Влияние примеси углерода на формовку и электрофизические параметры МДМ-структур

• Автор: Сахаров, Юрий Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 155 с. : ил.

1. Электронные процессы в тонкопленочных структурах металл - диэлектрик - металл в сильных электрических полях

1.1. Процесс формовки и пробоя

1.2. Закономерности процесса формовки

1.3. Факторы, влияющие на процесс формовки

1.3.1. Влияние материала и толщины диэлектрика на процесс формовки

1.3.2. Влияние материала и толщины электродов на процесс формовки

1.3.3. Влияние полярности приложенного напряжения на процесс формовки

1.3.4. Влияние давления и состава окружающей атмосферы на процесс формовки

1.3.5. Влияние температуры на процесс формовки

1.3.6. Микроскопические исследования формованных МДМ-структур

1.4. Явления, наблюдаемые в формованных МДМ-структурах

1.4.1. Эффекты переключения и памяти
1.4.2. Электронная эмиссия
1.4.3. Электролюминесценция
1.4.4. Процесс деградации в формованных МДМ-структурах
2. Методика приготовления образцов и проведения экспериментов
2.1. Методика приготовления образцов
2.1.1. Материала подложки
2.1.2. Нанесение нижнего электрода
2.1.3. Выделение рабочей области
2.1.4. Нанесение рабочего диэлектрика
2.1.5. Нанесение верхнего электрода
2.1.6. Нанесение контактов к верхнему электроду
2.2. Методика проведения экспериментов
2.2.1 Исследование электрических характеристик формованных МДМ-структур

2.2.2. Исследование электрических характеристик неформованных МДМ-структур
2.2.3. Исследование пористости диэлектрика
2.2.4. Определение элементного состава
2.2.5. Исследование поверхности формованных и неформованных МДМ-мтруктур
2.2.6. Исследование переходных процессов в формованных МДМ-структурах
3. Влияние примеси углерода на формовку и параметры структур Мо-БіОг+С-АІ
3.1. Общее исследование процесса формовки
3.2. Электронная эмиссия формованных структур Мо-БЮг+С-АІ
3.3. Электролюминесценция формованных структур Мо-8Ю2+С-А1
3.4. Эффекты переключения и памяти в формованных МДМ-структурах Мо-8і02+С-А1
3.5. Процессы деградации в формованных структурах Мо-БіОг+С-АІ
3.6. Кинетика развития формовки структур Мо-8Ю2+С-А1
3.7. Обсуждение результатов
3.8. Выводы по главе
4. Исследование электрофизических характеристик неформованных структур Мо-БіОг+С-АІ
4.1. Проводимость и ВАХ неформованных структур Мо-8Ю2+С-А1
4.2. Исследование элементного состава диэлектрика 8і02+С
4.3. Исследование емкости структур Мо-8Ю2+С-А1
4.4. Пробой неформованных структур Мо-8Ю2+С-А1
4.5. Обсуждение полученных результатов
4.6. Выводы по главе
Заключение
Список используемых источников
Приложения А-Д

В настоящее время в электронике возрастает потребность в разработке и создании принципиально новых приборов обладающих высокой эффективностью, долговечностью и надежностью в условиях значительного уменьшения размеров, вплоть до нанометровых. К классу таких приборов относятся формованные системы металл-диэлектрик-металл (МДМ), которые могут использоваться как ненакаливаемый источник электронов, элемент памяти, датчик давления [64].
В результате электрической формовки, осуществляемой путем приложения некоторого электрического напряжения между обкладками тонкопленочной конденсаторной МДМ-системы, происходят необратимые локальные изменения структуры, приводящие к образованию так называемых формованных каналов (ФК). Наличие ФК делает МДМ-систему принципиально новым объектом по сравнению с исходной конденсаторной структурой, у которой появляются такие свойства как: А-образная вольтамперная характеристика (ВАХ), эмиссия электронов в вакуум, электролюминесценция, эффекты переключения и памяти, чувствительность параметров к давлению некоторых газов. В силу перечисленных свойств формованные МДМ-системы могут быть использованы в ряде приборов твердотельной и вакуумной электроники. Так, на их основе можно создать новые энергонезависимые элементы памяти для запоминающих устройств ЭВМ, эффективные ненакаливаемые эмиттеры электронов для вакуумных интегральных схем и других электровакуумных приборов, светоизлучающие элементы для индикаторных устройств, датчики давления и т.д. Приборам и устройствам на основе формованных МДМ-систем присущ ряд достоинств: относительно простая технология изготовления, полностью совместимая с современной полупроводниковой интегральной технологией, возможность микроминиатюризации, легкость изготовления в матричном исполнении. Эмиттеры электронов на основе формованных МДМ-систем отличаются от широко распространенных термокатодов малой инерционностью, низкими значениями температуры и потребляемой мощности. Необходимость создания таких приборов в настоящее время не вызывает сомнения.

Рис. 2.5. Схематическое изображение НЭ на стеклянных подложках(а) и маски (б), через которую осуществлялось напыление.
2.1.3. Выделение рабочей области.
Выделение рабочей области необходимо при использовании подложек типа «керн» для предотвращения обрывов рабочего диэлектрика в местах перехода молибденовый стержень-стекло, а также для ограничения площади рабочей области с целью снижения сквозных токов. Рабочая область размером 0,3x0,3 мм выделялась путем нанесения пленки 81'0 толщиной 1,5-2 мкм методом термическим испарением в вакууме при давлении вакуумной камере 8x10'6 мм рт. ст. (рис. 2.6). Температура подложек в процессе нанесения пленки БЮ составляла 500-550 К.
////.; г///‘
у/'Л
/ТУ
////.
*///.
■Ш"
У/уу,''
■ • ■
////,
: '///> ■ -■

‘Ш"
Рис. 2.6. Схематическое изображение технологического маршрута нанесения пленки защитного диэлектрика для выделения рабочей области(а) и соответствующих масок (б). 1 - внешний вид «керна» (в разрезе), 2-вид сверху, 3,4 - нанесение защитного диэлектрика, 5 - внешний вид «керна» (в разрезе) с нанесенным защитным слоем.
После нанесения защитного диэлектрика образцы подвергались шлифовке алмазной пастой для снятия «подпыления», а затем очистке. После этого проводилась отбраковка образцов содержавших в рабочей области «отшелушивание» защитного диэлектрика или наличие сколов в области перехода стекло -молибденовый стержень.