Электрофизические свойства пленок SnO2 и гетероструктур n-SnO2 / p-Si

• Автор: Плешков, Алексей Петрович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 123 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛООКСИДНЫХ

ПОЛУПРОВОДНИКОВ, ГЕТЕРОСТРУКТУР НА ИХ ОСНОВЕ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ГАЗОВОЙ СЕНСОРИКЕ

1.1. Основные свойства и параметры гетероструктур

1.2. Методы изготовления гетсроструктур

1.2.1. Метод химического осаждения из растворов

1.2.2. Метод магнетронного распыления

1.2.3. Метод пиролиза аэрозолей

1.2.4. Метод термического испарения в вакууме

1.3. Методы исследования электрических параметров гетероструктур i

1.3.1. Вольтамперные характеристики
гетероструктур i
1.3.2. Емкостные свойства гетероструктур
1.4. Механизм газовой чувствительности систем
с гетеропереходом
Выводы к первой главе
Глава 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЛЕНОК ДИОКСИДА ОЛОВА И АНИЗОТИПНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ ПЛЕНОК ДИОКСИДА ОЛОВА
2.1. Изготовление образцов
2.2. Исследование элементного состава и морфологии поверхности пленок нанокомпозитов
2.3 Измерение толщины пленок диоксида олова
2.4. Электрические методы исследования гетероструктур
2.4.1. Измерение вольтфарадных и вольтсименсных характеристик гетероструктур
2.4.2. Измерение вольтамперных характеристик гетероструктур
2.5. Методика измерения газовой чувствительности
2.5.1 Методика расчета концентрации исследуемого газа
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ПАРАМЕТРОВ ПЛЕНОК ДИОКСИДА ОЛОВА И АНИЗОТИПНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР НА ИХ ОСНОВЕ
3.1. Структура и состав пленок диоксида олова, полученных .методом ионного распыления оловянной мишени
3.2. Электрические характеристики и физические свойства гетероструктур
Выводы к третьей главе
Глава 4. ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА АНИЗОТИПНЫХ
ГЕТЕРОСТРУКТУР п8п рБ
4.1. Влияние газовой адсорбции паров спирта и толуола
на ВФХ гетероструктур
4.2. Влияние газовой адсорбции паров спирта
на ВСХ гстероструктур
Выводы к четвертой главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В качестве основных методов исследования проведены электрические измерения полученных гетероструктур, такие как: вольт-амперная характеристика (ВАХ), вольт-фарад пая характеристика (ВФХ) и вольт-сименсная характеристика (ВСХ). Исследование электрофизических и сенсорных свойств, к парам этилового спирта и толуола, гетероструктур n-SnOx / p-Si проводили на установках «Измеритель характеристик ППП - Л2-» и «Измеритель L, С, R цифровой - Е7-». Морфологию поверхности пленок SnOx исследовали методом атомносиловой микроскопии на установке Femtoscan-0. ЗХА-0 и методом дифракции электронов на электронографе ЭГ-0. Толщину пленок замеряли на профилометре АІГа-8іер-0. Научная новизна исследований. Ох примесей У, Тх, Мп, 8І в процессе ее получения. Практическая значимость. Отработанные технологические режимы получения гетеростуктур п-8пОх / р-8і и методики исследования их электрофизических свойств позволили изготовить опытные образцы полупроводниковых датчиков газов на основе микроэлектронной технологии. Опытные структуры полупроводниковых датчиков газов на основе Гетероструктур п-8пОх / р-8і чувствительны к газам-восстановителям при комнатной температуре. Основные положения и результаты, выносимые на защиту. ДЕУ = 1. В и в зоне проводимости ДЕС = 0. Протекание тока через гетероструктуру n-SnOx / p-Si определяется генерационно-рекомбинационным механизмом. Гетероструктуры n-SnOx/ p-Si, полученные методом ионного распыления оловянной мишени в атмосфере аргона и кислорода, чувствительны к парам спирта и толуола при комнатной температуре. Увеличение примеси Si в пленке Sn более 2,5 % позволяет повысить чувствительность гетероструктуры n-SnOx/p-Si на % при комнатной температуре. При увеличении концентрации контролируемого газа чувствительность ге-теростуктур n-SnOx/ p-Si увеличивается нелинейно. Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: конференциях профессорско-преподавательского состава, сотрудников, аспирантов и студентов (Воронеж, , , , ); V Международной конференции “ Электромеханика, электротехнологии и элек-троматериаловедение” (Алушта, ); The XXI International Conference on Relaxation Phenomena in Solids (Воронеж, ); Всероссийской научно-практической конференции «Охрана, безопасность и связь-» (Воронеж, ). Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ, в том числе 1 - в издании, рекомендованном ВАК РФ. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежит: в [1-8] изготовление гетероструктур, измерение электрических характеристик полученных гетероструктур и обработка полученных результатов. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, который включает наименования. Основная часть работы изложена на 3 страницах, содержит рисунков и таблиц. ГЛАВА 1. Системы с гетеропереходом (гетероструктуры) состоят из двух или более слоев, различающихся по химическому составу и электронным свойствам. Гетеропереходом называется переход, образованный между двумя различными полупроводниками. Если полупроводники имеют одинаковый тип проводимости, то они образуют изотипный гетеропереход. Если тип их проводимости различен, то получается анизотипный гетеропереход. Модель зонной структуры идеального резкого гетероперехода без ловушек на границе раздела была предложена Андерсеном. Рассмотрим эту модель. На рисунке 1Л (а) приведена зонная диаграмма двух изолированных полупроводников. Полупроводники различаются шириной запрещенной зоны Е& диэлектрическими проницаемостями г, работой выхода ф и сродством к электрону %. Работа выхода и сродство к электрону определяются как, необходимая для удаления электрона с уровня Ферми Ер и со дна зоны проводимости Ес в вакуум соответственно. Различие в положении дна зоны проводимости полупроводников обозначено ДЕс, а различие в положении потолка валентной зоны ДЕу. Зонная диаграмма анизотипного р-п - гетероперехода в равновесии, образованного такими полупроводниками, приведена на рисунке 1.