Введение к работе
Актуальность проблемы. Усворенное развитие исследований в области суперионных проводников или твердых электролитов (ТЭЛ) за дослбдние годы обусловлено их практическим использованием в энергетике, приборостроении, в качестве источников гока;датчя-ков состава, различных элементов систем обработки информации. Несомненный интерес для электроники и микроэлектроники представляют открытые и синтезированные в последние годы ТЭЛ с высокой ионной - суперионные проводники и ионно-электроняой проводимостью - ТЭЛ переменного состава. Высокая проводимость су-перионных проводников обусловлена тем, что они имеют специфические кристаллические решетка, в которых ионы какого-либо типа разупорядочены в пределах кристаллографической ячейка, образующих одно-, двух- или трехслойные сетки, атя ионы имеют высокую подвижность, то есть сравнительно легко могут перемещаться по каналам проводимости. При построении устройств на основе ТЭЛ используются явления в объеме и свойства границы раздела эдектрод-ТЭЛ. Для объема характерны: миграция qchoehhx носителей заряда, диффузия, изменение объемной концентрации носителей заряда и изменение электронной проводимости. На границе для них характерны эдектрорастворение, эдектроосажденяе, накопление носителей заряда, с образованием двойного электрического слоя.
Практическое использование и полученные научные результаты в этом плане в основном касаются.исследования ТЭЛ в массивном еидз. Поэтому актуально развитие исследований суперионных проводников и гетвроструктур на их основе, выполненных на основе современных методов микроэлектроники, б частности, с использованием методов тонкопленочной технологии, а также исследование конструктивно-технологических вопросов совместимости этих материалов с традиционными материалами микроэлектроники. Важно изучение тонких пленок ТЭЛ сложного, сложно-композиционного состава с сохранением величин электронной и ионной проводимостей, присущих объемным образцам, что могло бы обеспечить воспроизведение уникальных свойств ТЭЛ в тонкопденочном виде. Решение этих вопросов позволило бы использование ТЭЛ в едином технологическом процессе при создании элементов микроэлектроники и
. I
интегральных схем. Это открывает перспективные возможности электрического управления, подгонки параметров элементов и повышения функциональной плотности реализуемых структур.
Работы по теме диссертации проводились в рамках комплексной программы Минвуза СССР по микроэлектронике на І98І-І985гг., І986-І990гг. и координационному плану АН СССР "Исследование физических принципов создания новых функциональных устройств ионики" Секций физических и физико-химических основ мякроэлек -тронякй Научного Совета по физике д химии полупроводников АН СССР, е отделе проблемной лаборатории микроэлектроники.
Цель работы.-Создание тонкопленочных образцов ТЭЛ с ионной, ионно-эдектронной проводимостью, включая получение тонких пленок ТЭЛ сложно-композиционного состава и исследование их основных электрофизических свойств;
разработка конструкции, создание и исследование тонко-пленочных структур на основе ТЭД и кремния;
исследование возможности создания новых функциональных элементов микроэлектроники (резистивных, резистивно-емкостных, элементов с нелинейными вольтамдерными характеристиками) с электрически управляемыми параметрами.
Научная новизна.
-
Реализованы и исследованы гетероструктуры с использованием тонкопленочных донно-электронных проводников сложного состава и кремниевых .подложек КДБ и КЭ&.
-
Получены и изучены тонкопленочные образцы сложно композиционных материалов ( Ag2Se)0ig2g (.^^0A)Qflrs я (AgaS )0(бд*
*(Ад<77ё )q285 (typZ7 )(1,025, И йЗМЄРЄКН ИХ ОСНОВНЫв ЭДвКТрО-'
физические параметры. Показана однофазность полученных тонкопленочных образцов и идентичность их свойств с массивными материалами .
3. Разработаны конструктивно технологические вопросы со
здания новых функциональных элементов микроэлектроника: гете-
роструктур Si/Aq2t5 X,X=S,Te о управляемыми вояьтамперныш ха
рактеристиками и резистивно-емкостных структур с однородными
и неоднородными управляемыми распределенными параметрами.
Практическая ценность. Результаты проведенных конструк-торско-технолоиаческих и экспериментальных исследований позволяют дать рекомендации по созданию тонкопленочных структур с использованием твердых электролитов постоянного, переменного состава и сложно композиционных веществ методом термо-вакуумиого напыления. Реализованные лабораторные тонкопленоч^
2 :) .
ные образцы резйстйвных, резистиБно-емкостных структур с распределенными однородными я неоднородными управляемыми параметрами, удельная емкость и постоянная времени которых на 2-3 порядка выше соответствующих величин, известных тоннопланочных структур, позволят существенно уменьшить их линейные размеры, и-откроют возможность электрического управления й подгонки параметров элементов.
Реализация и использование результатов работы.
Результаты исследований внедрены и использованы при изготовлении датчиков расхода жидкости я газа, представляющие из себя распределенные ЕС-структуры в Казанском ЩИ радиоэлектроники, в учебный процесс Уральского податехнического института им.А.Горького, а также включены в научно-технические отчеты по комплексным хоздоговорным работам, выполняемым по важнейшей тематике Института электрохимии АН СССР и Казанским государственным техническим университетом.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международной конференции МЭО, 37-го совещания Международного электрохимического общества, Вильнюс, 1986г., IX Международной конференции по "Ионике твердого тела", Нидерланды, 1993г., ХП Всесоюзной научной конференции по микроэлектроника, Тбилиси, 1987г., научных семинарах Секция твердых элекгроллгов Научного Совета по физической химий ионных расплавов и твердых,электролитов АН СССР "Ионика твердого тела", Рига, ЛГУ, I98I-I989гг., X Всесоюзной конференции до молекулярной электронике, Москва, 1986г., всесоюзных конференциях по физической химии ионных.расплавов и твердых электролитов УрО РАН, 1987г., 1991г., 1992г.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 18 научных работ, в том числе - 5 авторских свидетельств на изобретения, 2 публикации в международных сборниках, 2 статьи в журналах центрального издания, остальные публикации в виде тезисов на всесоюзных конференциях, совещаниях а семинарах.
Структура работы. Диссертация состоит из введения и трах глав, выводов, заключения, списка литературы из 121 наименования и приложений. Работа содержит-437 страниц машинописного текста, иллюстрируется рисунками и таблицами на 45 страницах.
