Логин:
Пароль:

Работа №1810
Название работы
Исследование электрофизических характеристик пленок оксида галлия и границы раздела GaAs - Ga2O3 для полупроводниковых сенсоров нового поколения
Автор работы
Яскевич Тамара Михайловна
Дата начала работы Дата окончания работы
2011-11-02 2012-11-26
Аннотация
Проект направлен на разработку методологии, теоретической концепции и экспериментальную апробацию создания МДП-структур для полупроводниковых сенсоров нового поколения Целью проекта является исследование влияния воздействия кислородной плазмы и термического отжига на электрофизические характеристики пленок оксида галлия и свойства границы раздела GaAs - Ga2O3. Объект исследования: МДП-структуры двух типов на основе GaAs-Ga2O3, отличающихся способом нанесения диэлектрической пленки (фотоэлектрохимический и вакуум-термический способы осаждения). Ожидаемые результаты: 1. Оригинальная технология изготовления МДП-структур GaAs-Ga2O3 с малой плотностью поверхностных состояний на границе раздела полупроводник - диэлектрик ~ 1-2•1012 эВ-1см-2, что является очень хорошим результатом для современной микроэлектроники. 2. Влияние воздействия кислородной плазмы и термической обработки на морфологию поверхности и фазовый состав пленок Ga2O3, а также на электрические и диэлектрические характеристики структур GaAs- Ga2O3. 3. Модели процессов, описывающих связь электрофизических характеристик со структурными изменениями. 4. Теоретический расчет основных параметров МДП-структур арсенид галлия – оксид галлия (GaAs- Ga2O3). Влияние условий обработки на свойства границы раздела n-GaAs- Ga2O3. Проведение данной работы будет способствовать разработке сенсоров нового поколения на основе оксида галлия. Данный материал Ga2O3 является новым и обладает совокупностью физико-химических характеристик, позволяющих на его основе создавать ряд приборов функциональной электроники. Научная значимость – влияние условий обработки пленки Ga2O3 на степень закрепления уровня Ферми на границе раздела GaAs-Ga2O3. Воздействие кислородной плазмы на пленки GaxOy позволяет управлять свойствами границы раздела GaAs-Ga2O3, включая изменение изгиба зон на поверхности полупроводника и получение режимов обеднения, обогащения и инверсии, а также снижение плотности поверхностных состояний до 1 - 2 1012 эВ-1см-2.
Тип НИР Источник финансирования Объем финансирования Вид работы
ФЦП 1006600 Министерство образования и науки Российской Федерации Прикладная
Промежуточный реферат №1
Объектом исследования являлись МДП-структуры на основе GaAs-Ga2O3 двух типов, отличающихся методом нанесения диэлектрической пленки (фотоэлектрохимический и вакуум-термический способы осаждения). Цель работы - исследование влияния воздействия кислородной плазмы и термического отжига на электрофизические характеристики пленок оксида галлия и свойства границы раздела GaAs - Ga2O3. В ходе выполнения НИР было использовано оборудование: атомно-силового микроскопа ASM Solver HV, микроскоп ASKANIA RMA5, измеритель LCR цифровой E7-12, измеритель иммитанса Е7-20, осциллограф цифровой Tektronix TDS3052B, источник питания MASTECH HY5003. В результате проведенных исследований по первому этапу установлено, что сформированную анодную пленку можно считать монокристаллической, образованной кристаллитами бетта-фазы Ga2O3 с ориентацией плоскости (002). Воздействие кислородной плазмы приводит к зарождению кристаллитов бетта-фазы с ориентациями (600) и (603). Получено, что напряжение пробоя для не обработанных пленок составляет 19 - 20 В, что соответствует электрическим полям Eпр пр 1•10^6 В/см. Оценка удельного сопротивления показала, что для пленок толщиной 200 нм составляет 1•10^12 Ом•см Показано, что воздействие кислородной плазмы на пленки оксида галлия является эффективным методом управления их электрическими и диэлектрическими характеристиками. Задачи первого этапа проекта «Исследование электрофизических характеристик пленок оксида галлия и границы раздела GaAs-Ga2O3 для полупроводниковых сенсоров нового поколения» выполнены полностью. Результаты проекта могут быть использованы для постановки прикладных НИОКР и последующей организации опытного и мелкосерийного производства.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201162312 Дата регистрации ИК: 2011-11-21
Промежуточный реферат №2
Цель работы - исследование влияния воздействия кислородной плазмы и термического отжига на электрофизические характеристики пленок оксида галлия и свойства границы раздела GaAs–Ga2O3. Объектом исследования являлись МДП-структуры на основе GaAs-Ga2O3 двух типов, отличающихся методом нанесения диэлектрической пленки (фотоэлектрохимический и вакуум-термический способы осаждения). В результате проведенных исследований по второму этапу установлено, что а) структура пленки оксида галлия в образцах GaAs–Ga2O3, отожженных при 900 °С, является монокристаллической, образованной кристаллитами ?-фазы с ориентацией [400] и [002]. После отжига пленки Ga2O3 становятся прозрачными для видимого диапазона длин волн; б) высокотемпературный отжиг образцов GaAs–Ga2O3 приводит к переходу от структур конденсаторного типа к МДП-стукртурам. Плотность поверхностных состояний на границе раздела GaAs–Ga2O3 равна Nt = (3-4)•1012 эВ-1•см-2; в) структуры GaAs–Ga2O3 чувствительны к выдыхаемой человеком газовой смеси при T=290 °C. Время отклика составляет 1–2 с, а время восстановления равно 2–3 с. Величина отклика остается практически постоянной в интервале напряжений – 2,5 В ? U ? + 1,0 В и резко снижается при U > + 1,0 В. Задачи второго этапа проекта «Исследование электрофизических характеристик пленок оксида галлия и границы раздела GaAs-Ga2O3 для полупроводниковых сенсоров нового поколения» выполнены полностью. Результаты проекта могут быть использованы для постановки прикладных НИОКР и последующей организации опытного и мелкосерийного производства.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201261275 Дата регистрации ИК: 2012-09-11
Заключительный реферат
Цель работы - исследование влияния воздействия кислородной плазмы и термического отжига на электрофизические характеристики пленок оксида галлия и свойства границы раздела GaAs–Ga2O3. Объектом исследования являлись МДП-структуры на основе GaAs-Ga2O3 двух типов, отличающихся методом нанесения диэлектрической пленки. В результате проведенных исследований по второму этапу установлено, что а) структура пленки оксида галлия в образцах GaAs–Ga2O3 является поликристаллической. Обработка в плазме кислорода при 90 °С в течение 50 мин приводит к существенному увеличению содержания в пленке кристаллитов ?-фазы Ga2O3 с ориентацией [ ] и [ ]; б) влияние длительности высокотемпературного отжига при 600 °С аналогично влиянию кислородной плазмы, а именно: с увеличением длительности обработки уменьшается энергетическая плотность поверхностных состояний и диэлектрическая проницаемость пленок, одновременно наблюдается снижение максимального значения проводимости МДП-структур; в) увеличение длительности обработки в кислородной плазме от 0 до 50 мин при 90 °C, а также отжига при 600 °С от 0 до 12 часов, приводит к снижению прозрачности пленок оксида галлия. Задачи третьего этапа проекта «Исследование электрофизических характеристик пленок оксида галлия и границы раздела GaAs-Ga2O3 для полупроводниковых сенсоров нового поколения» выполнены полностью.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201262483 Дата регистрации ИК: 2012-11-06
Заказчик
Министерство образования и науки Российской Федерации в рамках ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы" Мероприятие 1.3.2. «Проведение научных исследований целевыми аспирантами по направлению неорганические оксиды в электронике, механике, катализе, медицине» по теме: «Исследование электрофизических характеристик пленок оксида галлия и границы раздела GaAs - Ga2O3 для полупроводниковых сенсоров нового поколения» Госшифр 2011-1.3.2-213-020, ГК 14.740.11.1425 от 02 ноября 2011 г.
ГРНТИ УДК Инвентарный номер Госшифр Госконтракт Договор
29.19.31 ( ФИЗИКА. Физика твердых тел. Полупроводники. )
29.19.16 ( ФИЗИКА. Физика твердых тел. Физика тонких пленок. Поверхности и границы раздела. )
537.311.322; 602730 2011-1.3.2-213-020 14.740.11.1425
Ключевые слова
ОКСИД ГАЛЛИЯ, АРСЕНИД ГАЛЛИЯ, КИСЛОРОДНАЯ ПЛАЗМА, МДП-СТРУКТУРЫ, ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ, ВОЛТ-ФАРАДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Предполагаемый результат работы
Отчет
Организации соисполнители
Государственный учет результатов НИОКР в БД РНТД Минобрнауки РФ
Получить полный доступ
Основание к регистрации темы (электронный вариант)
Только для служебного пользования
   
2007 © ОНТИ НУ ТГУ
E-mail: onti@sun.lib.tsu.ru
Тел: 52-76-99