ПРО ЛІНІЙНІСТЬ РОБОЧОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЄМНІСНИХ СЕНСОРІВ ВОЛОГОСТІ ГАЗОВИХ СЕРЕДОВИЩ НА ОСНОВІ КРЕМНІЄВИХ МОН – СТРУКТУР З НАНОРОЗМІРНИМ ОКСИДНИМ ШАРОМ

П. П. Фастиковський, М. А. Глауберман

Анотація


Метою роботи є встановлення причини лінійності робочої характеристики ємнісних сенсорів вологості газових середовищ на основі кремнієвих МОН – структур з нанорозмірним оксидним шаром, що знаходяться у режимах збіднення або слабкої інверсії. Зразки сенсорів для досліджень виготовлялись на основі вологочутливих структур Mо-SiO2-NN+Si(111) з концентрацією донорів у N - шарі кремнию Nd = 2∙1021 м-3. Оксид завтовшки ~ 5 нм створювався окисленням початкової кремнієвої епітаксіальної пластини на повітрі. Вимір ємності зразків виконувався за допомогою високочастотного промислового моста змінного струму на частоті 1 МГц. При проведенні досліджень структури розміщувалися в лабораторній камері вологості, в якій можна було міняти відносну вологість повітря від 10 до 100 %. На основі встановлення аналітичного зв’язку між вимірюваною ємністю і параметрами структури та зв’язку між цими параметрами і відносною вологістю газового середовища спостережувана експериментально лінійність робочої характеристики обґрунтована теоретично. Отриманий вираз для розрахунку робочої характеристики адекватно описує експериментальні залежності. Показано, що лінійність робочої характеристики обумовлена лінійністю зміни поверхневого потенціалу структури від вологості, а лінійність зміни поверхневого потенціалу визначається параметрами структури та лінійністю зміни щільності поверхневих станів, індукованих молекулами води поблизу межі розділу кремній – оксид.

Ключові слова


сенсор вологості; робоча характеристика; лінійність; ємність; МОН – структура

Посилання


E. A. Tutov, E. N. Bormontov, M. N. Pavlenko et al. MDP struktura s poliamidnym dielektrikom v usloviyah sorbtsii parov vody // Jurnal tehnicheskoi fiziki, 75(8), pp. 85-89 (2005).

Kim Seong-Jeen, Park Jae-Yoon, Lee Sang-Hoon, Yi Seung-Hwan. Humidity sensors using porous silicon layer with mesa structure // Journal of Physics D: Applied Physics, 33(15), pp. 1781-1784 (2000).

G. Korotcenkov, B. K. Cho. Porous semiconductors: advanced material for gas sensor applications // Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences, 35(1), pp. 1-37 (2010).

P. P. Fastykovskii, N. N. Mayko. Issledovaniye poristosti tonkih okisnyh sloyov kremniya // Tezisy dokladov III Vsesoyuznoy konferentsii “Fizicheskiye osnovy nadyejznosti I degradatsii poluprovodnikovyh priborov”, Kishinyov, SSSR, 2, p. 65 (1991).

P. P. Fastykovsky, N. N. Maiko, M. A. Glauberman. Investigation of moisture sensitivity properties of MOS tunnel structures // Techn. Dig. 1-st Workshop Sensors Springtime in Odessa .- Odessa, Ukraine.- 1999.- P. 31-32.

P. P. Fastykovsky, A. A. Mogilnitsky, M. A. Glauberman. Realization conditions of the moisture-sensitivity mechanisms of MOS tunnel structures // Proc. Conf. Eurosensors XII, Southampton, UK, 1, pp. 163 – 166 (1998).

P. P. Fastykovskii, A. A. Mogilnitskii, M. A. Glauberman, N.N.Mayko. Issledovanie iania parov vody na elektrofizicheskie svoystva metal - tunnelniy okisel – kremniy // Fotoelektronika, 9, pp. 133-137 (2000).

P. P. Fastykovsky, A. A. Mogilnitsky. Effect of air humidity on the MOS tunnel structures capacitance // Sensors & Actuators, B57, pp. 51 – 55 (1999).

S. M. Sze. Fizika poluprovodnikovyh priborov. Kniga 1. Mir, М. 456 s. (1984).

P. P. Fastykovskii, M. A. Glauberman. Izmenenije electrofizicheskih svoystv kremnievyh МОP – struktur s nanorazmernym okislom kremniya pod vozdeystviyem parov vody // Fizika i tehnika poluprovodnikov, 48(8), pp. 1070 – 1074 (2014).




DOI: https://doi.org/10.18524/1815-7459.2015.4.107793

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Copyright (c) 2015 Сенсорна електроніка і мікросистемні технології

ISSN 1815-7459 (Print), 2415-3508 (Online)