Механизмы токопереноса в поверхностно-допированных полупроводниковых газовых сенсорах

• Автор: Рябцев, Станислав Викторович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 105 с.

Содержание:
страница
Введение
Глава 1. Газовая чувствительность допированных
полупроводниковых сенсоров
1.1. Адсорбция газов на оксидных полупроводниках
1.2. Механизмы чувствительности допированных
сенсоров
1.2.1. Химический механизм сенсибилизации
допированных сенсоров
1.2.2. Электронный механизм сенсибилизации
допированных сенсоров
1.3. Исследования полупроводниковых сенсоров на
переменном токе
1.4. Граница раздела металл-полупроводник
Глава 2. Методика эксперимента
2.1. Приготовление допированных сенсоров
2.2. Экспериментальная установка и
электрофизические измерения
Глава 3. Резистивный отклик допированных сенсоров
на постоянном токе
Глава 4. Высокочастотная емкость допированных газовых
сенсоров
4.1. Высокочастотная емкость допированных
сенсоров п-типа

4.2.Высокочастотная емкость дотированных
сенсоров р-типа
Глава 5. Низкочастотная емкость допированных газовых
сенсоров
Глава 6. С-У характеристики допированных газовых
сенсоров
Основные результаты и выводы
Список литературы

Введение
Оксидные полупроводниковые материалы широко используются в технике, науке и технологии благодаря своим разнообразным, часто уникальными свойствам. Термодинамическая стабильность в различных средах сочетается в них с сегнетоэлектрическими, фото-, пьезочувствительными, электрохромными, сверхпроводящими,
каталитическими и другими свойствами, что позволяет использовать эти материалы в качестве активных элементов - датчиков и преобразователей.
Настоящая работа посвящена исследованию электрофизических свойств оксидных полупроводниковых материалов, которые используются в качестве газочувствительных сенсоров. Активные научные и технологические исследования, связанные с различными газовыми датчиками, стимулируются потребностями экологического мониторинга, контроля технологических процессов, аналитического обеспечения техники безопасности и т.д.
Чувствительность и другие характеристики сенсоров зависят от физико-химической природы адсорбируемых частиц и от свойств полупроводника. Свойствами полупроводника можно управлять, например, с помощью нанесенных на поверхность ультрадисперсных металлических частиц, которые изменяют как электрофизические, так и каталитические свойства полупроводника.
Сенсорные свойства поверхностно допированных образцов описываются механизмами т.н. химической и электронной сенсибилизации. Детали этих двух механизмов, а также их относительный вклад в каждой конкретной системе полупроводник-допирующий металл-газ остаются неисследованными. Основная проблема заключается в разделении этих механизмов. И химический и электронный механизм одинаково влияют на электропроводность допированных сенсоров на постоянном токе. Различная природа механизмов чувствительности может проявиться при исследовании допированных образцов на переменном токе.

состояний в этих системах. Пользуясь моделью Бардина, некоторые авторы объясняли уменьшение величины барьера, привлекая химические свойства контактной пары. Они исходили из того факта, что некоторые виды пограничных состояний должны коррелировать с реакционной способностью границ раздела. Количественной мерой реакционной способности служит теплота реакции образования границе раздела ДНк. Обычно она определяется, как нормированная на атом металла разность между теплотами Нг образования полупроводникового соединения АВ и наиболее стабильного из возможных комплексов металл-анион МПВ.
АНк=[НР(АВ)-Нр(МпВ)]/п
На рис. 4 изображена зависимость высоты барьера, измеренной методом внутренней фотоэмиссии, от теплоты реакции образования границы раздела для ионных полупроводников 1нР, ZnO, 2пБ и СйБ [118]. На кривых наблюдается резкий скачек высоты барьера, отделяющий химически реагирующие от не реагирующих границ раздела. Благородные металлы по этой модели образуют с ионными полупроводниками не взаимодействующие границы раздела и барьеры НГоттки > 0.5 эВ.
Используя данные о химических свойствах полупроводника можно провести интерполяцию между предельными случаями Шоттки и Бардина в виде:
ф = 8 (фт - х)+ фо,
где фт - постоянная, а коэффициент Б называется показателем поведения границы раздела. В случае сильно легированного полупроводника п-типа уровень Ферми близок к краю зоны проводимости,