ВВЕДЕНИЕ
1.2 Газовые сенсоры на основе структур с гетеропереходами 9
1.3 Свойства а- и е- фаз Ga2O3 и приборы на их основе 11
1.4 Выводы по литературному обзору 13 2 Технология изготовления полиморфных структур на основе a-Ga2O3 и а.-Оа2Оз/е-Оа2Оз и
структурные исследования 14
2.1 Методика эксперимента 14
2.2 Структура полиморфных структур а-Оа2Оз/в-Оа2Оз 16
3. Исследование газочувствительных свойств структур Ме/а-Оа2Оз/е-Оа2Оз/Ме при воздействии водорода 18
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 29
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: 30
На данный момент оксид галлия набирает популярность в полупроводниковой электронике. На его основе разрабатываются такие приборы как солнечно слепые детекторы, элементы гибкой электроники и HEMT транзисторы.
Исследовано влияние водорода на электрофизические и газочувствительные свойства полиморфной структуры а-ОазОз/е-ОазОз. Структуры были сформированы на профилированной сапфировой подложке методом хлоридной газофазной эпитаксии, в плоскости перпендикулярной подложке. Данные структуры проявляют чувствительность к водороду, которая начинается уже при комнатной температуре. Изменение тока через структуру под влиянием водорода зависит от температуры нагрева структур, величины и знака приложенного напряжения и носит обратимый характер. В работе было показано, что альфа фаза оксида галлия демонстрирует диэлектрические свойства, и ее контакт с платиной не проявляет чувствительности к воздействию водородом. По сути, при воздействии водорода рассматривается структура Pt/r-GazOi/Pt, т.е. структуру металл/полупроводник/металл (М/П/М). ВАХ М/П/М структур при образовании на границе металла и полупроводника слоя Шоттки хорошо описывается моделью двойных диодов с барьером Шоттки, включенных на встречу друг к другу. Данные структуры проявляют высокую селективность при малых напряжениях смешения, чувствительность к изменению влажности проявляется только при комнатной температуре.
На основе полученных результатов можно сформулировать следующие выводы:
1. Пленки на основе полиморфных структур РЕа-ОазОз/г-ОазОз/Pt, выращенные методом хлоридной газофазной эпитаксии на профилированных сапфировых подложках показали чувствительность к водороду, начиная с комнатной температуры. Воздействие водорода, ведет к обратимому увеличению проводимости структуры РЕа-ОазОз/г-ОазОз/Pt. Контакт РЕг-ОазОз имеет ключевую роль для обеспечения чувствительности к водороду.
2. Токовый отклик структур зависит от величины и знака приложенного напряжения. При прилагаемом напряжении +5 В наблюдается максимальный отклик при Т = 125 °С, который при концентрации водорода 0.745 об.% соответствует 32 %. Минимальная детектируемая концентрация водорода при этой же температуре составила 54-10-4 об.% (54 ppm). Такая концентрация обусловлена установкой для задания газовых смесей. При температуре нагрева 200 °С полиморфные структуры РЕа-ОазОз/г-ОазОз/Pt при воздействии водорода характеризуются наименьшими временами отклика и восстановления электросопротивления, из-за усиления десорбции водорода.
3. Вольтамперные характеристики структур в области температур 125 - 200 °С при различных концентрациях водорода в воздухе хорошо согласуются с моделью двойных диодов с барьером Шоттки, включенных последовательно с противоположной полярностью, разработанную для изотипных гетеропереходов с большой плотностью ловушек электронов на гетерогранице и структур М/П/М.
4. Полученные результаты свидетельствуют в пользу перспективности исследованных структур для селективных водородных датчиков с низкими рабочими температурами.
