Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Твердотельная электроника

Диссертационная работа:

Московченко Николай Николаевич. Разработка основ технологии создания и исследование газочувствительных сенсоров на основе пористого SiC и структур TiO2 /пористый SiC : Дис. ... канд. техн. наук : 05.27.01 Таганрог, 2006 135 с. РГБ ОД, 61:06-5/3214

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение

1. Проблемы изготовления датчиков работающих в экстремальных условиях.

1.1. Газовые датчики на монокристаллическом карбиде кремния.

1.2. Газовые датчики на пористом карбиде кремния.

1.3. Механизм газовой чувствительности полупроводников.

1.4. Постановка задач диссертации.

2. Получение пористого карбида кремния и его свойства

2.1. Методика формирования пористого карбида кремния и влияние режимов анодирования на его структуру.

2.2. Свойства пористого карбида кремния

2.5. Термодинамический анализ процесса формирования пористо карбида кремния

2.6. Выводы по главе 2

3. Влияние быстрого термического отжига на структуры Ti/пористыйSiC и двуокись титана/ пористый SiC.

3.1. Влияние БТО на морфологические и оптические свойства слоев пористого карда кремния легированного титаном

3.2. Влияние БТО на формирование оксидных пленок титана на поверхности пористого карбида кремния.

3.3. Определение плотности поверхностных состояний из экспериментальных ВФХ структуры титан/пористый SiC до и после БТО

3.3. Влияние БТО на контакты титана к пористому карбиду кремния

3.4. Эффект насыщения прямого тока в структуре титан/пористый карбид кремния.

3.2. Термодинамика процесса фазообразования в системе Ti-SiC

3.5. Выводы к третьей главе 97

4. Исследования газочувствительности пористого карбида кремния и пленок ТІ02 на его основе. 98

4.1. Технология изготовления матрицы сенсоров на основе пористого.

4.2. Характеристики газовой чувствительности пористого SiC к парам аммиака. 104

4.3. Исследования газовой чувствительности структуры двуокись титана/ пористый SiC 111

4.4. Выводы к четвертой главе 122

Основные результаты и выводы 123

Библиографический список 124  

Введение к работе:

Актуальность темы. Для контроля технологических сред и безопасности производства, необходимы датчики различных неэлектрических величин и в том числе датчики состава газов. В настоящее время, для этих целей широко используются датчики на основе полупроводников. В качестве чувствительных элементов в таких датчиках используют окислы металлов, органические полупроводники, кремний. Особенно перспективными являются разработки на пористом кремнии, поскольку работа полупроводникового датчика тем эффективнее, чем больше развита поверхность кристалла. Недостатком таких датчиков является недостаточно высокий диепазон рабочих температур, их низкая селективность и стабильность. Поэтому, для высокотемпературной электроники перспективны разработки газочувствительных датчиков на основе пористого карбида кремния.

В нашей стране, работы по созданию датчиков различного назначения проводятся на кафедре микроэлектроники и Центра микротехнологии и диагностики Санкт-Петербургского государственного Электротехнического университета (ЛЭТИ) и в Физико-техническом институте РАН им. А.И.Иоффе.

В настоящее время, имеется ограниченное число работ, посвященных их созданию. До настоящего времени не исследовано влияние морфологии пористого карбида кремния на его газочувствительность, а также, процесса легирования пористого карбида кремния различными металлами, с последующим формированием тонких пленок оксидов металлов с помощью быстрой термической обработки (БТО), что позволило бы решить вопрос селективности, и за счет развитой поверхности увеличить чувствительность сенсоров к различным газам. Создание таких устройств актуально, так как позволяет решать комплексную задачу мониторинга атмосферы, контроль технологических сред и безопасности промышленного производства с использованием устройств экстремальной электроники.

Целью данной работы является разработка технологии создания и исследование газочувствительности сенсоров на основе пористого карбида кремния и структур двуокись титана/пористый карбид кремния.

Для этого необходимо решить следующие задачи:

1. Оптимизировать технологию получения пористого карбида кремния при различных режимах анодирования.

2. Провести исследования газочувствительности пористого слоя в зависимости от условий его получения.

3. Разработать технологический процесс формирования сенсора с использованием БТО импульсным ИК- излучением.

4. Исследовать газочувствительность пленок диоксида титана, сформированных на поверхности пористого карбида кремния.

5. Рассмотреть возможность разработки перспективного технологического процесса изготовления матрицы сенсоров для создания устройств типа «Электронный нос».

Научная новизна

1. Определены условия получения пористого SiC для создания газочувствительного слоя.

2. Определены режимы быстрого термического отжига при окислении титана на пористом SiC и отжиге контактов Ti/por-SiC при формировании газочувствительного слоя.

3. Определены условия получения максимальной чувствительности пористого SiC к парам аммиака.

4. Установлено, что структуры por-SiC чувствительны к аммиаку и нечувствительны к пропану; структуры por-SiC/Ti02 чувствительны к пропану, N02 и слабочувствительны к NH3 и Н202.

5. Разработаны основы технологических процессов формирования газочувствительного слоя на основе por-SiC и структур por-SiC/Ti02. 6. Предложен технологический маршрут создания матрицы сенсоров чувствительных к различным газам на основе пористого SiC. Практическая значимость

- разработан технологический процесс изготовления сенсора на основе пористого карбида кремния, чувствительного к аммиаку.

- разработан технологический процесс изготовления сенсора на основе двуокиси титана, чувствительного к пропану и двуокиси азота.

- разработан технологический процесс изготовления устройства типа «Электронный нос» на основе матрицы сенсоров на пористом карбиде кремния.

Положения выносимые на защиту

- условия получения пористого карбида кремния для создания газочувствительного слоя. Влияние плотности тока анодирования на морфологию пористого слоя и размеры пор.

- режимы быстрого термического отжига при окислении титана на пористом карбиде кремния. Морфология и фазовый состав окисленных пленок.

- результаты экспериментов по газочувствительности пористого карбида кремния полученного при различных режимах анодирования к парам аммиака.

- температурные зависимости чувствительности пленок диоксида титана на пористом карбиде кремния к С3Н8, NO2, NH3, Н202.

- технологический процесс создания сенсора газа на пористом карбиде кремния и матрицы сенсоров на основе оксидов металлов на пористом карбиде кремния.

Диссертационная работа выполнялась в 2005-2006 гг. в соответствии с планом госбюджетной научно-исследовательской работы «Разработка принципов построения наноразмерной элементной базы и нетермически активируемых технологических процессов изготовления интегральных схем экстремальной электроники» (№ гос. Регистрации 01200315248. Апробация результатов диссертации

Материалы, вошедшие в диссертационную работу, докладывались и обсуждались на следующих конференциях и научно-технических семинарах: 5ой международной научно-технической конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (18-23 сентября, 2005 г. Кисловодск); 5ой международной научно-технической конференции «Микроэлектронные преобразователи и приборы на их основе», (5-8 декабря 2005, Баку-Сумгаит); международной научно-технической конференции «Электроника и информатика -2005», (ноябрь 2005, Москва); XVIIISSSMC "Spectroscopy of molecules and crystals" (20.09 - 26.09.2005 Beregove, Crimea, Ukraine); 50й научно-технической конференции ТРТУ (г.Таганрог, 2004); научно-преподавательской конференции «Современные информационные и электронные технологии», (22-26 мая 2006, Одесса); 13й международной научно-технической конференции «Микроэлектроника и информатика -2006» (19-21 апреля 2006, Зеленоград); на научных семинарах кафедры технологии микро- и наноэлектроники, ТРТУ, в 2003-2006 гг. Личный вклад автора. В диссертационной работе изложены результаты, которые были получены автором самостоятельно и в соавторстве, при этом автор оптимизировал условия получения пористого слоя на карбиде кремния, отработал методику проведения быстрого термического отжига титана на пористом карбиде кремния в вакууме, для формирования контактов и в среде кислорода для получения оксидных пленок, исследовал полученные характеристики, сформировал структуры сенсоров и экспериментально исследовал их на газочувствительность, осуществил обработку, анализ и обобщение полученных результатов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключенья, списка цитируемой литературы из 101 наименования.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и основные задачи, приведена структура и краткое содержание диссертации. В первой главе приведен обзор современных высокотемпературных датчиков газа, рассмотрен механизм газовой чувствительности полупроводников, показана перспективность использования пористого карбида кремния при создании газовых сенсоров.

Во второй главе оптимизированы режимы получения пористого карбида кремния, проанализированы реакции SiC с компонентами электролита и определен механизм образования пор, исследована морфология пористого карбида кремния в зависимости от режимов его получения для создания газочувствительных структур.

В третьей главе проводятся исследования влияния быстрого термического отжига (БТО) на морфологию и фазовый состав слоев пористого SiC, легированного титаном, а также на характеристики контактов к пористому карбиду кремния. Рассматриваются морфологические, фотолюминесцентные свойства и фазовый состав полученных пленок окиси титана на пористом карбиде кремния.

В четвертой главе представлены исследования газочувствительности пористого карбида кремния и пленок диоксида титана на пористом карбиде кремния. Разработан технологический процесс изготовления датчика газа на основе пористого карбида кремния, двуокиси титана на пористом карбиде кремния, а также матрицы сенсоров на основе оксидов металлов на пористом карбиде кремния.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертации.  

Подобные работы
Веприков Владимир Иванович
Разработка основ лазерно- и магнитостимулированной технологии электроосаждения Ni/Bi2Te3 контактов термоэлементов Пельтье
Аль-Хадрами Ибрахим Сулейман Абдулла
Разработка технологии изготовления и исследование сенсорных элементов на основе полиакрилонитрила и соединений меди
Светличная Людмила Александровна
Разработка технологии изготовления и исследование сенсорных элементов на основе анодных оксидных пленок меди
Федотов Александр Александрович
Разработка элементов наносистемной техники на основе углеродных нанотрубок и технологии их изготовления
Смуров Константин Владимирович
Разработка радиационно-стойкого цифро-аналогового преобразователя на основе КМОП-технологии
Ландышев Владимир Александрович
Разработка технологии изготовления материалов состава Bi2SexTe1-x и исследование термоэлектрических микромодулей на их основе
Назарова Татьяна Николаевна
Разработка и исследование газового сенсора на основе тонкопленочных материалов состава SiO2 SnOx AgOy
Кочеров Александр Николаевич
Разработка и исследование фотонно-стимулированных технологических процессов получения оксидных пленок кремния на SiC
Крупкина, Татьяна Юрьевна
Разработка научных основ создания и совершенствования базовых элементов микроэлектроники и микросистемной техники методами приборно-технологического моделирования
Смирнов Владимир Александрович
Разработка и исследование технологических основ процесса фотонностимулированного локального анодного окисления наноструктур на основе Si/SiO2/Ti

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net