Температурная зависимость сопротивления тонкопленочных резисторов на основе диоксида олова

• Автор: Синёв, Илья Владимирович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 209 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
1. Газочувствительные резисторы на основе тонких пленок диоксида
олова
1.1. Проводимость пленок диоксида олова
1.2. Строение и модификация поверхности оксидов металлов со структурой рутила
1.3. Математическое моделирование газочувствительных свойств слоев на основе диоксида олова
1.4. Применение тонкопленочных резисторов на основе диоксида
олова в системах распознавания газо-воздушных смесей
Основные результаты и выводы
2. Методика эксперимента и образцы
2.1. Получение пленок диоксида олова
2.2. Мультисенсорная система на основе пленки диоксида олова
2.3. Установка для исследования электрического сопротивления и
газочувствительности
Основные результаты и выводы
3. Зависимость проводимости тонкопленочных резисторов на основе
диоксида олова от температуры
3.1. Влияние предыстории образца на его температурную зависимость проводимости
3.2. Влияние режима измерения на вид температурной зависимости проводимости плёнки диоксида олова
3.3. Динамика изменения проводимости плёнки диоксида олова при изменении состава окружающей среды
3.4. Влияние влажности на температурную зависимость проводимости
слоев диоксида олова
Основные результаты и выводы

4. Математическое моделирование температурной зависимости
проводимости тонкопленочных резисторов на основе диоксида олова
4.1. Модель температурной зависимости проводимости тонкой пленки
оксида металла
4.2. Адсорбция кислорода
4.3. Адсорбция воды
4.4. Применение математической модели для аппроксимации
экспериментальных данных
Основные результаты и выводы
5. Распознавание запахов на основе анализа отклика мультисенсорной
микросистемы
5.1. Влияние предварительного нагрева на распознавательную
способность мультисенсорной микросистемы
5.2. Распознавание запаха дымов с помощью анализа кинетики
изменения сигналов мультисенсорной системы
Основные результаты и выводы
Заключение
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Совершенствование и развитие методов твердотельной электроники и микроэлектроники позволяют создавать новые виды приборов для получения, переработки, хранения и визуализации информации. Одним из направлений, развитие которого представляется перспективным, является создание микросхем и микроустройств, способных выполнять химический анализ, распознавать и синтезировать запахи, проводить индивидуальную медицинскую диагностику [1 - 9].
Область применения таких устройств включает в себя системы мониторинга экологической обстановки, системы безопасности объектов, устройства управления технологическими процессами, системы медицинской диагностики и т.д. [10-16].
Особый интерес с точки зрения микроэлектроники представляет разработка газочувствительных приборов, которые могут быть технологически совместимы с современными технологическими процессами микроэлектроники и интегрированы в сотовые телефоны, персональные компьютеры и другие мобильные устройства. Наиболее значительные успехи на этом направлении достигнуты в разработке газочувствительных транзисторов, приборов с барьером Шоттки и полупроводниковых газочувствительных резисторов [17-24].
В качестве объекта исследования были выбраны газочувствительные тонкопленочные резисторы на основе диоксида олова, которые широко исследуются в настоящее время, одновременно находя практическое применение как в лабораторных, так и в выпускаемых промышленностью сенсорах газа и мультисенсорных микросистемах для анализа сложных парогазовых смесей. Рассматривается температурная зависимость проводимости, отражающая с одной стороны физику процессов в газочувствительном резисторе и являющаяся, с другой стороны, одной из

Уг С>2 + е О (1.20)
Будем считать, что ионизированный кислород представляет собой занятое поверхностное состояние, тогда изменение заполнения поверхностных состояний от времени можно записать в виде:

(1.21)

Б = кгп5-^2 -ктКс
Найдем соотношение между к] и к2 в условиях стационарного состояния, когда плотность заполненных поверхностных состояний постоянна:

кгп50-^о'
(1.22)

Аналогично (1.15) можно записать:

*50 =
Е02~% к-Т
(1.23)
1 + 2-е

где Е02 - Ер - глубина залегания энергетического уровня, индуцированного адсорбцией кислорода, относительно уровня Ферми.
Выражение для зависимости скорости изменения плотности заполнения поверхностных состояний можно записать в виде:

я -Мя

3 Л0 . _ 2-ег-е0-Мс1-к-Т к.т
А - N.

+ 2-е
Е02-ЕР~лН ^ к-Т
(1.24)
В таблице 1 представлены результаты аппроксимации экспериментальных данных полученным выражением. При аппроксимации предполагалось, что ехр(ДН/кТ)=0.