Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Водородочувствительные МДП-структуры, полученные методом лазерного напыления Уточкин, Юрий Анатольевич

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Уточкин, Юрий Анатольевич. Водородочувствительные МДП-структуры, полученные методом лазерного напыления : автореферат дис. ... кандидата физико-математических наук : 01.04.07.- Москва, 1994.- 16 с.: ил.

Введение к работе

Актуальность теми диссертации. В последнее время значи
тельное внимание уделяется разработке новых типов газовых
датчиков (сенсоров) с целью их применения при контроле тех
нологических процессов и в экологическом мониторинге. Наибо
лее широко распространены в настоящее время датчики на основе
окислов металлов. Однако, анализ сутгествуюігих работ показы
вает, что данный тип датчиков имеет ряд существенных недос
татков. В частности, большинство таких датчиков изготавлива
ется без применения микроэлектронной технологии и имеет высо
кую стоимость. Рабочая.температура сенсоров данного типа ле
жит в интервале 400- 600С, что приводит к высокому энерго
потреблению, нестабильности показаний датчиков. К недостат
кам следует отнести также низкую селективность этого типа
датчиков. . '

.; От недостатков не свободны и другие типы сенсоров. В частности, сенсоры работающие на потенциометрическом принципе. Обладая высокой селективностью и малым энергопотреблением і такие сенсоры имеют ограниченный срок .службы (около года) и дороги в. производстве.

Сенсоры на основе структуры металл - диэлектрик - полупроводник ОДП - структура) являются одними из наиболее перспективных в настоящее время. Однако, ВДП - сенсоры, полученные стандартными методами термического напыления часто деградируют уже при сравнительно небольших концентрациях газов. Так например, в случае определения содержания водорода в воздухе это происходит при 0,02 об.%.

Применение лазерного метода напыления плёнок при изготовлении ВДП - сенсоров позволяет существенно повысить их качество и получать датчики водорода, работающие при концентрациях вплоть до 4 об.%. Этим определяется актуальность темы исследования.

Целью данной работы является разработка методики изготовления водорсдочувствительных ЭДЦП - структур с использованием метода лазерного напыления и исследование физических свойств полученных структур.

Звдачи исследования:

  1. Разработка методики напыления пленок палладия с помощью метода частотного лазерного напыления. ~

  2. Исследование электрофизических свойств ВДП - структур, полученных с помощью лазерного напыления.

  3. Исследование статических и временных характеристик сенсоров, изготовленных на основе.ВДП - структур.

  4. Выяснение возможностей применения полученных структур в качестве чувствительных элементов приборов для определения концентрации водорода в воздухе.

Научная новизна работы состоит в следующем:

  1. Предложен и разработан метод частотного лазерного напыления плёнок для изготовления водородных ВДП - сенсоров с использованием твердотельного лазера с длительностью импульса 10 не при плотности мощности излучения Ю Вт/сіг на поверхности мишени.-

  2. Впервые исследованы электрофизические свойства ВДП -структур Si- Si04-Pcl и Si-Si0^-Toa0s-P«L , полученных с применением лазерного метода напыления.

~5-;v'/

  1. Разработана технология лазерного нанесения плёнок окисла тантала со стабильным встроенным зарядом.

  2. Изготовлены ВДП - структуры, позволяющие измерять концентрацию водорода в воздухе от 10" до 4 сб.%.

  3. На базе полученных ВДП - структур разработан макет прибора для измерения концентрации водорода в воздухе от I0"4 до I о6.%; прибор опробован в полевых условиях для измерения концентрации водорода в почве. Данной прибор может найти также применение для контроля содержания водорода в производственных помещениях ГЭС, АЗС, ТЭЦ. -

На.зашиту выносятся следующие научные положения:

  1. Разработанная методика частотного лазерного напыления палладия при длительности импульса 10 не. Показано, что оптимальным является плотность потока мощности лазерного излучения на поверхности мишени 10 Вт/см^. Методика . позволяет получать.ВДП - структуры с малой величиной плотности поверхностных состояний и с величиной адгезии палла-диевой плёнки 15 Н/ыьг +5 Н/мм2. .>..-; v -; .

  2. Разработанная методика приготовления плёнок оксида тантала, эаклвчаюшаяся в напылении тонкой плёнки тантала

~ І00 8 с последующим окислением, на воздухе при температуре 600С. Плёнки оксида тантала ограничивают процесс диффузии водорода вглубь диэлектрика, что позволяет получать ВДП -структуры свободные от эффекта дрейфа вольт - фарадкой характеристики в присутствии водорода.

3. Экспериментально показано, что вольт - фарадная ха
рактеристика структуры Sl-SiOj-TdjOj-Pel смешается ка ве
личину 0,5 В в присутствии І об.% водорода в воздухе при

текпературе 120С; такие структуры свободны от эффекта вс-
. пучивания и долговременного дрейфа. Время отклмка структуры
по "уровню 0,9" составляло I мин., время релаксации по
"уровню 0,1" - 1,5 мин. '

4. Экспериментальное подтверждение повышенной адгезии
пленок палладия, составляющей величину 15 Н/шг +5 Н/иг,

в результате которой плёнки не разрушаются при выдержке в I об.% водорода в воздухе при температуре 120С.

  1. Из зависимости начальной скорости отклика структуры от температуры оценена энергия диссоциации молекулы водорода на поверхности палладия, которая составляет~ 0,4 оВ. ,

  2. Разработанный и испытанный макет прибора на основе полученных ЫДП - структур для измерения концентрации водорода в воздухе от 10 до I об.%, прошедший успешные испытания на Балаковской АЭС при измерении взрывоопасных концентраций водорода, а также при измерении.динамики выделения водорода из коренных пород Земли в качестве одного из методов предсказания землетрясений.

Апробация работьи Основные материалы диссертации изложены в 6 публикащіях во всесоюзных и зарубежных журналах и сборниках..;

Материалы диссертации докладывались и сбсуадалпсь на слсдуюпіих совещаниях к конференциях:

I. На конференции "Датчики на основе технологии микроэлектроники" (г;-! Москва., 1909 г.), -"-''':

.'2. На III научно техническом семинаре по электронным
датчикам (г. Ужгород 1939 г.),. ..''.

,"3. На II-всесоюзной конференции по анализу иеоргани- !

ческих газов (г. Ленинград, ЛГУ» 1990 г.),

4. На У международной конференции Евросенсор (г. Рим, Италия, 1991 г.).

Структура и объём работу. Диссертационная работа состоит из зведення, пяти глав, выводов и списка цитируемой литературы из 56 наименований. Она содержит 75 страниц машинописного текста, в том числе 32 рисунка и I таблицу.