Свойства гетероэпитаксиальных структур 3C-SiC/Si, полученных химическим газотранспортным методом, и тензопреобразователи на их основе

• Автор: Фридман, Татьяна Петровна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 146 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ЕЛАВА 1. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ

1.1. Сравнительный анализ металлических и полупроводниковых тензопреобразователей

1.2. Физический принцип преобразования деформации датчика (тензорезистивный эффект)
1.3. Изготовление полупроводниковых тензопреобразователей и их основные характеристики

1.4. Анализ известных технических решений

ЕЛАВА 2. ТЕХНОЛОГИЯ ВЫРАЩИВАНИЯ КУБИЧЕСКОГО КАРБИДА КРЕМНИЯ НА КРЕМНИИ

2.1. Способы получения и особенности технологии роста гетероэпитаксиальных структур ЗС-БЮЫ
2.2. Диффузионная технология создания гетероэпитаксиальных структур ЗС-Б1С/Б1 с использованием твердофазного кремния и углерода
2.3. Легирование гетероэпитаксиальных слоев ЗС-БЮ на кремниевых подложках в процессе роста
ГЛАВА 3. КАЧЕСТВЕННЫЙ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ГЕТЕРОЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СЛОЕВ ЗС-БЮ/Б
3.1. Рентгеноструктурный анализ гетероэпитаксиальных пленок ЗС-Б1С/Б
3.2. Электронографические исследования гетероэпитаксиальных пленок ЗС-Б1С/Б
3.3. Морфология поверхности гетероэпитаксиальных пленок ЗС-БЮЫ
3.4. Химический анализ состава гетероэпитаксиальных слоев ЗС-БЮЫ
3.4.1. Методика проведения количественного анализа состава

3.4.2. Количественный анализ состава гетероэпитаксиальных пленок
ЗС-БіС/Бі
3.5. Исследование гетероэпитаксиальных структур ЗС-ЗіС/Бі
методом отражательной ИК-спектроскопии
ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГЕТЕРОСТРУКТУР ЗС-ЗіС/8і
4.1. Модели гетеро переходов
4.2. Энергетические диаграммы анизотипных гетеропереходов п-ЗіС/р-Ві и р-БіС/п-Зі
4.3. Энергетические диаграммы изотипных гетеропереходов п-ЗІС/п-ЗІ и р-ЗіС/р-Бі
4.4. Гомопереходная структура р-п-ЗіС/Зі
4.5. Анализ электрофизических свойств кубического карбида кремния и гетеро структур на его основе
ГЛАВА 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭЛЕКРОФИЗИЧЕСКИХ И ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СТРУКТУР ЗІС/ЗІ
5.1. Методика изготовления образцов и экспериментальные установки
5.2. Результаты экспериментальных исследований вольт-фарадных характеристик гетероструктур ЗС-ЗіС/Зі
5.3. Результаты экспериментальных исследований вольт-амперных характеристик гетероструктур ЗС-БіС/Зі
5.4. Результаты экспериментальных исследований тензометрических характеристик пленок ЗС-ЗіС/Зі
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы
Выполненный обзор публикаций по тензопреобразователям показал, что проблема сохранения высокой чувствительности полупроводникового материала к деформации в области высоких рабочих температур датчика остается актуальной. Повышение максимальной рабочей температуры интегральных тензо-преобразователей - важная практическая задача. Она может быть решена при использовании широкозонных полупроводниковых материалов, например, карбида кремния.
Высокотемпературные приборы необходимы авиационной и космической технике, машиностроению, автомобильной промышленности. Кремний, широко используемый базовый материал для различного рода полупроводниковых датчиков, в силу своих физико-химических свойств не может быть использован без потери надежности на порядок при температуре выше 150°С [1].
Однако очевидные преимущества полупроводниковых датчиков (наилучшее соотношение показателей цена/эффективность) диктуют необходимость поиска новых полупроводниковых материалов, в том числе полупроводниковых гетероэпитаксиальных структур, реализованных на базовом оборудовании массовой полупроводниковой технологии кремния.
Выращивание пленок кубического карбида кремния (ЗС-БЮ) достаточно больших площадей пригодных для серийной технологии производства полупроводниковых приборов, было достигнуто с помощью гетероэпитаксиальной технологии. Из-за сходства типа кристаллической структуры, технологичности и доступности основным материалом подложки является кремний.
В последнее время сформировалось новое направление полупроводниковой микроэлектроники — высокотемпературная электроника на основе структур из широкозонных полупроводниковых материалов. Например, МОП-транзистор на гетероструктуре работает до 450°С [2]. Таким образом,
карбид кремния как полупроводниковый материал перспективен для примене-

тельности, можно в большинстве случаев скомпенсировать.
Область применения датчиков давления определяется возможным диапазоном измеряемых давлений (табл. 1.1).
Таблица 1.
Уровень давления, Па Применение
4Т03 Измерение уровня жидкости в стиральных и посудомоечных машинах
104 Пылесосы, контроль фильтров, измерение расхода
2-104 Измерение кровяного давления
105 Барометр, регулировка зажигания и впрыска в автомобильных двигателях
2-105 Измерение разрежения на такте всасывания в автомобильных двигателях
106 Измерение давления масла и сжатого воздуха в тормозной системе автомобиля; холодильники
5-106 Пневматические системы, промышленные роботы
5Т07 Гидравлические системы, строительные машины
Результаты сравнительного анализа технических характеристик измерительных преобразователей давлений и разностей давлений, выпускаемых и поставляемых различными фирмами ФРГ, приведены в работе [16]. Указано, что электрические датчики для механических измерений, в том числе и деформаций, изготавливаются на основе тензорезисторных, пьезоэлектрических, емкостных, индуктивных, струнных и потенциометрических чувствительных элементов. Наиболее широкое применение находят тензорезисторные преобразователи, чувствительные элементы которых выполняются в виде приемных мембран с тензорезисторами, закрепленными на их поверхностях, или содержат консольно закрепленную балку с тензорезисторами, свободный конец которой соединяется с центром приемной мембраны. Используются полупроводниковые или металлические тонкопленочные тензорезисторы, обладающие сравнительно высокими чувствительностью и стабильностью параметров (во времени).
Высокочувствительные тензорезисторные датчики, имеющие поликри-сталлическую структуру, выполняемые на порошкообразных полупроводниках,