DOI: https://doi.org/10.18524/1815-7459.2004.1.111814

ЕЛЕКТРОННІ ПРОЦЕСИ У СЕНСОРАХ НА ОСНОВІ АКУСТОРЕЗІСТІВНОГО ЕФЕКТУ

Ev. L. Garshka, R. Giriuniene

Анотація


Останнім часом створені ряд сенсорів, особливо газових, з використанням акусторезістівного ефекту (АРЕ). У статті обговорюються різні фізичні механізми, які призводять до зміни електричного опору речовини в присутності високочастотної акустоелектричних хвилі. У більш популярних сенсорах дане явище використовується через появу вторинних ефектів. Розглянуто прояв АРЕ вобсязі і на поверхні речовини. У напівпровідникових кристалах при модуляції електронних рівнів хвилею виникає звільнення, "виштовхування" носіїв струму з рівнів захоплення. При більш складній моделі електронних рівнів може проявлятися затримка носіїв на цих рівнях. Відзначається, що значна зміна опору виникає в сенсибілізованих кристалах фотопровідників внаслідок акустичного гасіння фотопровідності. В деякій групі кристалів з "одним" рівнем виникає зменшення опору кристала-негативний АРЕ; у другій групі - з "двома" рівнями - виникає значна позитивна акусторезістівность. В даний час більший інтерес представляють сенсори з застосуванням явищ в тонких шарах або на поверхні. Картина акусторезистивності тут складніша. Реалізувати АРЕ на основі вище розглянутих явищ взаємодії через рівні захоплення важко через дуже розвиненої системи рівнів. З'ясовано, що в полікристалічних тонких шарах превалює АРЕ внаслідок нелінійного обурення бар'єрної електропровідності при акустичної модуляції висоти бар'єрів. нелінійність вольтамперної характеристики призводить до постійної добавці до концентрації туннелирующих носіїв, яка визначається глибиною модуляції, тобто інтенсивністю хвилі. В такої моделі виявляється негативна акусторезістівность. Інша модель Аре на поверхні заснована порушенням адсорбційної рівноваги з навколишнім газовим середовищем при модульованому поверхневому потенціалі. Дослідження показали, що для виготовлення сенсорів вельми придатними є шари касситерита (SnO2), в яких можлива реалізація як позитивної, так і негативно акусторезістівності; дана обставина визначається створенням поверхні або донорного, або акцепторного характеру при адсорбції газу різного хімічного складу.


Ключові слова


сенсоры газов; акусторезистивный эффект; модуляция электронных уровней

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Sato M., Yamamoto T., Meguro T., Yamanouchi K., Sensitivity of an anodically oxidized aluminum film on a surface acoustic wave sensor to humidity //Sensors and Actuators. — 1994. — Vol, B. 20. — P.205-212..

Reichert J., Coerdt W., Ache H.J., Development of a surface acoustic wave sensor array for the detection of methanol in fuel vapors // Sensors and Actuators. — 1993. — Vol. B 13-14. — P. 293-296.

Rimeika R., Sereika A., Čiplys D., Shur M., Gaška R., Balakauskas S., UV-induced acoustoresistive effect in GaN epitaksial layers // Materials of 35 National Physics conference (Lithuania). — 2003 Vilnius, — P. 224.

Гуляев Ю.В., Листвина Н.Н., Изменение проводимости полупроводника под действием звука// ФТП. — 1972-T. 6, No 11. — C. 2169-2174.

Гуляев Ю.В., Листвина Н.Н., К нелинейной теории примесной акустопроводимости в полупроводниках// ФТП. — 1976. — T. 10, No 6. — C. 1148-1153.

Островский И. В., Коротченков О. А. Акустопроводимость кристаллов ZnS // ФТТ. — Т. 2. — В. 1. — 1983. — С. 259-261. Влияние ядерной радиации и ультразвука на фотопроводимость кремния // ЖТФ. — Т. 56. — 1986. — С. 2283.

Баранский П.И., Олих Я.М., Суханов К.С. Акустопроводимость полупроводниковыхкристаллов Cd x Hg1-xTe // Материалы XIII Всесоюзн. конф. по акустоэлектронике и квантовой акустике: Тез. — Ч. 1. — Черновцы. — 1986. — С. 61-62.

Сандомирский В.В., Коган Ш.М., Акустоэлектрические эффекты в пьезоэлектрических полупроводниках// ФТТ. — 1963. — T 5. — C.1894-1899.

Klein R., Rehwald W., Combined effects of sound and electric fields upon the conduction electrons in solids // Phys. Rev. — 1966. — V. 143. — P.479-486.

Гаршка Э., Браэджюнас П., Кунигелтс В., Электрон-фононный акусторезистивный эффект в CdS // Liet. Fiz. Rink. (Lithuanian)- 1968. — V. 9, No 2. — P. 397-401.

Браэджюнас П., Гаршка Э., К вопросу об электронно-фононном взаимодействии в CdS // Liet. Fiz. Rink. — 1967. — V. 7, No 1. — P. 131-136.

Серейка А.П., Гаршка Э., Юцис А.И., Алишаускас А.В., Акусторезистивный эффект в тонких поликристаллических рленкач CdS // ФТТ. — 1972. — T. 14, No. 9. — p. 2790- 2792.

Merilainen P., Luukkala M., Saarinen K., Acoustoresistance of polycrystalline CdSe film on LiNbO 3 delay line // Wave Electronics. — 1974/76. — P. 231-245.

Giriuniene R, Garshka E., Acoustoelectric gas sensor with casserite film // Ultragarsas. — 2000. — Nr.2(35). — P.27-29.

Lalauze R., Pijolat C., A new approach to selective detection of gas by a Sn2O solid-state sensor // Sensors and Actuators. — 1984. — Vol.5. — P. 55-63.

Coles G.S.V., Bond S.E., Willems G., Selectivity studies and oxygen dependence of tin (IV) oxide –based gas sensors // Sensors and Actuators. — 1991. — Vol. B. 4. — P. 485-491.

Giriuniene R., Jucys A., Urbelionis V., Acoustoelectrochemical Formation of Polycrystalline Casserite Films // Ultrasonics. — 1987. — Vol. 19. — P. 33-42.

Giriuniene R., Jucys A., Acoustoelectrostimulated Adsorption of Corbonics Acids on CdS Surface // J. Phys. Chem. — 1987. — Vol. 61. — P. 1844-1849.

Giriuniene R., Jucys.A., Acoustoelectrostimulated Catalysises on the Semiconductor Surface // J. Phys. Chem. — 1988. — Vol. 62. — P. 2047-2052.

Kalashnikov S. G., Fedosov V. I., Nonlinear effects of highly-frequency field effect in semiconductors // Phys. Tech. Of Semiconductors (Soviet.). — 1975. — Vol. 9. — P. 2161-2170.




Copyright (c) 2004 Сенсорна електроніка і мікросистемні технології

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