Разработка и исследование основ золь-гель технологий формирования диэлектрических пленок на основе оксида алюминия для органических полевых транзисторов Луговой, Евгений Владимирович

Введение к работе

Актуальность работы. В современной технике, электронной и электротехнической промышленности пленки играют важную роль. Они находят широкое применение в микроэлектронных приборах, оптоэлектронике, датчиках, в качестве просветляющего покрытия, защитного покрытия и др. В соответствии с этим, пленки при сравнительно жестких режимах эксплуатации должны обладать стабильностью свойств, быть сравнительно технологичными и дешевыми. Из применяемых в настоящее время материалов этим требованиям удовлетворяют пленки оксида алюминия (А1₂0з), которые проявляют термодинамическую устойчивость при высоких температурах, с более высокой диэлектрической проницаемостью по сравнению с диоксидом кремния (SiO₂), проявляют хорошую диэлектрическую прочность, химическую и радиационную устойчивость, имеют низкую плотность поверхностных состояний.

В связи с этим актуальным является формирование микроэлектронных структур с диэлектрическими пленками Al₂O₃. Известно много методов формирования пленок на основе оксида алюминия. Однако имеющиеся методы позволяют получать пленки либо с высокой себестоимостью (послойное атомное осаждснис). либо пленки с микро- и макродефектами. Из известных методов золь-гель метод наиболее дешевый, позволяющий получать пленки требуемого состава и стехиометрии, однако не позволяющий получать пленки высокого качества. Используя данный метод и возможности электронно-лучевого нагрева в локальной области до высоких температур, можно улучшить качество пленки.

Одним из интенсивно развивающихся направлений применения в технологии микро- и наноэлектроники золь-гель пленок А1₂0з является использование их в качестве подзатворного диэлектрика и в органических транзисторах в частности, которые в настоящее время все больше внимания привлекают разработчиков матриц для дисплеев, датчиков, электронных меток и т.д. Однако, одна из существенных проблем органических полевых транзисторов - высокое рабочее напряжение, которое может превышать несколько десятков вольт, следовательно, уменьшается КПД и, как результат, высокая рассеиваемая мощность. Емкость диэлектрика является определяющей частотные свойства транзистора. Чтобы увеличить емкость подзатворного диэлектрика необходимо увеличивать диэлектрическую проницаемость или уменьшать толщину диэлектрика, причем технология уменьшения толщины диэлектрика резко увеличивает стоимость прибора. Поэтому более целесообразно применение диэлектриков с высокой диэлектрической проницаемостью и А1₂0з в частности, так как позволяет работать при меньших рабочих напряжениях.

Так как транзисторы реализуются на органическом материале, то применение традиционных методов вакуумного получения диэлектрических пленок ограничено. Следовательно, развитие производства основывается на осаждении. Золь-гель технология наиболее предрасположена к применению для синтеза и формирования подзатворных диэлектриков на основе Al₂O₃.

Целью данной работы является разработка основ технологического процесса формирования диэлектрических пленок Al₂O₃, синтезированных золь-гель методом, для повышения функциональных и эксплуатационных характеристик органических полевых транзисторов.

Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. 5. 1. Провести анализ известных способов формирования диэлектрических пленок на основе Al₂O₃ для устройств микро- и наноэлектроники.

      2. Изучить физико-химические процессы формирования золь-гель пленок на основе Al₂O₃ на кремниевой подложке (Al₂0₃/Si) при тепловом воздействии на структуру стационарным и локальным тепловым полем.

      6. Разработан маршрут изготовления органического полевого транзистора с подзатворным диэлектриком А1₂0з с рабочими напряжениями в области 1 - 5 В.

      Список цитируемых работ

      1. 5. 2. 1. Hart L.D. Alumina chemicals: Science and Technology Handbook, The American Ceramic Society Inc, Weterville, Ohio, 1990. 617 p.

               2. Гегузин Я.Е. Физика спекания. M.: Изд. «Наука», 1967. 360 с.

               3. Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии: Пер. с англ./ Под ред. Д. Бриггса, М.П. Сиха. -M.: Мир, 1987, 600 с.

               4. Low voltage organic devices and circuits with aluminum oxide thin film dielectric layer / SHANG LiWei, JI ZhuoYu, CHEN YingPin [et al ] // Science China Technological Sciences. 2011. Vol. 54. № 1. P. 95-98.

               Список опубликованных работ

               Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

               1. 5. 2. 4. 1. Луговой Е.В., Авдеев С.П., Петров С.Н., Серба П.В. Расчет оптических характеристик стекол, модифицированных электронным лучом // Известия ЮФУ. Технические науки. 2010, №3, с. 211 - 214.

                           2. Луговой Е.В., Авдеев С.П., Серба П.В. О влиянии электроннолучевой обработки на поверхность диэлектрических пленок на основе Al₂O₃ // Известия ЮФУ. Технические науки. 2011, №4, с. 94 - 98.

                           3. Луговой Е.В., Авдеев С.П., Петров С.Н., Гаранжа С.Н. Термодинамический анализ образования метабората лантана в процессе электронно-лучевой обработки стекол // Известия ЮФУ. Технические науки. 2011, №4, с. 228-231.

                           а) — - Аналог б)

                           Рисунок 8 - Рассчитанные передаточная (а) и выходная (б) характеристики транзистора на основе пентацена с Al₂O₃

                           Похожие диссертации на Разработка и исследование основ золь-гель технологий формирования диэлектрических пленок на основе оксида алюминия для органических полевых транзисторов

                           

                           Исследование процессов формирования по золь-гель технологии сенсорных элементов на основе тонких пленок состава SiOx:SnOyПлуготаренко Нина Константиновна

                           Разработка и исследование управляемых выпрямителей на основе биполярных статических индукционных транзисторовБукашев, Федор Игоревич

                           

                           Исследование и разработка конструкции и технологии изготовления силовых интегральных микросхем на основе КМОП транзисторовТихонов Роберт Дмитриевич

                           Исследование надежности силовых транзисторов и разработка методов их отбраковкиАйрапетян, Вачаган Каранович

                           

                           Исследование и разработка GaAs СВЧ транзисторов, переключательных и ограничительных диодов и интегральных схем для модулей АФАРАболдуев Игорь Михайлович

                           

                           Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания мощных ДМОП-транзисторов с оптимальной площадью при помощи средств приборно-технологического моделированияКлючников Алексей Сергеевич

                           

                           Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания планарных мощных МОП-транзисторов с повышенным значением пробивного напряжения для интеллектуальных силовых интегральных схемКрасюков Антон Юрьевич

                           

                           Исследование и разработка конструктивно-технологических методов улучшения параметров силовых планарных МОП транзисторов Швец Александр Валерьевич

                           

                           Разработка методов моделирования и исследование лавинно-инжекционной неустойчивости в мощных полевых транзисторах СВЧ диапазона с целью повышения их выходной мощностиМартынов Ярослав Борисович

                           

                           Исследование и разработка конструктивно-технологических решений по расширению области безопасной работы мощных КНИ МОП-транзисторов интеллектуальных силовых интегральных схемАртамонова Евгения Анатольевна