеза Е.С. и др. // ФТП. – 2001. – Т. 35. – Вып. 7. – С. 796-799.

6. McAleer J.F., Mosely P.T. // J. Chem. Soc. Faraday Trans. – 1987. – V. 83. – P. 1323-1346.

7. Фаренбрух А., Бьюб Р. Солнечные элементы, теория и эксперимент. – М.:

Энергоатомиздат, 1987. – 280 с.

8. Зи С.М. Физика полупроводниковых приборов. – М.: Мир, 1984. – Т. 1. – 453 с.

9. Гаман В.И. Физика полупроводниковых приборов. – Томск: Изд-во НТЛ, 2000. – 426 с.

10. Martinelli G., Carotta M., Passari L., et al. // Sensors and Actuators. B. – 1995. – V. 26-27. – P. 53-55.

11. Giotti G., Chiorino A., Martinelli G., et al. // Sensors and Actuators. B. – 1995.

– V. 24-25. – P. 520-524.

12. Capone S., Siciliano P., Quaranta F., et al. // Sensors and Actuators. B. – 2006.

– V. 77. – P. 503-511.

13. Гороновский И.Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.Ф. Краткий справочник по химии. – Киев.: Наукова думка, 1974. – 800 с.

14. Fort A., Mugnaini M., Rocchi S., et al. // Sensors and Actuators. B. – 2007. – V. 124. – P. 245-259.

15. Гаман В.И. // Изв. вузов. Физика. – 2008. – № 4. – С. 84-98.

16. Gutierrez F.J., Millan E. // Proc. оf the 2nd Inf. Meeting on Chemical Sensors.

Bordeaux, 1986. – P. 372-375.

17. Fleisher M., Hllbauer L., Born E., et al. // J. Am. Ceram. Soc. – 1997. – V. 80. – No. 8. – P. 2121-2125.

18. Baban C., Toyoda Y., Ogita M. // J. Optoelectronics and Advanced Materials. – 2005. – V. 7. – No. 2. – P. 891-896.

104 Список литературы 19. Liu Z., Yamazaki T., Shen Y., et al. // Sensors and Actuators. B: Chemical. – 2008. – V. 129. – No. 2. – P. 666-670.

20. Souri M., Azarmanesh M.N., Sani E.A., et al. // J. Phys. Condens. Matter. – 2008. – V. 20. – P. 1-6.

21. Анисимов О.В., Гаман В.И., Максимова Н.К. и др. // ФТП. – 2010. – Т. 44.

– Вып. 3. – С. 383-389.

22. Gillet M., Lemure C., Gillet E., et al. // Surf. Sci. – 2003. – V. 519. – P. 523 535.

23. Xia H., Wang Y., Kong F., et al. // Sensors and Actuators. B. – 2008. – V. 134.

– P. 133-139.

24. Jin C., Yamazaki T., Shirai Y., et al. // Thin Solid Films. – 2005. – V. 474. – P. 255-260.

25. Гаман В.И., Анисимов О.В., Максимова Н.К. и др. // Изв. вузов. Физика. – 2008. – № 8. – С. 50-56.

26. Heiland G., Kohl D. // Chemical Sensor Technology. – 1988. – V. 1. – P. 15 38.

27. Анисимов О.В., Гаман В.И., Максимова Н.К. и др. // ФТП. – 2006. – Т. 40.

– Вып. 6. – С. 724-729.

28. Гаман В.И., Калыгина В.М. // Изв. вузов. Физика. – 2003. – № 4. – С. 3-13.

29. Fogelberg J., Eriksson M., Dannetun H., et al. // J. Appl. Phys. – 1995. – V. 78.

– No. 2. – P. 988-993.

30. Eriksson M., Salomosson A., Lundstrm I., et al. // J. Appl. Phys. – 2005. – V. 98. – No. 034903. – P. 1-6.

31. Peterson L.-G., Dannetun H.M., Fogelberg J., et al. // J. Appl. Phys. – 1985. – V. 58. – P. 1404-1409.

32. Diligenti A., Stagi M., Guiti V. // Solid State Commun. – 1983. – V. 45. – P. 347-350.

33. Гаман В.И., Балюба В.И., Грицык В.Ю. и др. // ФТП. – 2008. – Т. 42. – Вып. 3. – С. 341-345.

34. Румак Н.В., Хатько В.В. Диэлектрические пленки в твердотельной элек тронике. – Минск: Наука и тэхника, 1990. – 191 с.

35. Гаман В.И., Дученко М.О., Калыгина В.М. // Изв. вузов. Физика. – 1999. – № 9. – С. 3-11.

36. Вавилов В.С., Киселев В.Ф., Мукашев Б.Н. Дефекты в кремнии и на его поверхности. – М.: Наука, 1990. – 216 c.

37. Chevallier J., Auconturier M. // Annual Rev. Mater. Sci. – 1988. – V. 18. – P. 219-230.

38. Омельяновский Э.М.., Полякова Ф.Я. // Высокочистые вещества. – 1988. – № 5. – С. 5-19.

Список литературы 39. Пехович А.И., Жидких В.М. Расчеты теплового режима твердых тел. – Л.:

Энергия, 1976. – 351 с.

40. Kumar V., Dahlke W.E. // Solid State Electronics. – 1977. – V. 20. – No. 2. – P. 143-152.

41. Гаман В.И., Дученко М.О., Калыгина В.М. // Изв. вузов. Физика. – 1998. – № 1. – С. 69-83.

42. Гаман В.И., Дробот П.Н., Дученко М.О. и др. // Поверхность. – 1996. – № 11. – С. 64-73.

43. Воронков В.П., Гаман В.И., Дученко М.О. и др. // Поверхность. Физика, химия, механика. – 1995. – № 2. – С. 35-40.

106 Условные обозначения УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ А – абсолютная влажность газовой смеси А* – эффективное значение постоянной Ричардсона b – показатель неидеальности ВАХ туннельного МОП-диода С – удельная емкость МОП-структуры Сд – удельная емкость слоя диэлектрика С0 – удельная емкость ОПЗ Сп.з – удельная емкость МОП-структуры при плоских зонах См – минимальное значение емкости МОП-структуры в режиме инвер сии Сг – удельная емкость МОП-структуры в газовой смеси, содержащей водород С0г – удельная емкость ОПЗ МОП-структуры в газовой смеси, содер жащей водород d0 – ширина ОПЗ в полупроводнике dм – толщина канала проводимости в поликристаллической пленке ме жду зернами SnO2 или WO dд – толщина слоя диэлектрика в МОП-структуре dmax – максимальное значение ширины ОПЗ МОП-структуры, находя щейся в режиме инверсии Dз – диаметр зерна в поликристаллической пленке металлооксидного полупроводника DН – коэффициент диффузии атомов водорода в слое SiO Dт – вероятность туннелирования электронов через слой диэлектрика DтН – вероятность туннелирования электронов через слой диэлектрика при наличии водорода в газовой смеси Е – собственные значения энергии электронов Ес, Еv – энергетические уровни дна зоны проводимости, потолка ва лентной зоны Еi – энергетический уровень середины ширины запрещенной зоны Еti – энергетические уровни акцепторных ПС, возникающих при хемо сорбции молекул и атомов кислорода Условные обозначения е – заряд электрона – напряженность электрического поля Еа, Ед – энергии активации процессов адсорбции и десорбции частиц газа ЕаО, ЕдО – энергии активации процессов адсорбции и десорбции ионов кислорода Еап, Едп – энергии активации процессов адсорбции и десорбции прото нов ЕаН, ЕдН – энергии активации процессов адсорбции и десорбции атомов водорода ЕаN, ЕдN – энергии активации процессов адсорбции и десорбции моле кул NO ft0(Еti) – равновесная функция распределения электронов по локальным энергетическим уровням в запрещенной зоне полупроводника F – уровень Ферми Fs – уровень Ферми на поверхности полупроводника GO – проводимость пленки металлооксидного полупроводника в газо вой смеси, содержащей кислород GOб, GOк – надбарьерная и канальная составляющие проводимости пленки металлооксидного полупроводника в газовой смеси, со держащей кислород Gмб, Gмк – максимально возможные значения надбарьерной и канальной составляющих проводимости пленки металлооксидного полупро водника GNк – канальная составляющая проводимости пленки WO3 в газовой смеси, содержащей кислород и диоксид азота GНб, GНк – надбарьерная и канальная составляющие проводимости сен сора водорода GН – полная проводимость сенсора водорода h – постоянная Планка I – сила тока Is – ток насыщения туннельного МОП-диода k – постоянная Больцмана LDn – длина экранирования для электронов LD – длина экранирования собственного полупроводника 108 Условные обозначения m0 – масса свободного электрона * mn – эффективная масса электрона * mnd – эффективная масса плотности состояний в зоне проводимости n0 – равновесная концентрация электронов ni – собственная концентрация носителей заряда nv – концентрация электронов, обусловленная ионизацией вакансий ки слорода в металлооксидном полупроводнике nг – концентрация газа nO2 – концентрация кислорода nNO2 – концентрация диоксида азота nH 2 – концентрация молекулярного водорода nH – концентрация атомов водорода Nd – концентрация донорной примеси Naд – поверхностная плотность частиц газа, адсорбированных на по верхности полупроводника Nц – поверхностная плотность адсорбционных центров Ni – поверхностная плотность ионов кислорода NN – поверхностная плотность ионов NO Ngi – поверхностная плотность гидроксильных групп Nt(Еt) – энергетическая плотность поверхностных состояний Nс, Nv – эффективная плотность квантовых состояний в зоне проводи мости и в валентной зоне р – парциальное давление газа pO2 – парциальное давление кислорода pH 2 – парциальное давление водорода Qs – поверхностная плотность объемного заряда в ОПЗ Qм – плотность заряда на полевом электроде МОП-структуры Qt – плотность заряда электронов или дырок, захваченных поверхност ными состояниями Qд – поверхностная плотность объемного заряда в диэлектрике Условные обозначения R – сопротивление сенсора Rгр – сопротивление межзеренной границы в металлооксидном полу проводнике Rs – сопротивление растекания полупроводниковой подложки МОП структуры Sм – эффективная площадь поперечного сечения адсорбированной час тицы (молекулы) Sк – площадь контакта зерен в поликристаллической пленке металлоок сидного полупроводника Sэ – эффективная площадь полевого электрода МOП-диода, через кото рую наиболее интенсивно осуществляется туннелирование элек тронов S – полная площадь полевого электрода МOП-диода t – время T – абсолютная температура – средняя тепловая скорость частицы газа n – средняя тепловая скорость электронов U – разность потенциалов Uк – контактная разность потенциалов Uд – падение напряжения на диэлектрическом слое МОП-структуры Uп.з – напряжение плоских зон МОП-структуры Uп.з.г – напряжение плоских зон в газовой смеси U0 – напряжение, начиная с которого поверхностный потенциал МОП структуры имеет линейную зависимость от U Е, Ен, Еп, ЕН, ЕN – теплоты адсорбции или энергии связи с ад сорбционным центром следующих частиц: ионов кислорода, ней тральных атомов кислорода, протонов, атомов водорода, ионов NO G – разность проводимостей сенсора в двух разных газовых средах 0 – электрическая постоянная r – относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника д – относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика – параметр теории, пропорциональный отношению вероятности ад сорбции частицы газа к вероятности ее десорбции 110 Условные обозначения О, N, H – параметр для процесса адсорбции атомов и молекул ки слорода, молекул NO 2, атомов водорода n – подвижность электронов аО, аN, аH – времена релаксации процесса адсорбции для атомов и мо лекул кислорода, молекул NO 2, атомов водорода – частота собственных колебаний адсорбированной частицы газа – плотность объемного заряда s – поверхностный потенциал Фб – высота потенциального барьера – термодинамическая работа выхода Pd, Si – термодинамическая работа выхода для Pd и Si Предметный указатель Для заметок 112 Условные обозначения Научное издание ГАМАН Василий Иванович Физика полупроводниковых газовых сенсоров Редактор Т.С. Портнова Верстка Л. В. Пермяковой К-ОКП ОК-005-93, код продукции Изд. лиц. ИД № 04000 от 12.02.01. Подписано к печати 16.01. Формат 60841/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура «Times»

Усл. печ. л. 6,51. Уч.-изд. л. 7,29. Тираж 300. Заказ № 8.

ООО «Издательство научно-технической литературы»

634050, г. Томск, пл. Ново-Соборная, 1, тел. (382-2) 53-33- Отпечатано в типографии ЗАО «М-Принт», г. Томск, ул. Пролетарская, 38/

Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.