Вып. 18 PDF
Preview Вып. 18
ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА, МИКРОЭЛЕКТРОНИКА И НАНОЭЛЕКТРОНИКА Межвузовский сборник научных трудов Выпуск 18 Воронеж 2019 МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный технический университет» ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА, МИКРОЭЛЕКТРОНИКА И НАНОЭЛЕКТРОНИКА Межвузовский сборник научных трудов Выпуск 18 Воронеж 2019 УДК 621.38.002.3(06) ББК 32.85я4 Т263 Твердотельная электроника, микроэлектроника и наноэлектроника: межвуз. сб. науч. тр.; ФГБОУ ВО Т263 «Воронежский государственный технический университет». - Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2019. - Вып. 18. - 213 с. ISBN 978-5-7731-0821-4 В межвузовском сборнике научных трудов представлены результаты исследований в области твердотельной электроники, микроэлектроники и наноэлектроники, проведенных в ряде вузов г. Воронежа. Материалы сборника соответствуют научному направлению «Пер- спективные радиоэлектронные и лазерные устройства и системы передачи, приема и обработки информации» и перечню критических технологий Рос- сийской Федерации, утвержденному Президентом Российской Федерации. Издание предназначено для специалистов, работающих в области твердотельной электроники и микроэлектроники. Сборник будет также полезен аспирантам направления подготовки 11.06.01 «Электроника, ра- диотехника и системы связи» и студентам направления подготовки 11.03.04 «Электроника и наноэлектроника». УДК 621.38.002.3(06) ББК 32.85я4 Редакционная коллегия: С. И. Рембеза – Заслуженный деятель науки РФ, д-р физ.-мат. наук, проф. – ответственный редактор, Воронежский государственный технический университет; С. А. Акулинин – д-р техн. наук, проф., Воронежский государственный технический университет; Е. К. Плотникова – канд. техн. наук, доц. – ответственный секретарь, Воронежский государственный технический университет; А. А. Винокуров – ассистент, Воронежский государственный технический университет Рецензенты: кафедра физики полупроводников и микроэлектроники Воронежского государственного университета (зав. кафедрой д-р физ.-мат. наук, проф. Е. Н. Бормонтов); д-р физ.-мат. наук, проф. Ю. Е. Калинин Печатается по решению научно-технического совета Воронежского государственного технического университета ISBN 978-5-7731-0821-4 © ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2019 ВВЕДЕНИЕ Медвузовский сборник научных трудов «Твердотельная электроника, микроэлектроника и наноэлектроника» выходит в во- семнадцатый раз. По сложившейся традиции в сборнике объедине- ны результаты исследований преподавателей и научных работников нескольких вузов и научно-исследовательских организаций г. Воро- нежа: Воронежского государственного технического университета, Воронежского государственного университета, Воронежского госу- дарственного университета инженерных технологий, Международ- ного института компьютерных технологий, Военно-воздушной ака- демии им. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», АО «Научно-иссле- довательский институт электронной техники», ОАО «Научно-иссле- довательский институт полупроводникового маширостроения», а также Липецкого государственного технического университета. Статьи охватывают широкий круг актуальных вопросов твердотельной электроники, микроэлектроники и наноэлектроники, посвящены проблемам исследования новых перспективных матери- алов, проблемам конструирования и проектирования, моделирова- ния технологических процессов, разработке новых технологических процессов, исследованию влияния внешних воздействий на пара- метры полупроводниковых приборов и интегральных схем, а также разработке новых приборов и устройств в микроэлектронике. Сборник содержит результаты исследований, выполненных научными коллективами при участии аспирантов, магистрантов и студентов, а также научных и инженерно-технических работников вузов и научно-исследовательских учреждений. Во многих случаях это экспериментальные данные, полученные при выполнении док- торских и кандидатских диссертаций, выпускных квалификацион- ных работ. Большинство работ имеет несомненную практическую ценность. Сборник предназначен для специалистов, работающих в об- ласти твердотельной электроники и микроэлектроники, может быть полезен аспирантам направления подготовки 11.06.01 «Электроника, радиотехника и системы связи», направленности 05.27.01 «Твердо- тельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах», а также студен- там направления подготовки 11.03.04 «Электроника и наноэлектро- ника». 3 УДК 538.975 С.И. Рембеза, А.А. Носов, С.А. Белоусов* СВОЙСТВА ПЛЕНОК Zn SnO , ИЗГОТОВЛЕННЫХ ЗОЛЬ-ГЕЛЬ 2 4 МЕТОДОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УФ-ИЗЛУЧЕНИЯ Работа посвящена исследованию тонких пленок Zn SnO, изготов- 2 4 ленных золь-гель методом. Необходимый химический состав пленок до- стигается путем применения термического отжига совместно с УФ- излучением. Синтезированные пленки Zn SnO имеют прозрачность 2 4 60 – 70 % и могут быть применены в прозрачной электронике. Металлооксидные полупроводники вызывают значительный интерес в качестве слоев для тонкопленочных транзисторов из-за высокой подвижности электронов, хорошей однородности и высо- кой прозрачности, однако изготовление данных пленок требует вы- соких температур. Среди различных попыток достичь низкотемпе- ратурного синтеза комбинация ультрафиолетового отжига и золь- гель метода является наиболее перспективным методом благодаря эффективному удалению органических компонентов и ускорению конденсации М-О-М с помощью сочетания термического отжига и УФ-облучения. В качестве исследуемого металлооксида был выбран станнат цинка ввиду его электропроводности и дешевизны исходных компо- нентов. Цель работы – получение прозрачных, промеряемых пленок Zn SnO с применением золь-гель методики и УФ-отжига. 2 4 В качестве исходных компонентов для приготовления рас- твора были выбраны: ацетат цинка, хлорид олова. Данные вещества, в соотношении 2 : 1, соответственно, перемешивались в 2-метокси- этаноле на магнитной мешалке в течение 2 ч при 75 оС до полного растворения [1]. Далее, выше полученный золь при комнатной тем- пературе переходил в фазу геля в течение 15 дней (рис. 1). Анализ полученного графика показывает, что образование геля начинается через 10 дней после приготовления раствора. На 15-ый день гелеобразование останавливается, раствор становится мутным, светло-желтого цвета. 4 Рис. 1. Изменение вязкости раствора в течение 15 дней Образовавшийся гель наносился тонким слоем на стеклян- ные подложки с помощью центрифугирования при 1500 об/мин. По- сле чего образцы были термообработаны при 110 оС в течение 6 ч. Поверхностное сопротивление пленок Zn SnO после сушки соста- 2 4 вило порядка - облучению при температуре 320 оС в течение 72 ч для удаления лишних компонентов из пленок. После обработки УФ-облучением поверхностное сопротивление уменьшилось до порядка Изготовленные образцы Zn SnO имеют толщину порядка 2 4 1,5 мкм, а также прозрачны в видимой области спектра, обладая пропусканием в пределах 60 – 70 % (рис. 2). По известной толщине образца вычислили коэффициент по- глощения пленок Zn SnO и затем спектр пропускания построили в 2 4 координатах (αhν)2 = f(hν) (рис. 3). По полученному графику можно легко найти значение ширины запрещённой зоны образцов станната цинка, продлив прямую линию до пересечения с осью абсцисс. Из рис.3 видно, что ΔEg ≈ 3,5 эВ, что хорошо согласуется со справоч- ным значением ширины запрещённой зоны для Zn SnO [2]. 2 4 Были получены рентгеновские спектры синтезированных об- разцов (рис. 4), из которых видно, что пленка содержит необходи- мую фазу Zn SnO , а также, что отсутствуют фазы с наличием хлора, 2 4 который присутствовал в исходных компонентах. 5 Рис. 2. Спектр пропускания пленки Zn SnO 2 4 Рис. 3. Зависимость (αhν)2 от энергии 6 Рис. 4. XRD анализ тонких пленок Zn SnO после отжига 2 4 с использованием УФ-излучения Была разработана методика получения коллоидных раство- ров, а также выбран способ нанесения для дальнейшего получения тонких пленок. Золь-гель методика синтеза пленок была выбрана ввиду своей простоты и дешевизны процесса. Также было определе- но время, которое требуется пленкам для кристаллизации. Исследо- ванные электрофизические свойства пленок Zn SnO доказывают 2 4 возможность применения их в качестве слоев для прозрачных тон- копленочных транзисторов. Литература 1. Bhabu K.A. Synthesis and characterization of zinc stannate nanomaterials by sol-gel method [Текст] / K.A. Bhabu, J. Theerthagiri, J. Madhavan et al. // Materials Science Forum. – 2015. - V. 832 - Р. 144 - 157. 2. Tiekun J. Synthesis, characterization, and photocatalytic activi- ty of Zn-Doped SnO /Zn SnO coupled nanocomposites [Текст] / 2 2 4 J. Tiekun, Z. Junwei, F. Fang et al. // International Journal of Photoener- gyю - 2014. - V. 10. – Р. 1 – 7. Воронежский государственный технический университет *АО «Научно-исследовательский институт электронной техники», г. Воронеж 7 УДК 621.372 С.Ю. Яковлев РАЗРАБОТКА АНАЛОГОВОЙ ЧАСТИ ПОРТАТИВНОГО ГАЗОАНАЛИЗАТОРА ОКИСИ АЗОТА Рассматривается проектирование аналоговой части портативного ручного газоанализатора для измерения концентрации окиси азота (NO) в х выдыхаемом воздухе человека. Схема содержит мост Уитстона, измери- тельный усилитель и аналоговый цифровой преобразователь. В САПР Orcad Capture PSPICE 17.2 Professional была разра- ботана схема газоанализатора окиси азота. Аналоговая часть состоит из моста Уитстона, где находится газочувствительная пленка, кото- рая способна изменять свое сопротивление при появлении газа оки- си азота в воздухе. R , R и R – это постоянное сопротивление, а R обозначает- 1 2 3 x ся газочувствительная пленка, сопротивление которой 1 МОм и оно может уменьшается до 10 кОм (рис. 1). а б Рис. 1. Спроектированная схема мостика Уинстона в САПР Orcad Capture PSPICE 17.2 Professional: а – разбалансированный мост; б – сбалансированный мост 8 Но из-за большого сопротивления резисторов получается маленькое напряжение, и чтобы его усилить применим измеритель- ный усилитель [1, 2]. Сам измерительный усилитель состоит их трех операционных усилителей LM741 и семи резисторов (рис. 2). Рис. 2. Спроектированная схема измерительного усилителя в САПР Orcad Capture PSPICE 17.2 Professional После чего идет аналоговый цифровой преобразователь, ко- торый преобразовывает напряжение в цифровой сигнал (рис. 3). Рис. 3. Полученный цифровой сигнал на выходе 9
The list of books you might like
