WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

связанную с диссоциацией молекул NH3. По нашему Увеличение или уменьшение наклона вольт-фарадных мнению, молекулы NH3, обладающие дипольным моменхарактеристик при воздействии водорода вызвано разтом 1.46 D, проникают через микропоры и микротрещиличной природой дефектов, играющих роль поверхностны в палладиевой пленке, достигают поверхности SiO2 и ных состояний в этих диодах. Согласно [9], при взаилокализуются на ней. Атом азота каждой молекулы NHмодействии атомов водорода с разорванными связами ориентирован к поверхности SiO2, а атомы водорода — атомов кремния плотность ПС уменьшается. Наобоот нее [5]. Это приводит к увеличению положительного рот, взаимодействие атомов водорода с насыщенными заряда на поверхности туннельно-тонкого диэлектрика и связями Si–O и Si–Si приводит к увеличению плотновызывает изменение изгиба зон (es) на поверхности Si.

сти ПС.

На рис. 6 приведены фотографии поверхности пал- Весьма вероятно, что электрон переходит с молекулы ладиевого электрода, полученные с помощью атомно- NH3 на некоторые состояния в слое SiO2. В результате уменьшается отрицательный потенциал на поверхности силового микроскопа. С правой стороны от каждой Si, и ВФХ сдвигаются в область меньших смещений.

фотографии приведена шкала, по которой определяется неоднородность рельефа металлической пленки. Рельеф Последнее соответствует увеличению емкости диода на поверхности электрода после отжига при 200C доста- основе n-Si при фиксированном напряжении в атмосфеточно ровный, его неоднородность в соответствии со ре NH3.

5 Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. 1474 В.И. Балюба, В.Ю. Грицык, Т.А. Давыдова, В.М. Калыгина, С.С. Назаров, А.В. Панин, Л.С. Хлудкова Рис. 6. Фотографии поверхности палладиевого электрода, полученные с помощью атомно-силового микроскопа, после отжига при температурах 200 (a), 300 (b), 400 (c) и 610C (d) в течение 10 мин.

Изменение емкости при фиксированном смещении на Pd–SiO2–n-Si, исследованных в данной работе, меньше диоде является мерой концентрации NH3 в окружающей по сравнению с f диодов с Tan = 200C и временами среде. Так как в газовой смеси NH3/воздух вольт- восстановления, приведенными в работах [14–18].

фарадные характеристики смещаются параллельно ВФХ Немонотонный характер зависимости отклика диодов в воздухе, предполагается, что в отличие от водорода на аммиак с повышением рабочей температуры и его молекулы NH3 не проходят через пленку SiO2 и не снижение при больших Top объясняются температурной достигают границы раздела SiO2–Si.

зависимостью степени покрытия поверхности SiO2 моБолее плотная Pd-пленка диодов c Tan = 200C обус- лекулами газа [2].

ловливает медленное проникновение молекул аммиака и большие времена отклика (рис. 5). Появление микропор и микротрещин в палладиевой пленке после отжига 5. Заключение при Tan 300C способствует более быстрой диффузии молекул NH3 к границе раздела Pd–SiO2 и снижению С помощью термического отжига можно целенаправвремени отклика до 20-40 с. Обратная диффузия мо- ленно изменять электрические и газочувствительные лекул аммиака после прекращения газового импульса свойства диодов Pd–SiO2–n-Si. Кремниевые структуры, также происходит быстрее в диодах, отожженных при отожженные при 200C, обладают чувствительностью Tan 300C (рис. 5). Времена восстановления сенсоров как к водороду, так и к аммиаку, и значения отклика на Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Влияние термического отжига на чувствительность кремниевых МОП диодов... эти газы сопоставимы. После отжига при Tan 300C The influence of thermal annealing отклик на аммиак снижается, но одновременно за счет on the sensitivity of silicon MOS diodes изменений структуры и химического состава барьерного to reducing gases электрода исчезает чувствительность диодов к водороду.

V.I. Baljuba, V.Y. Grisyk, T.A. Davidova, V.M. Kalygina, Таким образом, используя термический отжиг при соS.S. Nazarov, A.V. Panin, L.S. Khludkova ответстующих режимах, удается получить кремниевые диоды, селективно чувствительные к аммиаку.

Siberian Physicotechnical Institute, 634050 Tomsk, Russia Работа поддержана грантами президента Российской Institute of Strength Physics and Materials Science, Федерации (МК–2911.2004.8) и Российского фонда фунRussian Academy of Sciences, Siberian Branch, даментальных исследований (грант № 05-08-33555).

634021 Tomsk, Russia Список литературы

Abstract

The influence of the thermal annealing in the temperature range of 200-610C on sensitivity and transient response [1] I. Lundstrom, M. Armgarth, A. Spetz, F. Winquist. Sens.

characteristics of Pd–SiO2–n-Si MOS diodes upon the exposure to Actuators, 10, 399 (1986).

hydrogen and ammonia was studied. The Pd surface relief after [2] L.-G. Peterson, H.M. Dannetun, J. Fogelberg, I. Lundstrom.

annealing was investigated with atomic force microscope. High J. Appl. Phys., 58, 404 (1985).

[3] D. Filippini, L. Fraigi, R. Aragon, U. Weimar. Sens. Actuators frequency capacitance-voltage characteristics were measured in B, 81, 296 (2002).

air as well as in H2/air and NH3/air gas mixtures. It is shown [4] В.И. Гаман, В.М. Калыгина. Изв. вузов. Физика, 46 (4), that after annealing at 200C for 10 min the capacitance response (2003).

to hydrogen is higher than to ammonia. After annealing at [5] A. Karthigeyan, R.P. Gupta, K. Scharnagl, M. Burmair, temperature equal to or more than 300C the MOS diodes lost S.K. Sharma, I. Eisele. Sens. Actuators B, 85, 145 (2002).

their sensitivity to hydrogen. On the contrary, the ammonia [6] В.И. Гаман, М.О. Дученко, В.М. Калыгина. Изв. вузов.

response after annealing at 300C has a high value which Физика, 42 (9), 3 (1999).

decreased gradually with increasing annealing temperature. A [7] В.И. Балюба, В.Ю. Грицык, Т.А. Давыдова, В.М. Калыгина, diminishing sensitivity of Pd–SiO2–n-Si diode to ammonia which С.С. Назаров, Л.С. Хлудкова. ФТП, 39, 285 (2005).

occurred due to the annealing temperature increase is a result of a [8] H. Wingbrant, I. Lundstrm, A. Lloyd Spetz. Sens. Actuators degradation of the electrical characteristics of the Pd electrode.

B, 93, 286 (2003).

[9] В.С. Вавилов, В.Ф. Киселев, Б.Н. Мукашев. Дефекты в кремнии и на его поверхности (М., Наука, 1990).

[10] Г.А. Саров, Д. Кукуринков, А. Шопов. Сб. докл. Юбил.

науч.-техн. конф. (Ботевград, 1987) с. 158.

[11] Ю.А. Гольдберг. ЖТФ, 66, 174 (1996).

[12] T. Myrtveit. J. Appl. Phys., 78, 7170 (1995).

[13] С. Зи. Физика полупроводниковых приборов (М., Мир, 1984).

[14] T. Fare, A. Spetz, M. Armgarth, I. Lundstrom. Sens. Actuators, 14, 369 (1988).

[15] J.F. Ross, I. Robbins, B.C. Webb. Sens. Actuators, 11, (1987).

[16] A. Spetz, M. Armgarth, I. Lundstrm. Sens. Actuators, 11, 349 (1987).

[17] В.П. Козленков, И.Н. Николаев, Д.Г. Ставкин. Поверхность, № 2, 67 (1994).

[18] H. Hu, M. Trejo, M.E. Nicho, J.M. Saniger, A. GarciaValenzuela. Sens. Actuators B, 82, 14 (2002).

Редактор Т.А. Полянская 5 Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.