Фізичні основи напівпровідникових приладів екстремальної електроніки
Дослідження закономірностей у змінах структурних, електрофізичних, термо-, магніто- і тензорезистивних властивостей сильно легованих та компенсованих гетероепітаксійних плівок Ge. Умови експлуатації мікроелектронних приладів для екстремальної електроніки.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 28.07.2014 |
| Размер файла | 76,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
ІНСТИТУТ ФІЗИКИ НАПІВПРОВІДНИКІВ імені В.Є. Лашкарьова
НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ
Шварц ЮРІЙ МИХАЙЛОВИЧ
УДК 621.382
ФІЗИЧНІ ОСНОВИ НАПІВПРОВІДНИКОВИХ ПРИЛАДІВ ЕКСТРЕМАЛЬНОЇ ЕЛЕКТРОНІКИ
01.04.10 - фізика напівпровідників і діелектриків
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
доктора фізико-математичних наук
Київ - 2004
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Інституті фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
Науковий консультант: доктор технічних наук, професор, академік НАН України Свєчніков Сергій Васильович, Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України, почесний директор інституту, завідувач відділу
Офіційні опоненти:
доктор фізико-математичних наук, професор, член-кореспондент НАН України
Лисенко Володимир Сергійович,
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України, завідувач відділу;
доктор фізико-математичних наук, професор, академік АПН України
Третяк Олег Васильович,
Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Перший проректор університету, завідувач кафедри;
доктор фізико-математичних наук, професор,
Литовченко Петро Григорович,
Інститут ядерних досліджень НАН України, завідувач відділу
Провідна установа: Одеський національний університет імені І.І.Мечникова, кафедра експериментальної фізики
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради
доктор фізико-математичних наук, професор Іщенко С.С.
Размещено на http://www.allbest.ru
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
мікроелектронний електрофізичний тензорезестивний легований
Актуальність теми. Тенденції і перспективи розвитку нових галузей науки і техніки: космічної і ракетної техніки, кріоенергетики, термоядерної і атомної енергетики, фізики і техніки низьких температур, - обумовили значний інтерес до створення напівпровідникових приладів, призначених для роботи в діапазоні низьких/високих температур, при впливі термічних ударів, механічних напружень і ударних навантажень, вібрації, радіаційних випромінювань, магнітних полів тощо. Ці умови визначають роботу напівпровідникових приладів екстремальної електроніки.
Чутливими елементами (ЧЕ) більшості напівпровідникових приладів промислового призначення є р-n-переходи, гетеропереходи і тонкі плівки. Висока чутливість до впливу зовнішніх факторів (ВЗФ) не дозволяє застосовувати такі прилади в екстремальній електроніці.
За даними Першої міжнародної конференції по екстремальній електроніці (NASA/JPL Conference on Electronics for Extreme Environments, Pasadena, USA, 1999) і європейських конференцій (Eurosensors, XIII-XVII, 1998-2003) структури на основі Si, GaAs і Ge є елементною базою сучасної напівпровідникової мікроелектроніки і викликають найбільший інтерес для створення приладів, здатних надійно функціонувати в умовах ВЗФ. Стабільність напівпровідникових приладів визначається кристалічною структурою, дефектністю, рівнем, концентрацією і ступенем компенсації легуючих домішок, електрофізичними і теплофізичними властивостями, конструктивними і технологічними особливостями ЧЕ, а також залежить від фізичних принципів їх роботи. Недостатність уявлень про фізичні процеси, що протікають у ЧЕ приладів в умовах впливу факторів екстремальної електроніки, обмежує області їх застосування і перешкоджає розробці нових типів приладів.
В даний час відсутні промислові технології виготовлення приладів і сенсорів на основі плівок Ge, гетероструктур типу Ge-GaAs і кремнієвих структур з p-n-переходами для застосування в умовах впливу високих (до 500 К) і низьких (до 4.2 К) температур, деформацій (до 10-3 відн. од.), магнітних полів (до 10 Тл), радіації (до 10 Mрад), термічних ударів та їх комбінованого впливу. Проблема створення нових типів напівпровідникових приладів з поліпшеними характеристиками, що задовольняють вимогам екстремальної електроніки, є актуальною і відкриває нові можливості в розвитку сучасної сенсорної мікроелектроніки.
Вищевикладене визначає актуальність проведення комплексних теоретичних і експериментальних досліджень фізичних явищ у перспективних у прикладному відношенні плівках Ge, гетероструктурах Ge-GaAs і кремнієвих p-n-переходах, результати яких складають фізичні основи нових типів напівпровідникових приладів і сенсорів екстремальної електроніки.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота відповідає основним науковим напрямкам діяльності Інституту фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, закріпленим його Статутом і затвердженим Президією НАН України і виконувалась відповідно до тем:
1. Бюджетної теми “Дослідження фізичних явищ на поверхні напівпровідників та межах розділу фаз, перспективних для розробки нових приладних пристроїв”, Постанова Бюро ВФА АН УРСР від 19.12.89 р. №10, 1990-1995, № держ. реєстрації 0193U028658.
2. Програма фундаментальних і пошукових НДДКР від 7.08.1992 р. МО України, 1992-1995. Проект “ТАШ-1-УА” “Дослідження і розробка нових принципів створення функціональних перетворювачів фізичних величин”.
3. Програма фундаментальних і пошукових НДДКР від 7.08.1992 р. МО України, 1992-1995. Проект “ТАШ-УА” “Дослідження можливості розробки багатофункціональних сенсорів для одночасного виміру температури, деформації і магнітного поля”.
4. Проект фонду фундаментальних досліджень ДКНТ України №2/979 “Термодіодний сенсор температури”, 1997-2001, № держ. реєстрації 0100U006685.
5. Проект УНТЦ № 477 “Розробка нового покоління мікроелектронних термоперетворювачів на основі сировинної бази України для підвищення ефективності енергозберігаючих технологій”, 1997-1999.
6. Комплексна науково-технічна програма “Розробка технологій та організація виробництва напівпровідникових мікросенсорів, електронних приладів та систем на їх основі для екологічного моніторингу та енергозбереження”. Проект №3.3/5 “Розробка технологій створення моно- та багатофункціональних мікросенсорів і електронних приладів на їх основі”, 2001-2005. Постанова Кабінету Міністрів Україні від 27.06.95 р. №394-р., № держ. реєстрації 0102U001741.
7. Програма “Фізичні та фізико-технологічні основи електронних та оптичних процесів в напівпровідникових сенсорних структурах”. Проект №43/5 “Фундаментальні фізичні обмеження струмопроходження через p-n-перехід, що виникають в кріогенній області температур”, 2002-2006. Постанова Бюро ВФА НАН України від 19.03.2002 р., протокол №3, № держ. реєстрації 0102U002699. В перший роботі автор був відповідальним виконавцем, всі інші перелічені роботи і проекти виконувались під науковим керівництвом автора.
Мета та задачі дослідження. Об'єктом дослідження є встановлення закономірностей протікання фізичних процесів у напівпровідникових структурах в умовах ВЗФ, близьких до граничних для напівпровідників. Предметом дослідження обрано закономірності та особливості фізичних явищ у гетероепітаксійних плівках Ge на GaAs, p-n-переходах і тестових структурах Si під ВЗФ, результати вивчення яких складають фізичні основи напівпровідникових приладів екстремальної електроніки.
Метою дослідження є створення фізичних основ напівпровідникових приладів екстремальної електроніки, які включають:
- встановлення основних закономірностей і особливостей у змінах структурних, електрофізичних, термо-, магніто- і тензорезистивних властивостей сильно легованих і сильно компенсованих (СЛСК) гетероепітаксійних плівок Ge з урахуванням перебудови їх енергетичної структури під впливом границі розділу Ge-GaAs і внутрішніх механічних напружень в умовах впливу температури, деформації і магнітного поля,
- встановлення взаємозв'язку електрофізичних та теплофізичних властивостей з конструктивно-технологічними параметрами і термометричними характеристиками (ТМХ) сильно легованих p-n-структур Si з урахуванням внеску в струмоперенос складових різної природи (дифузійного, генераційно-рекомбінаційного, тунельного та стрибкової провідності) в умовах впливу температури, електричного поля і радіації.
Для досягнення поставленої мети за допомогою комплексних досліджень, включаючи теоретичні (у тому числі математичне моделювання) і експериментальні, у тому числі структурні (електронографія, оже-електронна мікроскопія, іскрова мас-спектрометрія), оптичні (електровідбивання), фотоелектричні (фотоерс), електрофізичні і гальваномагнітні (ефект Холла, п'єзоопір і п'єзомагнітоопір, вимірювання вольт-амперних (ВАХ), вольт-температурних і тензометричних характеристик в широкому діапазоні температур, електричних полів, деформацій і магнітних полів) методи дослідження, дослідження стабільності і надійності в умовах впливу механічних навантажень, вібрації, термоциклування, тиску, кліматичних факторів, опромінення гама-квантами Со60, розв'язувались наступні основні наукові задачі:
1. Вибір матеріалів і розробка фізико-технологічних методів створення ЧЕ приладів екстремальної електроніки.
2. Встановлення взаємозв'язку кристалічної структури, типу провідності і рівня легування з технологічними режимами одержання плівок Ge.
3. Встановлення впливу процесів дифузії домішок на границі розділу фаз гетероструктури Ge-GaAs на хімічний склад, рівень легування плівок і ступінь компенсації домішок.
4. Визначення ролі високого рівня легування і внутрішніх механічних напружень у формуванні гальваномагнітних і тензоелектричних властивостей і температурної чутливості гетероепітаксійних плівок Ge.
5. Встановлення взаємозв'язку електрофізичних властивостей і конструктивно-технологічних параметрів p-n-структур Si із граничними характеристиками діодних сенсорів температури (ДСТ) на основі аналізу дифузійного механізму струмопереносу для оптимізації технології сенсорів.
6. Виявлення і дослідження особливостей низькотемпературного струмопереносу в сильно легованих кремнієвих діодних структурах для розробки способів керування вольт-температурними характеристиками і чутливістю ДСТ.
7. Розробка теплофізичної моделі ДСТ з урахуванням усіх його конструктивних елементів, технології створення, трансформації форми і розмірів області тепловиділення при зміні домінуючих механізмів струмопереносу в діапазоні високих/низьких температур, і встановлення граничної точності виміру.
8. Розробка радіаційно стійких ДСТ на основі дослідження інжекційних явищ у сильно легованих р-n-структурах Si.
9. Створення нових типів плівкових германієвих сенсорів фізичних величин (дискретних, модульних і функціональних) і кремнієвих мікроелектронних термодіодних сенсорів з поліпшеними характеристиками.
Наукова новизна. В результаті комплексних теоретичних і експериментальних досліджень, спрямованих на створення фізичних основ напівпровідникових приладів екстремальної електроніки, при реалізації поставлених вище задач вперше отримані наступні наукові результати:
1. Виявлено особливості гальваномагнітних властивостей гетероепітаксійних плівок: залежність рівня легування, енергії активації і типу провідності від технологічних режимів одержання; немонотонна залежність електрофізичних параметрів від товщини плівки; сильна активаційна залежність провідності в області середніх/високих температур (значення енергії активації досягає півширини забороненої зони Ge); високі значення питомого опору субмікронних плівок, зумовлені легуванням зростаючої плівки компонентами підкладки в процесі їх дифузії на границі розділу гетероструктури Ge-GaAs. Розроблено фізико-технологічні методи створення гетероепітаксійних плівок Ge на GaAs із властивостями СЛСК напівпровідників.
2. Встановлено, що температурна чутливість СЛСК плівок Ge на GaAs обумовлена механізмами стрибкової провідності зі змінною довжиною стрибка в області температур 4.2 К < T < 100 К і перколяційної провідності в області температур 400 К > T > 100 К, що обґрунтовує вибір технології створення плівкових германієвих терморезисторів з більш широким діапазоном температур і стійких до впливу магнітного поля.
3. Визначено вплив механічних напружень на формування гальваномагнітних і деформаційних властивостей кристалів і плівок p-Ge. Показано, що температурні залежності рухливості, поперечного магнітоопору і його анізотропії пояснюються теорією деформаційних ефектів у р-Ge з урахуванням внутрішніх механічних напружень у гетероепітаксійних плівках.
4. Встановлено кореляцію між п'єзогальваномагнітними властивостями і фізико-технологічними умовами одержання плівок Ge на GaAs, що дозволило оптимізувати режими створення плівкових кріогенних тензорезисторів з розширеним діапазоном робочих деформацій, лінійністю та слабкою магнітопольовою і температурною залежністю параметрів.
5. Запропоновано і експериментально підтверджено самоузгоджений метод розрахунку граничних характеристик ДСТ в умовах домінування механізму дифузійного струмопереносу, що визначає взаємозв'язок електрофізичних властивостей і конструктивно-технологічних параметрів p-n-структур з вольт-температурними характеристиками і чутливістю ДСТ.
6. Запропонована і розрахована модель низькотемпературного струмопереносу в n++-р+-діодній структурі Si з урахуванням неомічної моттівської провідності в базі і тунельного струму крізь потенціальний бар'єр гетеропереходу, що утворюється внаслідок асиметричного звуження ширини забороненої зони напівпровідника, викликаного високими і різними рівнями легування емітера і бази. Знайдені параметри моделі добре пояснюють експериментальні вольт-температурні характеристики і рекордно високу чутливість ДСТ (-180 мВ/К) в області гелієвих температур. Результати моделювання використані для оптимізації кріогенних ДСТ.
7. Запропонована і розрахована теплофізична модель ДСТ з урахуванням трансформації форми і розмірів області тепловиділення при зміні домінуючих механізмів струмопереносу в діапазоні високих/низьких температур і конструктивно-технологічних особливостей сенсора. Обґрунтовано вибір конструкції і робочих режимів широкодіапазонних і прецизійних ДСТ.
8. Експериментально виявлено немонотонні струмові залежності транспортних диференціальних характеристик у сильно легованих р-n-структурах Si до і після гама-опромінення Со60, що обумовлені конкуренцією генераційно-рекомбінаційної і дрейфової компонент струму стосовно дифузійного струму неосновних носіїв. Запропоновано метод визначення часу життя неосновних носіїв заряду в базі і ефективного часу рекомбінації в області просторового заряду (ОПЗ) р-n-переходу сильно легованих діодних структур.
Практична цінність результатів роботи. На основі отриманих в роботі наукових результатів розроблено нові типи мікроелектронних сенсорів:
- широкодіапазонні плівкові германієві терморезистори, що у порівнянні з відомими аналогами мають більш широкий діапазон робочих температур, велику чутливість і мало підвладні впливу магнітного поля;
- плівкові германієві тензорезистори, що у порівнянні з відомими аналогами мають більш високу чутливість, більш широкий діапазон робочих деформацій і температур, слабку температурну залежність електричних характеристик в області гелієвих температур;
- інтегральні вимірювальні перетворювачі температури, деформації і магнітного поля на основі гетероепітаксійних плівок Ge і структур Ge-GaAs, що дозволили підвищити точність виміру фізичних величин в умовах їх одночасного впливу;
- новий клас функціональних датчиків і нові способи одночасного виміру температури і деформації, температури і магнітного полю для умов екстремальної електроніки;
- широкодіапазонні, стабільні, високоточні кремнієві ДСТ з рекордною температурною чутливістю в області низьких температур і мінімізацією впливу саморозігріву на точність виміру;
- стійкі до впливу гама-опромінення високоточні і взаємозамінні мікроелектронні кремнієві ДСТ.
Наукова і практична новизна розроблених приладів і способів виміру фізичних величин підтверджується авторськими свідоцтвами СРСР і патентами на винахід України. Створені нові типи сенсорів для екстремальної електроніки пройшли широку апробацію в натурних умовах при випробуваннях обладнання “ТОКАМАК-15”, виробів електронної техніки, обладнання МГД-генераторів, для контролю температури кисню при заправці ракет-носіїв “Зеніт-3SL” (проект “Морський старт”), у складі багатоканальної системи температурного моніторингу об'єкта “Укриття” (4-ий блок ЧАЕС), для контролю технологічних режимів у газодобувній промисловості (бурова “Семенцівка”, Полтавське управління робіт, Україна) та ін.
Отримані в роботі результати складають новий науковий напрямок - фізичні основи напівпровідникових сенсорів екстремальної електроніки.
Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертації доповідались і обговорювались на міжнародних та вітчизняних симпозіумах, конференціях і нарадах: XXI Всесоюзном совещании по физике низких температур (Харьков, Украина, 1980), VIII Всесоюзной конференции “Методы и способы тензометрии и их применение в народном хозяйстве” (Свердловск, Россия, 1983), II Всесоюзной конференции по физике и технологии тонких пленок (проблемные вопросы) (Ивано-Франковск, Украина, 1984), V Всесоюзной научно-технической конференции “Состояние и перспективы развития методов измерения температуры” (Львов, Украина, 1984), VIII совещании по физике поверхностных явлений в полупроводниках (Киев, Украина, 1984), Всесоюзной школе по физике поверхности (Черноголовка, Россия, 1986), IX Всесоюзном симпозиуме “Электронные процессы на поверхности и в тонких слоях полупроводников” (Новосибирск, Россия, 1988), VI Всесоюзной конференции “Электрические методы и способы измерения температуры” (Луцк, Украина, 1988), III Всесоюзной научно-технической конференции “Методы и способы измерения технических параметров в системах контроля и управления” (Пенза, Россия, 1989), III-VІ Міжнародних конференціях “Фізика і технологія тонких плівок” (Івано-Франківськ, Україна, 1990, 1993, 1995, 1997), Всесоюзной конференции “Микроэлектронные датчики в машиностроении” (Ульяновск, Россия, 1990), VII Міжнародній науково-технічній конференції “Електричні методи та засоби вимірювання температури” (Львів, Україна, 1992), II Українській конференції “Матеріалознавство і фізика напівпровідникових фаз змінного составу” (Ніжин, Україна, 1993), Научно-технической конференции “Приборостроение-93 и новые информационные технологии” (Винница-Николаев, Украина, 1993), XXXV Space Congress. Session IIIB “Technology, development and utilisation in space” (Florida, The USA, 1998), XII European Conference on Solid-State Transducers and the IX UK Conference on Sensors and their Applications (Southampton, UK, 1998), II and III International Conference on Advanced Semiconductor Devices and Microsystems. ASDAM^98, ASDAM^2000 (Smolenice Castle, Slovakia, 1998, 2000), Международной научной конференции “Ракетно-космическая техника: фундаментальные проблемы механики и теплообмена” (Москва, Россия,1998), NASA/JPL Conference on Electronics for Extreme Environments (Pasadena, The USA, 1999), Symposium on Micro- and Nanocryogenics (Jyvaskvla, Finland, 1999), X Conference on Sensors and their Applications (Cardiff, Wales, 1999), XIII European Conference on Solid-State Transducers (The Hague, The Netherlands, 1999), The MTEC International Conference on Sensors & Transducers. NEC (Birmingham, UK, 2000), IV Минском международном форуме по тепломассобмену (Минск, Белоруссия, 2000), IV European Workshop on Low Temperature Electronics. (Noordwijk, The Netherlands, 2000), XXXII Совещании по физике низких температур (Казань, Россия, 2000), IV Международной конференции “Научные, технические и социальные аспекты закрытия Чернобыльской АЭС” (Славутич, Украина, 2000), XI International Conf. on Solid-State Sensors and Actuators (Munich, Germany, 2001), І Всероссийской конференции по проблемам термометрии (Подольск, Россия, 2001) I Українській науковій конференції з фізики напівпровідників (Одеса, Україна, 2002), VIII Temperature Symposium “In Temperature: Its measurement and control in science and industry” (Chicago, The USA, 2002), II Международной научно-практической конференции “Влияние внешних воздействующих факторов на элементную базу аппаратуры авиационной и космической техники” (Королев, Россия, 2003), Научно-практической конференции “СВЧ электронные системы, устройства и твердотельная микроэлектроника” (Киев, Украина, 2003), XXXIII Совещании по физике низких температур (Екатеринбург, Россия, 2003), III Украинской конференции по перспективным космическим исследованиям (Кацивели, Украина, 2003), III Российской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния и приборных структур на их основе (Москва, Россия, 2003), Міжнародній науково-технічній конференції “Сенсорна електроніка та мікросистемні технології” (Одеса, Україна, 2004), VI European Workshop on Low Temperature Electronics (Noordwijk, The Netherlands, 2004).
Публікації по роботі. Основні результати дисертації викладені в 95 роботах, опублікованих в 33 статтях у провідних вітчизняних і закордонних наукових фахових журналах, 14 статтях у збірниках праць міжнародних наукових симпозіумів і конференцій, 3 авторських свідоцтвах СРСР, 2 патентах на винахід України, а також 43 тезах доповідей на наукових конференціях, що наведені у дисертації і не включені в автореферат.
Особистий внесок здобувача. В роботах, що ввійшли в дисертацію, узагальнені результати досліджень, виконаних автором самостійно [37,38] та в співавторстві, де автору належать визначальна роль в постановці задач і обґрунтуванні напрямку досліджень [1-15, 17-46, 49-52], суттєва роль в виборі методів дослідження, розробці методик вимірювань і спеціальної оснастки, плануванні, підготовці і проведенні експериментів [1-30, 34-52]. В усіх працях дисертант брав активну участь в обробці, аналізі, інтерпретації і узагальненні отриманих результатів, розробці фізичних моделей та підготовці публікацій. З публікацій, що надруковані в співавторстві, в дисертації використано результати, отримані здобувачем особисто.
Всі нові ефекти, представлені в дисертації, виявлені і досліджені автором.
Постановка та обґрунтування задач дослідження, усі наукові положення, що виносяться на захист, та висновки в дисертації, належать автору.
Під науковим керівництвом і особистою участю автора розроблені і виготовлені нові типи сенсорів, що впроваджені на підприємствах ракетно-космічної техніки, електронній промисловості, атомних електростанціях та ін.
Основна частина отриманих результатів доповідалась автором особисто на вітчизняних і міжнародних конференціях, симпозіумах і нарадах. Його доповіді на міжнародних конференціях “XII European Conference on Solid-State Transducers and the IX UK Conference on Sensors and their Applications” (Southampton, UK, 1998) і “XIII European Conference on Solid-State Transducers” (The Hague, The Netherlands, 1999) відзначені нагородами міжнародних комітетів.
Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, 7 розділів (викладенню результатів досліджень у кожному розділі передує стисла оглядова частина з питань, що розглядаються, розділ закінчується висновками), загальних висновків, списку використаних джерел та додатку. Вона містить 342 сторінки, із них 277 сторінки основного тексту, 106 рис., з яких 2 зображено на окремих сторінках, інші 104 розміщено в тексті, 20 табл. розміщено в тексті, список використаних джерел з 273 найменувань на 30 стор., 1 додаток на 33 стор.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РАБОТИ
У вступі приведений аналіз стану проблеми, якій присвячена дисертація, показана її актуальність, сформульовані основна мета і задачі досліджень, перелічені основні результати, які мають наукову новизну і практичне значення.
У першому розділі представлені результати дослідження впливу границі розділу гетероструктури Ge-GaAs на основні властивості плівок Ge: структурні, оптичні, електричні, фотоелектричні, магнітні і механічні в широкому діапазоні температур і магнітних полів, що визначають перспективи їх використання для створення сенсорів фізичних величин.
Проведено дослідження "ідеальної" гетеропари Ge-GaAs з метою розробки фізико-технологічних методів керування властивостями плівок за рахунок їхнього легування компонентами підкладки в процесі вирощування. Плівки одержували методом вакуумної епітаксії Ge на підкладки GaAs (293К 107 Омсм) із кристалографічною орієнтацією (100). Плівки товщиною d від 0.1 мкм до 50 мкм вирощували при температурах 350оСТo620оС і швидкостях осадження ос від 10-2 нм/c до 4 нм/с.
Аналіз отриманих методом дифракції швидких електронів електронограм показав, що кристалічна структура плівок в залежності від Тo змінюється від полі- до монокристалічної. Монокристалічні плівки отримані при температурах осадження 450оСТo550оС.
Дослідження домішкового складу в плівках дозволили встановити, що в процесі гетероепітаксії Ge відбувається легування плівок атомами Ga і As, джерелом яких є підкладка. Профілі розподілу домішок у гетероструктурі n-Ge-GaAs (d0.13 мкм, Тo=450оС, ос=3·10-2 нм/с), які отримані за допомогою електронного оже-спектрометру з дзеркальним аналізатором і додатковою іонною гарматою, і мас-спектри гетероструктури р-Ge-GaAs (To=600оС), одержані за допомогою мас-спектрометричного аналізу вторинних електронів, свідчать про дифузійне розмиття границі розділу і затягування концентраційних “хвостів” атомів Ga і As з підкладки в плівку і атомів Gе з плівки в підкладку.
Хімічний склад домішок у плівках визначали методом іскрової мас-спектрометрії на спектрометрі з подвійним фокусуванням типу JMS-01. Встановлено, що високотемпературний відпал підкладки GaAs у вакуумі приводить до збагачення чи збіднення приповерхневої області атомами Ga чи As у залежності від умов відпалу. Мас-спектри показали істотно більший зміст атомів As і Ga (10-1 ат. %) в гетероепітаксійних плівках Ge ніж у плівках, осаджених у вакуумі на підкладки-супутники зі слюди (10-3 ат. %).
Енергетична структура монокристалічних плівок Ge досліджена модуляційним методом електровідбивання (ЕВ). В області оптичних переходів із трьох підзон валентної зони в зону провідності в центрі зони Бріллюена (Еo - переходи в точці Го), а також всередині зони в напрямку <111 (переходи Е1 і Е1+1 в точці , де 1 - енергія спин-орбітального розщеплення) виявлений зсув спектрів плівок в область великих енергій у порівнянні з кристалом Ge, що обумовлено внутрішніми механічними напруженнями стиску в гетероструктурі Ge-GaAs. Істотне розширення спектрів ЕВ плівок, високі значення r плівок (одного порядку або навіть більше r власного Ge) пояснюються присутністю в плівках одночасно великої кількості як донорів, так і акцепторів, і високим ступенем компенсації домішок.
Дослідження особливостей спектральних характеристик поперечної фотоерс в гетероструктурі Ge-GaAs показали, що структура має неоднорідність як уздовж границі поділу, так і в напрямку росту плівки. Встановлено, що немонотонна залежність амплітуди фотоерс від підсвічування пов'язана з наявністю в гетероструктурі системи дрейфових і рекомбінаційних бар'єрів, які є характерними для сильно легованих і сильно компенсованих напівпровідників (СЛСКН).
Запропоновано модель, відповідно до якої між плівкою і підкладкою існує перехідний шар із змінною товщиною, що включає твердий розчин Gex(GaAs)1-x із змінною шириною забороненої зони і довільним значенням x. У тонких плівках Ge характерні розміри перехідного шару і неоднорідності порівнянні з її товщиною.
Експериментально встановлено, що, зменшуючи ос плівок і збільшуючи тим самим час їхнього осадження (а, отже, і концентрації Ga і As, що дифундують з підкладки в плівку в процесі її росту), удається керувати електричними властивостями плівок.
Виявлені особливості гальваномагнітних властивостей субмікронних монокристалічних плівок Ge, а саме: високі значення і енергії активації провідності , що досягають півширини забороненої зони Еg Ge; малі значення холівської рухливості і її аномальна температурна залежність в області низьких температур свідчать про сильний рівень легування і сильну компенсацію тонких плівок.
Встановлено вплив технологічних режимів одержання плівок на їх тип провідності і величину . Виявлено, що для плівок з d0.15 мкм в області 400 K > Т > 280 K величина близька до Еg/2 ( 0.4 еВ). Відповідно до теорії Шкловського-Ефроса для СЛСКН така ситуація реалізується, коли ступінь компенсації К = 1.
Для випадку, коли амплітуда флуктуацій потенціалу ~ Eg, найменший розмір R типової флуктуації, що згинає енергетичні зони, R = Eg2ж2/Nq4 0.57 мкм (ж - діелектрична проникність, q - заряд електрона, N - сумарна концентрація домішок), більше d і в плівках повинна реалізуватися двовимірна провідність СЛСКН.
Показано, що сильні залежності r, постійної Холла Rx і внутрішніх механічних напружень Х від товщини субмікронних плівок (0.1 мкм < d < 2 мкм) обумовлені неоднорідним розподілом легуючих домішок Ga і As при їхній дифузії через границю розділу Ge-GaAs у тонкий перехідної шар між плівкою і підкладкою.
З аналізу залежностей поперечного магнітоопору (МО) Dr/rо від d для найбільш однорідних по електрофізичним і механічним властивостям плівок (d 2 мкм) випливає, що анізотропія МО K=??()/??() - 1 (де - вектор індукції магнітного поля по відношенню нормалі до поверхні плівки) постійна за знаком, зростає зі зниженням температури від 450 К до 77 К і не залежить від товщини плівок.
Показано, що анізотропія МО у товстих плівках не може бути пояснена на основі двошарової моделі плівок і розмірного ефекту, а зумовлена внутрішніми механічними напруженнями. При зниженні температури розщеплення валентних зон легких і важких дірок у плівці не змінюється, однак відносна деформація (kB - стала Больцмана) збільшується. Оскільки плівки p-Ge на GaAs стиснуті (K < 0), деформація 0 і K росте зі збільшенням . Для випадку сильно деформованих плівок ( 1) виконаний нами розрахунок при розсіюванні на домішках дає значення K = -0.45, що узгоджується з експериментальними даними.
Встановлено, що зі збільшенням зростає анізотропія МО. Різні у плівках створювалися вибором орієнтації площини плівки: (111) (110) (100).
Для встановлення механізму струмопереносу, який відповідає за температурну чутливість товстих плівок, вивчено провідність у, ефект Холла і МО у діапазоні температур 4.2-300 К. Плівки мали різні конструктивні та технологічні параметри. Експериментальні залежності (T) характеризують дві ділянки: високотемпературна з постійною енергією активації і низькотемпературна з монотонним зменшенням зі зниженням температури енергії активації провідності.
Для досліджених плівок р-Ge Nae(h)3=0.3-10 (ae(h) - боровські радіуси електрона і дірки). Із залежностей Rx(T) і (T) з урахуванням впливу внутрішніх механічних напружень на (Т) розраховано значення ступеня компенсації Крозр=0.9-0.95. У такому випадку статична провідність плівок в інтервалі Tc Т 300 К, Тс - температура характерного максимуму залежності Rx(Т), є активаційною, і провідність здійснюється шляхом закидання носіїв з рівня Фермі EF на рівень протікання Ep, а енергія активації провідності визначається як 1теор = Ep - EF = q2N 3/ж(1-К)1/3, де - чисельний параметр ~1. Коректне узгодження величин 1теор і 1експ та їхні високі значення в порівнянні з енергією іонізації мілких домішок (Ga і As ~10 меВ в Ge) підтверджують, що вивчені властивості досліджених плівок описуються теорією явищ переносу в СЛСКН.
При зниженні температури з активаційною провідністю починає конкурувати стрибкова провідність за рахунок квантового тунелювання між потенційними ямами із значно меншою енергією активації, і носіям заряду більш вигідно робити стрибки на великі відстані, але з меншою різницею енергій між локалізованими станами. Для всіх досліджених плівок у діапазоні 4.2 К T Тс реалізується стрибкова провідність зі змінною довжиною стрибка.
Експериментально підтверджено передбачений теорією гальваномагнітних ефектів у деформованому p-Ge вплив внутрішніх механічних напружень на температурну залежність електрофізичних параметрів (рухливість, магнітоопір) у плівках Ge. Аналіз температурної залежності МО показав, що в області високих температур (T > Tc) поперечний МО перевищує поздовжній в 5-7 разів, як і повинно бути у випадку зонної провідності, а при T < Tc поперечний і поздовжній МО близькі за величиною. МО плівок у магнітних полях до 8 Тл не перевищує 5% при 4.2 К і зменшується з підвищенням температури.
Таким чином, розроблені фізико-технологічні методи одержання гетероепітаксійних плівок Ge на GaAs з властивостями СЛСКН і знайдена в них висока чутливість в широкій області температур, включаючи низькі, показала їх перспективність для створення мікромініатюрних терморезисторів для роботи в магнітних полях до 8 Тл.
Другий розділ присвячений дослідженню фізичних явищ, що відповідають за тензочутливість, температурну і магнітопольову залежність тензорезистивних властивостей СЛ плівок Ge на GaAs для обґрунтування їх застосування в якості ЧЕ тензорезисторів.
Встановлено кореляцію між технологічними умовами одержання плівок Ge і їхніми пєзогальваномагнітними властивостями. Показано, що варіюванням технологічними режимами можна в широких межах керувати температурними залежностями с, Rx, МО і коефіцієнтом пєзоопору p* плівок.
Експериментальні дослідження, проведені шляхом порівняння ПС плівок і кристалів р-Ge різного рівня легування і різною кристалографічною орієнтацією в діапазоні температур 77-300 К, показали, що природа тензорезистивного ефекту в сильно легованих кристалах і плівках однакова і пояснюється на основі теорії деформаційних ефектів у р-Ge з урахуванням анізотропії закону дисперсії легких і важких дірок.
Визначена константа деформаційного потенціалу d з урахуванням анізотропії закону дисперсії дірок для кристалів р-Ge.
Встановлено, що слабкі температурні залежності r, m, Rx, p* і МО, слабка магнітопольова залежність МО аж до 6.5 Тл у діапазоні температур 4.2-77 К, висока лінійність МО для механічних деформацій до 10-3 відн. од. в СЛ плівках р-типу провідності пояснюються класичними уявленнями з урахуванням присутності внутрішніх механічних напружень в початково деформованих плівках, які знімають виродження валентної зони і змінюють співвідношення і роль легких і важких дірок у досліджених ефектах.
У третьому розділі на основі аналізу дифузійного механізму струмопереносу в діоді і запропонованого самоузгодженого методу розрахунку знайдено оптимальні сукупності електрофізичних і конструктивних параметрів p-n-структури, які визначають граничні характеристики ДСТ на основі Ge, Si і GaAs. Одна з них забезпечує максимальну довжину ТМХ (ТМХ - температурна залежність падіння напруги на діоді U(T) при постійному прямому струмі I) в область високих температур, а друга - максимальну чутливість сенсора = dU/dТ.
З підвищенням температури зростає концентрація власних носіїв заряду, а з нею і густина дифузійного струму насичення Js. При певній температурі Т = Tm величина Js досягає значень, близьких до густини робочого струму J, і U kBT/q. Температура Tm, що відповідає цьому критерію, є максимальною (граничною), що може бути вимірювана по падінню напруги на p-n-переході.
З урахуванням залежності ТМХ і чутливості ДСТ від рівня легування р- и n- областей діода, часу життя неосновних носіїв t, J, довжини бази та ін. визначені границі, у яких можуть змінюватись характеристики сенсора при варіюванні електрофізичними і конструктивними параметрами діодної структури.
Із розрахованих залежностей U(Т) і (Т) для ДСТ на основі Ge, Si і GaAs ТМХ і чутливість ДСТ залежать від рівня легування р- и n-областей діода, часу життя неосновних носіїв t, J, довжини бази та ін. Порівняння результатів розрахунку з експериментальними даними показало, що характеристики сенсорів лежать у межах знайдених границь. Відповідно до розрахунку максимальна температура виміру для ДСТ на основі Ge складає 480 К, Si - 700 К, GaAs - 1000 К.
Проведено теоретичний аналіз впливу неоднорідного профілю легування кремнієвих pn-структур на ТМХ сенсора з домінуючим дифузійним механізмом струмопереносу. Для аналітичного розрахунку ВАХ і ТМХ використана модель експоненціального розподілу домішок у сильно легованій емітерній області діода (при однорідному розподілі домішок у базі). Показано, що в залежності від конструктивних параметрів діодної структури обидві складові струму через pn-перехід, що відповідають транспорту неосновних носіїв в емітері і базі, можуть давати порівнянний по величині внесок у ВАХ і ТМХ сенсора. В результаті ТМХ сенсора з експоненціальним розподілом домішок описується більш складною залежністю в порівнянні з моделлю ступеневого розподілу домішок в p-n-переході. Отримана з розрахунків велика величина температурного зсуву ТМХ (20 K), яка обумовлена неоднорідним профілем легування емітерної області, вказує на необхідність багатофакторного урахування конструктивно-технологічних особливостей дифузійних діодних структур.
У четвертому розділі приведені результати дослідження низькотемпературної провідності сильно легованих структур Si. На основі виявлених особливостей транспортних явищ у досліджених структурах показана можливість керування основними характеристиками ДСТ.
У структурах з p++-n+-переходом (концентрації домішок в емітері NВ_3'1020 см-3, в базі NР_3.5'1018 см-3) шляхом збільшення рівня легування бази до критичної концентрації Nс, що відповідає переходу Мотта діелектрик-метал, вплив послідовного опору бази був мінімізований, і ТМХ мала квазілінійний характер. Такий характер ТМХ спрощує процедуру одержання інтерполяційної таблиці для сенсора, а також розробку вторинної апаратури і програмного забезпечення до неї.
Вимірювання ВАХ і ТМХ p++-n+-структур дозволили знайти наступні особливості в діапазоні 4.2-40 К: високі значення фактора ідеальності (m V 20); збільшення m при зниженні температури приблизно в стільки ж раз, у скільки разів зменшується температура; різке зростання струму на три порядки (у діапазоні робочих струмів сенсора 10-7-10-4 А) при малій зміні падіння напруги на структурі ~0.09 В; приблизно еквідистантний зсув ТМХ DU = U(T,I2) - U(T,I1) при збільшенні робочого струму на порядок; слабка залежність U(Т) для всіх значень робочого струму та істотно менші абсолютні значення чутливості (? 1 мВ/К) у порівнянні з чутливістю типових ДСТ. Аналіз сукупності отриманих даних обґрунтовує висновок про зміну зі зниженням температури домінуючого механізму струмопереносу від інжекційного I~exp(qU/mkBT) до тунельного I~exp(U/UT), де UT - деяка характеристична напруга. Відповідно до оцінок UT=0.01 В.
Оцінка ефективної маси тунелюючих носіїв із величини зсуву ТМХ для струмів 1, 10 і 100 мкА, DU(T)=U100-U10_U10-U1_0.026 В, дає значення 0.16mo (mo - маса вільного електрона), близьке по величині до ефективної маси легких дірок у Si. Отримані результати дозволяють зробити висновок, що струмоперенос у досліджених структурах здійснюється тунелюванням легких дірок через проміжні стани в забороненій зоні. Такі стани можуть бути пов'язані з ізольованими глибокими домішками, а також зі скупченнями дефектів або преципітатами легуючої домішки фосфору, що є ефективним гетером.
Показана можливість керування в області низьких температур ТМХ і чутливістю ДСТ шляхом зміни робочого струму. Виходячи з теоретичного розрахунку температурної похибки виміру DT, яка обумовлена впливом джоулевого розігріву n+-p-переходу та тепловим і дробовим шумами, знайдено струм (I=Iмін), що мінімізує залежність DT = DT(I) при фіксованій температурі. Оцінки показали, що максимальна точність виміру ДСТ досягається при Iмін 0.1 мкА і складає декілька десятків мкК.
Особлива увага приділена моделюванню механізмів низькотемпературного струмопереносу в n++-p+- і p+-структурах Si для з'ясування природи зростання, що експериментально спостерігається, чутливості в структурах при Т < 13 К і рекордно високого її значення dU/dT ~-180 мВ/К в області гелієвих температур для робочих струмів сенсора 0.1-1 мкА, що дозволяють підвищити точність виміру за рахунок зниження впливу саморозігрівання.
В досліджених n++-p+-структурах акцепторна домішка (NB _ 3'1018 см-3, К = 0.03) створює домішкову зону, яка відділена від валентної зони смугою заборонених станів. Донорна домішка з концентрацією NР _ 5'1020 см-3 обумовлює перехід Мотта в емітері. Оцінки, виконані з урахуванням обмінної взаємодії і взаємодії між носіями заряду (основними і неосновними) та домішковими атомами, і внеску електронно-діркової взаємодії, показали, що високі рівні легуючої домішки модифікують зонну структуру Si і приводять до звуження ширини забороненої зони в n++-області діода: Eg1_130 меВ.
Запропоновано модель, яка розглядає контакт між n++-областю зі звуженою внаслідок високого рівня легування домішками заборонену зону, і більш широкозонною областю p+ як гетероперехід. Вперше проаналізовано вплив гетеропереходу на низькотемпературний струмоперенос в кремнієвому діоді із сильно легованими p- і n-областями.
Експериментально показано і теоретично обґрунтовано, що при прямих зсувах на діоді U~UК (UК - контактна різниця потенціалів: UK _ (Fp - Fn)/q _ 1 еВ, (Fp - Fn) - різниці енергій рівнів Ферми в n++- і р+-областях) основна частина напруги падає на гетеропереході і в структурі домінує тунельний механізм струмопереносу. У рамках обраної моделі нахил досліджених ВАХ визначається параметром UT, що не залежить від температури і напруги. Одержане з експериментальних даних значення UT погоджується з отриманими теоретичними оцінками UT _ 0.015 В.
Розглянуто шляхи тунелювання: електрони з зони провідності емітера можуть перейти на стани в забороненій зоні і потім тунелювати у домішкову зону бора в р+-області, або електрони можуть перейти на незайняті стани в домішковій зоні п+-області поблизу переходу і потім тунелювати у домішкову зону р+-області.
При UUК частина напруги Ub _ U - UК падає на базі діода. Експериментально і теоретично досліджені ВАХ і ТМХ тестових p+-структур, виготовлених в тому ж технологічному циклі, що і ДСТ. Основою аналізу провідності s тестових резисторів, довжиною від 17.5 до 52.5 мкм, було зіставлення теоретичних і експериментальних залежностей s(Т) при постійному прикладеному електричному полі Е в інтервалі 4.2-13 К і s(Е) при постійній температурі. Згідно з експериментом, величина s(Е,Т) не залежить від відстані між контактами, і провідність визначається об'ємними властивостями зразка.
Показано, що експериментальні і теоретичні залежності s(Е,Т) p+-структур в області полів Е _ 102 В/см мають омічний характер і добре описуються законом Мотта. Отримано значення параметра (Тo)1/4 39 K1/4 і величини густини станів на рівні Ферми g() 9.61018 еВ-1см-3.
Особливістю струмопереносу в тестових р+-структурах є виявлена в області помірних електричних полів, kBT/qah > E > kBT/qRh, неомічність моттівської провідності, яка обумовлена збільшенням енергії електрона електричним полем на довжині стрибка Rh. Експериментальні дані відповідають залежності ln(s(Е,Т))~(T)E. Отримано коректну згоду знайдених теоретичної і експериментальної температурної залежності параметра (=oТ-5/4, де o=0.03), та теоретичної (уoТ) і експериментальної (уoЕ) величин передекспоненціального множника (при Т=10 К уoТ 9.7106 Ом-1см-1, уoЕ 107 Ом-1см-1).
Розглянуто вплив неомічності стрибкової провідності зі змінною довжиною стрибка (моттівської провідності) на ТМХ резистора і проаналізовано фактори, що визначають появу максимуму на температурній залежності чутливості.
Запропоновано комбіновану модель низькотемпературного струмопереносу в n++-p+ структурі з урахуванням тунельного струму крізь гетероперехідний потенціальний бар'єр між n++- і p+-частинами домішкової зони бора і неомічної моттівської провідності уздовж акцепторної домішкової зони в базі діода. Розраховані ВАХ з урахуванням теоретичної залежності уoТ(Т), експериментальної залежності UT(Т), значень параметрів ao, Тo, знайдених для тестових структур, описують основні особливості експериментальних характеристик діодної структури.
Для розрахунку ТМХ і температурної залежності чутливості dU/dT ДСТ використано нелінійний метод найменших квадратів Ньютона-Гаусса. За допомогою сплайнової інтерполяції розраховано температурні залежності dU/dT. Запропонована модель добре описує експериментальні ТМХ для різних значень I та характерні риси температурної залежності чутливості: зростання dU/dT при зниженні Т, наявність максимуму dU/dT та його зрушення по температурі зі зменшенням I.
Показано, що збільшення dU/dT зі зниженням Т від 13 К до 4.2 К пов'язано зі збільшенням внеску в струмоперенос провідності базової області діода, а величина dU/dT визначається параметрами стрибкового механізму: ao, To, а також залежить від індексу n, який визначає радіус кореляції нескінченного кластера в теорії протікання.
Наявність максимуму dU/dT в області гелієвих температур обумовлена неомічним характером моттівської провідності в базі ДСТ. Його величина і положення залежать як від параметра To, обумовленою густиною станів на рівні Ферми, яка зв'язана з концентрацією домішок, так і від I. При малих значеннях I роль неомічності зменшується і максимум зникає. Збільшення величини індексу n до 0.99 приводить до усунення екстремуму. Отже, температурна залежність передекспоненціального множника стрибкової провідності також відіграє роль у формуванні немонотонної поведінки чутливості при низьких температурах.
...Подобные документы
Вивчення закономірностей тліючого розряду, термоелектронної емісії. Дослідження основних властивостей внутрішнього фотоефекту, впливу електричного поля на електропровідність напівпровідників. Експериментальне вивчення ємнісних властивостей p–n переходів.
учебное пособие [452,1 K], добавлен 30.03.2009Вивчення основних закономірностей тліючого розряду. Дослідження основних властивостей внутрішнього фотоефекту. Експериментальне вивчення ємнісних властивостей p–n переходів. Дослідження впливу електричного поля на електропровідність напівпровідників.
методичка [389,4 K], добавлен 20.03.2009Роль фотоелектронних приладів у сучасній техніці і в наукових дослідженнях, їх інтенсивний розвиток. Характеристика фотоелектричних приладів, у яких здійснюється перетворення світлового випромінювання в електричний струм, вид робочого середовища.
курсовая работа [366,4 K], добавлен 07.05.2009Передумови створення квантової електроніки. Основні поняття квантової електроніки. Методи створення інверсного заселення рівнів. Характеристика типів квантових генераторів. Параметричні підсилювачі. Основні області застосування квантових генераторів.
курсовая работа [938,5 K], добавлен 24.06.2008Розмірні і температурні ефекти та властивості острівцевих плівок сплаву Co-Ni різної концентрації в інтервалі товщин 5-35 нм та температур 150-700 К. Встановлення взаємозв’язку морфології, структури та електрофізичних властивостей надтонких плівок.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 12.12.2011Економічні аспекти розвитку магніто-резонансної томографії. Фізичні основи та функціонально-логічна схема МРТ. Інженерний аналіз технічного стану. Матриця станів. Розрахунок надійності МР-томографа та ремонтопридатності. Розподіл часу поточного ремонту.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 14.05.2014Принцип дії основних електричних вимірювальних приладів. Будова приладів магнітоелектричної, електромагнітної, електродинамічної, теплової, вібраційної, термоелектричної, детекторної та індукційної систем. Історія створення електровимірювальних приладів.
реферат [789,2 K], добавлен 12.12.2013Експериментальне дослідження й оцінка термо- і тензорезистивних властивостей двошарових плівкових систем на основі Co і Cu, Ag або Au та Fe і Cr та апробація теоретичних моделей. Феноменологічна модель проміжного шару твердого розчину біля інтерфейсу.
научная работа [914,9 K], добавлен 19.04.2016Вивчення основних фізичних закономірностей, визначаючих властивості та параметри фототранзисторів, дослідження світлових характеристик цих приладів. Паспортні дані для фототранзистора ФТ-1К. Вимірювання струму через фототранзистор без світлофільтра.
лабораторная работа [1,3 M], добавлен 09.12.2010Електрофізичні властивості гранульованих плівкових сплавів в умовах дії магнітного поля. Дослідження електрофізичних властивостей двошарових систем на основі плівок Ag і Co, фазового складу та кристалічної структури. Контроль товщини отриманих зразків.
дипломная работа [3,9 M], добавлен 08.07.2014Основні властивості неупорядкованих систем (кристалічних бінарних напівпровідникових сполук). Характер взаємодії компонентів, її вплив на зонні параметри та кристалічну структуру сплавів. Електропровідність і ефект Холла. Аналіз механізмів розсіювання.
реферат [558,1 K], добавлен 07.02.2014Властивості електронно-діркового переходу. Напівпровідникові діоди. Біполярні та польові транзистори. Структурна схема підсилювача, його технічні показники, коефіцієнт корисної дії та визначення зворотного зв'язку. Аналогові логічні елементи та фільтри.
курс лекций [2,0 M], добавлен 08.04.2013Поняття хімічного елементу. Утворення напівпровідників та їх властивості. Електронно-дірковий перехід. Випрямлення перемінного струму, аналіз роботи тиристора. Підсилення електричного сигналу, включення біполярного транзистора в режимі підсилення напруги.
лекция [119,4 K], добавлен 25.02.2011Методи дослідження наноматеріалів. Фізичні основи практичного використання квантово-розмірних систем. Особливості магнітних властивостей наносистем. Очищення і розкриття нанотрубок, їх практичне застосування. Кластерна структура невпорядкових систем.
учебное пособие [5,4 M], добавлен 19.05.2012Розрахунок дифузійного p-n переходу. Визначення коефіцієнта дифузії та градієнта концентрацій. Графік розподілу концентрації домішкових атомів у напівпровіднику від глибини залягання шару. Розрахунок вольт-амперної характеристики отриманого переходу.
курсовая работа [675,8 K], добавлен 18.12.2014Навчальна програма для загальноосвітніх шкільних закладів для 7-12 класів по вивченню теми "Напівпровідники". Структура теми: електропровідність напівпровідників; власна і домішкова провідності; властивості р-п-переходу. Складання плану-конспекту уроку.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 29.04.2014Сутність технології GаАs: особливості арсеніду галію і процес вирощування об'ємних монокристалів. Загальна характеристика молекулярно-променевої епітаксії, яка потрібна для отримання плівок складних напівпровідникових з’єднань. Розвиток технологій GаАs.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 25.10.2011Фундаментальні фізичні явища на атомарному рівні стосовно дії квантових та оптико-електронних приладів. Загальний метод Гіббса як логічна послідовна основа статистичної фізичної теорії. Основні принципи статистичної фізики. Елементи теорії флуктуацій.
учебное пособие [1,1 M], добавлен 18.04.2014Теплофізичні методи дослідження полімерів: калориметрія, дилатометрія. Методи дослідження теплопровідності й температуропровідності полімерів. Дослідження електричних властивостей полімерів: електретно-термічний аналіз, статичні та динамічні методи.
курсовая работа [91,3 K], добавлен 12.12.2010Взаємодія заряджених частинок з твердим тілом, пружні зіткнення. Види резерфордівського зворотнього розсіювання. Автоматизація вимірювання температури підкладки. Взаємодія атомних частинок з кристалами. Проведення структурних досліджень плівок.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 21.05.2015
