Газочувствительные элементы на основе пленок SiPcCl₂
Рассматриваются электрические и детектирующие свойства пленок фталоцианина кремния. Показано влияние технологических параметров, воздействия температуры и концентрации оксидов азота на эти свойства....
Saved in:
| Published in: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/51913 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Газочувствительные элементы на основе пленок SiPcCl₂ / Х.С. Алиева, С.С. Сулейманов, М.Н. Муршудли // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2010. — № 2. — С. 58-61. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860079588290330624 |
|---|---|
| author | Алиева, Х.С. Сулейманов, С.С. Муршудли, М.Н. |
| author_facet | Алиева, Х.С. Сулейманов, С.С. Муршудли, М.Н. |
| citation_txt | Газочувствительные элементы на основе пленок SiPcCl₂ / Х.С. Алиева, С.С. Сулейманов, М.Н. Муршудли // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2010. — № 2. — С. 58-61. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description | Рассматриваются электрические и детектирующие свойства пленок фталоцианина кремния. Показано влияние технологических параметров, воздействия температуры и концентрации оксидов азота на эти свойства.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:15:23Z |
| format | Article |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2010, ¹ 2
58
ÌÀÒÅÐÈÀËÛ ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÈ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
20.10 2009 ã.
Îïïîíåíò ê. ò. í. Ë. Â. ÇÀÂÜßËÎÂÀ
(ÈÔÏ èì. Â. Å. Ëàøêàð¸âà, ã. Êèåâ)
Õ. Ñ. ÀËÈÅÂÀ, Ñ. Ñ. ÑÓËÅÉÌÀÍÎÂ,
ê. ò. í. Ì. Í. ÌÓÐØÓÄËÈ,
Àçåðáàéäæàí, ã. Áàêó, Íàöèîíàëüíîå àýðîêîñìè÷åñêîå àãåíòñòâî,
Èíñòèòóò ðàäèàöèîííûõ ïðîáëåì Íàöèîíàëüíîé Àêàäåìèè íàóê
E-mail: mnmur@mail.ru
ÃÀÇÎ×ÓÂÑÒÂÈÒÅËÜÍÛÅ ÝËÅÌÅÍÒÛ ÍÀ ÎÑÍÎÂÅ
ÏËÅÍÎÊ SiPcCl
2
Ðàññìàòðèâàþòñÿ ýëåêòðè÷åñêèå è äå-
òåêòèðóþùèå ñâîéñòâà ïëåíîê ôòàëî-
öèàíèíà êðåìíèÿ. Ïîêàçàíî âëèÿíèå òåõ-
íîëîãè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ, âîçäåéñòâèÿ
òåìïåðàòóðû è êîíöåíòðàöèè îêñèäîâ
àçîòà íà ýòè ñâîéñòâà.
Óæå áîëåå äâóõ äåñÿòèëåòèé ôòàëîöèàíèíû àêòèâíî
èññëåäóþòñÿ â êà÷åñòâå ãàçî÷óâñòâèòåëüíûõ ìàòåðè-
àëîâ. Îòíîñèòåëüíî ìàëîå ñîïðîòèâëåíèå, âûñîêèå
ñåëåêòèâíûå ñâîéñòâà, õåìî- è òåðìîñòîéêîñòü, ñðàâ-
íèòåëüíàÿ äîñòóïíîñòü ýòèõ ìàòåðèàëîâ äåëàåò èõ ïåð-
ñïåêòèâíûìè äëÿ ïðèìåíåíèÿ â ãàçî÷óâñòâèòåëüíûõ
ýëåìåíòàõ [1, 2]. Î ôòàëîöèàíèíàõ êðåìíèÿ, â îòëè-
÷èå îò ôòàëîöèàíèíîâ ìåäè è íèêåëÿ, ñâåäåíèé â ëè-
òåðàòóðå îòíîñèòåëüíî ìàëî.
Öåëüþ íàñòîÿùåé ðàáîòû áûëî èññëåäîâàíèå
ñâîéñòâ ïëåíîê ôòàëîöèàíèíà êðåìíèÿ (SiPcCl2) äëÿ
âîçìîæíîãî èñïîëüçîâàíèÿ èõ â êà÷åñòâå ÷óâñòâè-
òåëüíûõ ýëåìåíòîâ (×Ý) â ãàçîäåòåêòîðàõ.
Îáúåêòû è ìåòîäû èññëåäîâàíèÿ
Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ðåçèñòèâíûõ ×Ý ìåòîäîì äâóõñòî-
ðîííåé ôîòîëèòîãðàôèè íà îäíîé ñòîðîíå ñàïôèðî-
âîé ïîäëîæêè, ïîëèðîâàííîé ñ äâóõ ñòîðîí, ôîðìè-
ðîâàëñÿ ãðåáåí÷àòûé ðåçèñòîð ñ ðàññòîÿíèåì ìåæäó
ýëåêòðîäàìè 20 ìêì, à íà îáðàòíîé � ðåçèñòèâíûé
íàãðåâàòåëü è èçìåðèòåëü òåìïåðàòóðû. Ôîðìèðîâà-
íèå ïëåíîê ôòàëîöèàíèíà êðåìíèÿ ìåòîäîì òåðìè-
÷åñêîãî èñïàðåíèÿ è êîíäåíñàöèè â âàêóóìå áûëî çà-
êëþ÷èòåëüíîé ñòàäèåé èçãîòîâëåíèÿ îáðàçöîâ. Äëÿ êîí-
òðîëÿ òîëùèíû ïëåíêè è êîíòðîëÿ ïðîöåññîâ, ïðîèñ-
õîäÿùèõ ñ ïëåíêîé ïðè âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ è ãà-
çîâûõ âîçäåéñòâèÿõ, ôòàëîöèàíèí êðåìíèÿ îäíîâðå-
ìåííî ñ ðåçèñòèâíûìè ñòðóêòóðàìè íàïûëÿëñÿ íà
êâàðöåâûå ìèêðîâåñû. Òàê êàê öåëüþ äàííîé ðàáîòû
ÿâëÿëîñü èññëåäîâàíèå âîçìîæíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ
ïëåíîê ôòàëîöèàíèíà êðåìíèÿ â ãàçî÷óâñòâèòåëüíûõ
ñòðóêòóðàõ, îñíîâíîå âíèìàíèå óäåëÿëîñü âîñïðî-
èçâîäèìîñòè è ñòàáèëüíîñòè ïàðàìåòðîâ êàê ïðè ïî-
ëó÷åíèè ïëåíîê, òàê è â ïðîöåññå èõ ðàáîòû.
 õîäå ïðåäâàðèòåëüíûõ ýêñïåðèìåíòîâ áûëî
óñòàíîâëåíî, ÷òî äëÿ ïîëó÷åíèÿ âîñïðîèçâîäèìûõ õà-
ðàêòåðèñòèê è îïòèìàëüíûõ äåòåêòèðóþùèõ ñâîéñòâ
ïëåíîê òåìïåðàòóðà èñïàðèòåëÿ â ïðîöåññå íàïûëå-
íèÿ äîëæíà áûòü â ïðåäåëàõ 300�350°Ñ, à ðàññòîÿ-
íèå îò ïîäëîæêè äî èñïàðèòåëÿ � 100�110 ìì. Ïðè
ìåíüøèõ ðàññòîÿíèÿõ ñòàíîâèòñÿ ñóùåñòâåííîé íåîä-
íîðîäíîñòü íàïûëÿåìûõ ïëåíîê è ðàçáðîñ èõ òîë-
ùèíû, à ïðè ðàññòîÿíèÿõ ñâûøå 120 ìì çíà÷èòåëüíî
óìåíüøàåòñÿ ñêîðîñòü îñàæäåíèÿ. Òåìïåðàòóðà ïîä-
ëîæêè âàðüèðîâàëàñü â ïðåäåëàõ îò êîìíàòíîé äî
200°Ñ. Òàêîå óâåëè÷åíèå òåìïåðàòóðû ïðèâîäèëî ê
ñíèæåíèþ ñêîðîñòè îñàæäåíèÿ ïî÷òè íà ïîðÿäîê.
Ïîýòîìó äëÿ ïîëó÷åíèÿ îïòèìàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê
ïëåíêè òåìïåðàòóðà ïîäëîæêè áûëà âûáðàíà êîìíàò-
íîé. Äàëüíåéøåå ëåãèðîâàíèå êèñëîðîäîì èëè ïî-
ñëåäóþùàÿ âûñîêîòåìïåðàòóðíàÿ îáðàáîòêà, êàê ýòî
ïîêàçàíî â ðàáîòàõ äëÿ äðóãèõ ôòàëîöèàíèíîâ [3, 4],
îêàçàëèñü íå ñòîëü ýôôåêòèâíûìè, êàê «ëåãèðîâà-
íèå» êèñëîðîäîì â ïðîöåññå íàïûëåíèÿ. Ìàëàÿ ñêî-
ðîñòü íàïûëåíèÿ ïðè îòíîñèòåëüíî íåâûñîêîì âàêó-
óìå ((1�3)·10�5 ìì ðò. ñò.) ïîçâîëÿåò ïëåíêå â ïðî-
öåññå íàïûëåíèÿ íàñûùàòüñÿ îñòàòî÷íûì êèñëîðî-
äîì âîçäóõà. Òîëùèíà ïëåíêè âàðüèðîâàëàñü â äèà-
ïàçîíå 0,24�1,1 ìêì.
Ðåçóëüòàòû è îáñóæäåíèå
Èçìåðåíèÿ ýëåêòðè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ðåçèñòèâ-
íûõ ñòðóêòóð ïîêàçàëè, ÷òî çàâèñèìîñòü òîêà îò íà-
ïðÿæåíèÿ íîñèò ëèíåéíûé õàðàêòåð âïëîòü äî 10 Â,
çàòåì ïîÿâëÿåòñÿ íåëèíåéíîñòü, âîçðàñòàþùàÿ ñ ðî-
ñòîì ïðèëîæåííîãî íàïðÿæåíèÿ. Ïîýòîìó âñå äàëü-
íåéøèå èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëèñü ïðè íàïðÿæåíèè íå
áîëåå 10 Â.
Ïðè èçìåíåíèè òîëùèíû ïëåíêè îò 0,24 äî 1,1 ìêì
âåëè÷èíà ñîïðîòèâëåíèÿ óìåíüøàåòñÿ íà äâà�òðè ïî-
ðÿäêà. Äëÿ ïëåíîê òîëùèíîé 0,24 ìêì èñõîäíîå ñî-
ïðîòèâëåíèå ñîñòàâëÿëî 108�109 Îì, à äëÿ ïëåíîê
òîëùèíîé 1,1 ìêì � 106 Îì. Êðîìå òîãî, íàáëþäà-
åòñÿ âðåìåííîé äðåéô âåëè÷èíû ñîïðîòèâëåíèÿ. Åñëè
ïðèíÿòü çà R0 çíà÷åíèå íà÷àëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ, à
çà R � çíà÷åíèå ñîïðîòèâëåíèÿ ïî ïðîøåñòâèè íåêî-
òîðîãî âðåìåíè (â íàøåì ñëó÷àå � 10 ìèí), òî ïðè
R>R0 äðåéô áóäåò ïîëîæèòåëüíûì, ò. å. ñ òå÷åíèåì
âðåìåíè ñîïðîòèâëåíèå ðàñòåò, à ïðè R<R0 � ñîïðî-
òèâëåíèå ñî âðåìåíåì óìåíüøàåòñÿ (äðåéô îòðèöà-
òåëüíûé). Èç ðèñ. 1 âèäíî, ÷òî ïðè íèçêîé òåìïåðàòó-
ðå äðåéô ïîëîæèòåëåí. Ñ óâåëè÷åíèåì òåìïåðàòóðû
âåëè÷èíà R/R0 óìåíüøàåòñÿ, è ïðè îïðåäåëåííîé òåì-
ïåðàòóðå çíàê äðåéôà ìåíÿåòñÿ. Ýòà êàðòèíà õàðàê-
òåðíà äëÿ âñåõ ïëåíîê íåçàâèñèìî îò òîëùèíû. Îä-
íàêî äëÿ ïëåíîê ðàçíîé òîëùèíû ðàçëè÷åí òåìïåðà-
òóðíûé äèàïàçîí îòíîñèòåëüíîé ñòàáèëüíîñòè ñîïðî-
òèâëåíèÿ. Ñ ðîñòîì òîëùèíû ïëåíêè äðåéô, êàê ïî-
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2010, ¹ 2
59
ÌÀÒÅÐÈÀËÛ ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÈ
ëîæèòåëüíûé, òàê è îòðèöàòåëüíûé, óìåíüøàåòñÿ, à
òåìïåðàòóðà ñòàáèëüíîãî ñîñòîÿíèÿ ïîíèæàåòñÿ. Òàê,
äëÿ ïëåíêè òîëùèíîé 1,1 ìêì ýòà òåìïåðàòóðà ïðè-
ìåðíî 50°Ñ, à äëÿ ïëåíêè òîëùèíîé 0,24 ìêì � îêî-
ëî 170°Ñ.
Äëÿ ñâåæåïðèãîòîâëåííûõ îáðàçöîâ ðåçèñòèâíûõ
ñòðóêòóð íà ãðàôèêàõ ëîãàðèôìè÷åñêîé çàâèñèìî-
ñòè òîêà I, ïðîõîäÿùåãî ÷åðåç ñòðóêòóðó, îò îáðàòíîé
òåìïåðàòóðû T íàáëþäàþòñÿ äâà ëèíåéíûõ ó÷àñòêà ñ
ïåðåãèáîì ïðè îïðåäåëåííîé òåìïåðàòóðå. Ïðè âû-
ñîêîé òåìïåðàòóðå êðóòèçíà õàðàêòåðèñòèêè ìåíüøå,
ò. å. ýíåðãèÿ àêòèâàöèè ïðîâîäèìîñòè ìåíüøå. Ïðè
ìàëûõ çíà÷åíèÿõ Ò êðóòèçíà áîëüøå. Ñ ðîñòîì òîë-
ùèíû ïëåíêè òî÷êà ïåðåãèáà ñìåùàåòñÿ â ñòîðîíó
áîëåå íèçêèõ Ò (äëÿ ïëåíîê òîëùèíîé 1,1 ìêì ýòà
òåìïåðàòóðà ïîðÿäêà 100°Ñ).
Äëÿ íåîðãàíè÷åñêèõ ïîëóïðîâîäíèêîâ õàðàêòåð-
íû îáðàòíûå çàâèñèìîñòè: ìàëûé íàêëîí êðèâîé ïðè
íèçêîé òåìïåðàòóðå è áîëüøîé � ïðè âûñîêîé, ÷òî
õàðàêòåðèçóåò ñîîòâåòñòâåííî ïðèìåñíóþ è ñîáñòâåí-
íóþ ïðîâîäèìîñòè.
Äëÿ îðãàíè÷åñêèõ ïîëóïðîâîäíèêîâ ÷àùå âñåãî
íàáëþäàþòñÿ õàðàêòåðèñòèêè, àíàëîãè÷íûå âûøåïðè-
âåäåííîé. Ïðè ìíîãîêðàòíûõ èçìåðåíèÿõ îíè âîñ-
ïðîèçâîäÿòñÿ è ìîãóò áûòü îáóñëîâëåíû êàê îáðàòè-
ìûìè èçìåíåíèÿìè â ñòðóêòóðå ïëåíêè, òàê è èçìå-
íåíèåì ìåõàíèçìà ïðîâîäèìîñòè âûøå îïðåäåëåí-
íîé òåìïåðàòóðû.
Óìåíüøåíèå ýíåðãèè àêòèâàöèè ñ ðîñòîì òîëùè-
íû ïëåíêè ìîæíî îáúÿñíèòü òåì, ÷òî ñ óâåëè÷åíèåì
òîëùèíû óìåíüøàåòñÿ ðîëü ïîâåðõíîñòíûõ íåîäíî-
ðîäíîñòåé. Äâà çíà÷åíèÿ ýíåðãèè àêòèâàöèè â ðàç-
ëè÷íîì äèàïàçîíå òåìïåðàòóðû, ïî-âèäèìîìó, îáóñ-
ëîâëåíû âëèÿíèåì íà ýëåêòðîïðîâîäíîñòü ïîâåðõíî-
ñòíûõ ýôôåêòîâ è îáúåìíûõ ïðèìåñåé èëè ëîâóøåê,
ïîñêîëüêó ñîáñòâåííîé ïðîâîäèìîñòè ñîîòâåòñòâó-
þò ãîðàçäî áîëüøèå çíà÷åíèÿ ýíåðãèè àêòèâàöèè [5].
Î íàëè÷èè ëîâóøåê èëè íåîäíîðîäíîñòåé ãîâîðèò
óñòàíîâëåííûé â ðÿäå ðàáîò, íàïðèìåð â [6], «ïðûæêî-
âûé» ìåõàíèçì ïðîâîäèìîñòè âî ôòàëîöèàíèíàõ.
Òåðìîîáðàáîòêà ïðè òåìïåðàòóðå 150�170°Ñ íå
ïðèâåëà ê çàìåòíîìó èçìåíåíèþ ýëåêòðè÷åñêèõ ïà-
ðàìåòðîâ. Îäíàêî îòæèã ïðè 220°Ñ ïðèâåë ê óìåíü-
øåíèþ èñõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ íà 1�1,5 ïîðÿäêà
è ê óìåíüøåíèþ ðàçáðîñà âåëè÷èíû ñîïðîòèâëåíèÿ
äëÿ êàæäîãî çíà÷åíèÿ òîëùèíû ïëåíîê. Ïðè ýòîì çíà-
÷èòåëüíî, ïî÷òè â äâà ðàçà, âîçðàñòàåò ýíåðãèÿ àêòè-
âàöèè ïðîâîäèìîñòè ïëåíîê âñåõ òðåõ çíà÷åíèé òîë-
ùèíû, à ãðàôèê çàâèñèìîñòè lgI=f(1/T) ñòàíîâèòñÿ
ìîíîòîííûì, áåç ïåðåãèáîâ. Òàêèì îáðàçîì, î÷åâèä-
íî, ÷òî ïðè òåìïåðàòóðå 220°Ñ ïðîèñõîäèò êà÷åñòâåí-
íîå èçìåíåíèå ïëåíêè. Àíàëîãè÷íîå èçìåíåíèå
ñâîéñòâ íàáëþäàëîñü è äëÿ ïëåíêè ôòàëîöèàíèíà
ìåäè ïîñëå îòæèãà ïðè òåìïåðàòóðå 225°Ñ [7].
Ïðîâåðêà äåòåêòèðóþùèõ õàðàêòåðèñòèê ñâåæå-
ïðèãîòîâëåííûõ îáðàçöîâ ïîêàçàëà, ÷òî îòêëèê ×Ý
íà âîçäåéñòâèå îêñèäîâ àçîòà ïðîèñõîäèò â òå÷åíèå
íåñêîëüêèõ ñåêóíä ïðè ëþáîé òåìïåðàòóðå, îäíàêî
âîññòàíîâëåíèå ñâîéñòâ � çàòÿæíîå (10�15 ìèí).
Äëÿ óñêîðåíèÿ äåñîðáöèè îáðàçöû íåîáõîäèìî ïðî-
ãðåòü äî âûñîêîé òåìïåðàòóðû. Ïîëíàÿ äåñîðáöèÿ
îêñèäîâ àçîòà ñ ïëåíîê ôòàëîöèàíèíà êðåìíèÿ ïðî-
èñõîäèò ïðè òåìïåðàòóðå âûøå 230°Ñ.
Òàê êàê ïðè òåìïåðàòóðå 220°Ñ ïðîèñõîäèò êà÷å-
ñòâåííîå èçìåíåíèå ïëåíêè, îáðàçöû ïîñëå íàïûëå-
íèÿ â îáÿçàòåëüíîì ïîðÿäêå ïîäâåðãàëè òåðìîîáðà-
áîòêå ïðè òåìïåðàòóðå 230�240°Ñ, äëÿ òîãî ÷òîáû â
ïðîöåññå äåñîðáöèè óæå íå ïðîèñõîäèëî íèêàêèõ èç-
ìåíåíèé ñâîéñòâ ïëåíêè.
Õîðîøî èçâåñòíî, ÷òî äàæå ïîìåùàÿ îáðàçåö â
âàêóóìíóþ êàìåðó, èç êîòîðîé îòêà÷èâàþò ãàç ïðè
òîé æå òåìïåðàòóðå, ïðè êîòîðîé ïðîèñõîäèëà àäñîð-
áöèÿ, íå âñåãäà óäàåòñÿ ïîëíîñòüþ ñíÿòü ñ ïîâåðõíî-
ñòè îáðàçöà âåñü àäñîðáàò. Èíà÷å ãîâîðÿ, äåñîðáöèÿ
ïðîèñõîäèò íå ïîëíîñòüþ. Äëÿ ïîëíîé äåñîðáöèè, êàê
ïðàâèëî, òðåáóåòñÿ ñóùåñòâåííîå ïîâûøåíèå òåìïå-
ðàòóðû [8, ñ.164].
Íà ðèñ. 2 ïðèâåäåíà ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ çàâèñè-
ìîñòü âðåìåíè äåñîðáöèè îò òåìïåðàòóðû ïîäëîæêè.
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ïðåäåëüíî äîïóñòèìîé òåìïåðàòó-
ðû íàãðåâà ïîäëîæêè, ïðè êîòîðîé íå ïðîèñõîäèò
èñïàðåíèå è äåãðàäàöèÿ ïëåíêè, ðåçèñòèâíûå ýëåìåí-
òû âìåñòå ñ êîíòðîëüíûìè êâàðöåâûìè ìèêðîâåñà-
ìè äëèòåëüíî âûäåðæèâàëèñü â òåðìîñòàòå. Ïîñëå
ýòîãî èçìåðÿëîñü ñîïðîòèâëåíèå ïëåíêè è èçìåíåíèå
÷àñòîòû êâàðöåâûõ ìèêðîâåñîâ. Ýêñïåðèìåíòû ïî-
êàçàëè, ÷òî âïëîòü äî 250°Ñ èçìåíåíèå ÷àñòîòû íå
R/R0
1,1
1,0
0,9
0,8
50 100 150 200 Ò, °Ñ
1
2
3
Ðèñ. 1. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ñîïðîòèâëåíèÿ ×Ý ïðè
ðàçíîé òîëùèíå ïëåíêè ôòàëîöèàíèíà êðåìíèÿ (â ìêì):
1 � 0,24; 2 � 0,52; 3 � 1,1
t, ìèí
10
5
0
100 150 200 250 Ò, °Ñ
Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü âðåìåíè âîññòàíîâëåíèÿ ñîïðîòèâ-
ëåíèÿ ×Ý ïîñëå óäàëåíèÿ îêñèäîâ àçîòà îò òåìïåðàòóðû
îáðàçöà
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2010, ¹ 2
60
ÌÀÒÅÐÈÀËÛ ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÈ
íàáëþäàåòñÿ (ò. å. ìàòåðèàë íå èñïàðÿåòñÿ), à ïðè òåì-
ïåðàòóðå âûøå 260°Ñ èñïàðåíèå ñòàíîâèòñÿ çàìåò-
íûì. Òàê, âûäåðæêà îáðàçöà ïðè 260°Ñ â òå÷åíèå 10 ÷
ïðèâîäèëà ê èñïàðåíèþ 100 Å ìàòåðèàëà (ò. å. 10 Å/÷)
è, ñîîòâåòñòâåííî, ê óâåëè÷åíèþ ñîïðîòèâëåíèÿ, ÷òî
ñâÿçàíî ñ óìåíüøåíèåì òîëùèíû ïëåíêè. Òàêèì îá-
ðàçîì, ïðîãðåâ îáðàçöîâ äî òåìïåðàòóðû 230�240°Ñ
äëÿ ïîëíîé äåñîðáöèè îêñèäîâ àçîòà îòíîñèòåëüíî
áåçîïàñåí äëÿ ïëåíîê.
Ñ ðîñòîì òåìïåðàòóðû ïîíèæàåòñÿ àäñîðáöèîííàÿ
ñïîñîáíîñòü ïëåíêè, ò. å. ïðè íèçêîé òåìïåðàòóðå ÷óâ-
ñòâèòåëüíîñòü âûøå. Îäíàêî íà âåëè÷èíó ñîïðîòèâ-
ëåíèÿ âëèÿåò âëàæíîñòü âîçäóõà, à ïðè òåìïåðàòóðàõ
âïëîòü äî 60°Ñ (ò. å. äî èñïàðåíèÿ ôèçè÷åñêè ñîðáè-
ðîâàííîé âîäû) ýòî âëèÿíèå çíà÷èòåëüíî. Äëÿ èñêëþ-
÷åíèÿ âëèÿíèÿ âëàãè íèæíèì ïðåäåëîì ðàáîòû ×Ý
áûëà âûáðàíà òåìïåðàòóðà 65°Ñ. Âñå èññëåäîâàíèÿ
äåòåêòèðóþùèõ ñâîéñòâ ðåçèñòèâíûõ ýëåìåíòîâ ïðî-
âîäèëèñü â äèàïàçîíå òåìïåðàòóðû 65�240°Ñ, ò. ê.
çà ïðåäåëàìè ýòîãî äèàïàçîíà èñïîëüçîâàíèå ïëåíêè
íå ïðåäñòàâëÿåò ïðàêòè÷åñêîãî èíòåðåñà.
Ïîäà÷à îêñèäîâ àçîòà (NÎõ) îñóùåñòâëÿëàñü äâó-
ìÿ ñïîñîáàìè: â èìïóëüñíîì ðåæèìå � ðàçîâûé íà-
ïóñê, êîãäà â ïðåäåëüíî ìàëûé îáúåì ñ ÷óâñòâèòåëü-
íûì ýëåìåíòîì çàïóñêàåòñÿ îïðåäåëåííûé îáúåì NÎõ,
è â íåïðåðûâíîì ðåæèìå, êîãäà ÷åðåç îáúåì, ñîäåð-
æàùèé ×Ý, ïðîïóñêàåòñÿ ïîòîê âîçäóõà, è â ýòîò ïî-
òîê ïîñòóïàåò NÎõ îïðåäåëåííîé êîíöåíòðàöèè. Èñ-
ñëåäîâàíèå äèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ áûëî íåîáõî-
äèìî äëÿ îïðåäåëåíèÿ àëãîðèòìà ðàáîòû ×Ý â ñîñòà-
âå ïðèáîðà, ò. å. äëÿ îïðåäåëåíèÿ ðåæèìà ïîäà÷è èç-
ìåðÿåìîãî êîìïîíåíòà.
Íà ðèñ. 3 ïðèâåäåíû äåòåêòèðóþùèå õàðàêòåðèñ-
òèêè ×Ý ïðè ìàëûõ êîíöåíòðàöèÿõ (äî 50 ppm) äèîê-
ñèäà àçîòà. Èç ðèñóíêà âèäíî, ÷òî äëÿ ÷óâñòâèòåëü-
íûõ ñëîåâ ðàçëè÷íîé òîëùèíû êîíöåíòðàöèîííàÿ çà-
âèñèìîñòü ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà íàãðóçî÷íîì ñî-
ïðîòèâëåíèè íîñèò ïðàêòè÷åñêè ëèíåéíûé õàðàêòåð.
Âåëè÷èíà ÷óâñòâèòåëüíîñòè ∆U/∆N, ò. å. òàíãåíñ óãëà
íàêëîíà êðèâûõ, äëÿ ñëîåâ òîëùèíîé 0,24 è
0,52 ìêì ïî÷òè îäèíàêîâà, à äëÿ ñëîÿ òîëùèíîé
1,1 ìêì ïî÷òè â 2 ðàçà áîëüøå.
Íà ðèñ. 4 ïîêàçàíî èçìåíåíèå ñîïðîòèâëåíèÿ îá-
ðàçöà âî âðåìåíè ïðè ðàçîâîì íàïóñêå NÎõ. Çäåñü
ìîæíî âûäåëèòü äâà ó÷àñòêà: ó÷àñòîê ñ ðåçêèì èç-
ìåíåíèåì ñîïðîòèâëåíèÿ, êîòîðîå ïðîèñõîäèò çà ïåð-
âûå 30 ñ è õàðàêòåðèçóåò áûñòðóþ àäñîðáöèþ, è ó÷à-
ñòîê ñ îòíîñèòåëüíî ìàëûì èçìåíåíèåì ñîïðîòèâëå-
íèÿ îò âðåìåíè, õàðàêòåðíûì äëÿ ñòàäèè ìåäëåííîé
àäñîðáöèè, ïðè÷åì ðàçíèöà â âåëè÷èíàõ ñîïðîòèâëå-
íèÿ ïðè ðàçíîé êîíöåíòðàöèè îêñèäîâ àçîòà îòíîñè-
òåëüíî íåâåëèêà.
Çàâèñèìîñòü âåëè÷èíû ñîïðîòèâëåíèÿ ×Ý îò êîí-
öåíòðàöèè NÎõ ïðè ïîäà÷å ãàçà â òå÷åíèå ðàçíîãî âðå-
ìåíè ïîêàçàíà íà ðèñ. 5.
Èç ðèñóíêà âèäíî, ÷òî íàèáîëüøàÿ ÷óâñòâèòåëü-
íîñòü (dR/dN) è ëèíåéíàÿ çàâèñèìîñòü âåëè÷èíû ñî-
ïðîòèâëåíèÿ îò êîíöåíòðàöèè íàáëþäàåòñÿ â îáëàñòè
U, ìÂ
300
200
100
0 50 100 150 N, ppm
à
á
â
Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü âûõîäíîãî ñèãíàëà ×Ý îò êîíöåíòðà-
öèè NÎõ ïðè ðàçîâîé ïîäà÷å ãàçà äëÿ ÷óâñòâèòåëüíûõ
ñëîåâ ðàçëè÷íîé òîëùèíû (â ìêì):
à � 0,24; á � 0,52; â � 1,1
R·10�7,
Îì
5
15
25
35
45
2000
100
20
10
5
1 2 3 4 t, ìèí
Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü ñîïðîòèâëåíèÿ ×Ý îò âðåìåíè äëÿ
ïëåíîê òîëùèíîé 0,24 ìêì ïðè ðàçîâîì íàïóñêå NÎõ ñ
ðàçëè÷íîé êîíöåíòðàöèåé (â ppm)
R·10�7,
Îì
5
15
25
35
45
3
2
1
0,5
10 30 50 100 N, ppm
Ðèñ. 5. Çàâèñèìîñòü ñîïðîòèâëåíèÿ ×Ý ïðè òîëùèíå ïëåí-
êè 0,52 ìêì îò êîíöåíòðàöèè NÎõ ïðè íåïðåðûâíîé ïî-
äà÷å ãàçà â òå÷åíèå ðàçëè÷íîãî âðåìåíè (â ìèí)
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2010, ¹ 2
61
ÌÀÒÅÐÈÀËÛ ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÈ
R·10�6,
Îì
10
20
30
40
50
60
2000
1000
200
50
1 2 3 4 t, ìèí
Ðèñ. 6. Çàâèñèìîñòü ñîïðîòèâëåíèÿ ×Ý ïðè òîëùèíå ïëåí-
êè 1,1 ìêì îò âðåìåíè ïðè íåïðåðûâíîé ïîäà÷å ãàçà ñ
ðàçíîé êîíöåíòðàöèåé (â ppm)
íèçêèõ êîíöåíòðàöèé îêñèäîâ àçîòà (äî 20 ppm). Ñ
óâåëè÷åíèåì êîíöåíòðàöèè ÷óâñòâèòåëüíîñòü ×Ý
óìåíüøàåòñÿ.
Íà ðèñ. 6 ïîêàçàíà çàâèñèìîñòü ñîïðîòèâëåíèÿ ×Ý
îò êîíöåíòðàöèè NÎõ ïðè íåïðåðûâíîé ïîäà÷å ãàçà.
Êàê è íà ðèñ. 4, íà êðèâûõ óñëîâíî ìîæíî âûäåëèòü
äâà ó÷àñòêà � áûñòðîé è ìåäëåííîé àäñîðáöèè. Íå-
êîòîðîå îòëè÷èå çàêëþ÷àåòñÿ ëèøü â òîì, ÷òî ïðè íå-
ïðåðûâíîé ïîäà÷å îêñèäîâ àçîòà (ðèñ. 5) íàêëîí êðè-
âûõ, ò. å. êðóòèçíà ó÷àñòêà ìåäëåííîé àäñîðáöèè, íå-
ñêîëüêî áîëüøå.
Îäíàêî íåñìîòðÿ íà íåêîòîðûå ðàçëè÷èÿ, äåòåêòè-
ðóþùèå õàðàêòåðèñòèêè ×Ý ïðè ðàáîòå â îáîèõ ðå-
æèìàõ � ðàçîâîì íàïóñêå è íåïðåðûâíîì ïîòîêå
ãàçà � ïðàêòè÷åñêè ñõîäíû, ïîýòîìó âàæíûì ÿâëÿ-
åòñÿ âûáîð íå àëãîðèòìà íàïóñêà äåòåêòèðóåìîãî ãàçà,
à àëãîðèòìà ðåæèìà èçìåðåíèé.
Äëÿ ïðîâåðêè âîçìîæíîñòè ñîçäàíèÿ ãàçîäåòåê-
òîðà íà îñíîâå òàêèõ ýëåìåíòîâ áûë èçãîòîâëåí ïå-
ðåíîñíîé ìàëîãàáàðèòíûé öèôðîâîé èçìåðèòåëü êîí-
öåíòðàöèè îêñèäîâ àçîòà âåñîì 0,7 êãñ ñ ãàáàðèòíû-
ìè ðàçìåðàìè 200×70×45 ìì. Èñïîëüçîâàëñÿ ðåæèì
áûñòðîé àäñîðáöèè. Äèàïàçîí èçìåðÿåìûõ êîíöåíò-
ðàöèé 0�500 ppm.
***
Òàêèì îáðàçîì, íà îñíîâå ïðîâåäåííûõ èññëåäî-
âàíèé óñòàíîâëåíî, ÷òî ôòàëîöèàíèí êðåìíèÿ ÿâëÿ-
åòñÿ ïåðñïåêòèâíûì ìàòåðèàëîì äëÿ äåòåêòèðîâàíèÿ
îêñèäîâ àçîòà. Åãî ÷óâñòâèòåëüíîñòü è ñòàáèëüíîñòü
ïàðàìåòðîâ çàâèñÿò îò ðåæèìà íàïûëåíèÿ ïëåíêè.
Óìåíüøåíèÿ äðåéôà ñîïðîòèâëåíèÿ ×Ý ìîæíî
äîñòè÷ü âûáîðîì îïòèìàëüíîé äëÿ êàæäîé òîëùèíû
ïëåíêè ðàáî÷åé òåìïåðàòóðû.
Íàèáîëåå èíôîðìàòèâíûì ðåæèìîì ÿâëÿåòñÿ ðå-
æèì êèíåòèêè àäñîðáöèè � èçìåðåíèå èçìåíåíèÿ
âåëè÷èíû ñîïðîòèâëåíèÿ èëè ïðîâîäèìîñòè îáðàçöà
ñî âðåìåíåì íà ñòàäèè áûñòðîé àäñîðáöèè.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Sadaoka Y., Jones T. A., Gopel W. Fast NO2 detection at room
temperature with optimized lead phthalocyanine thin-film structures
// Sensors and Actuators, B1.� 1990.� Is.1.� P. 148�153.
2. Dogo G. J.-P., Maleysson C., Pauly A. Interaction of NO2 with
copper phthalocyanine thin films II: Application to gas sensing //
Thin Solid Films.� 1992.� Vol. 219.� Is. 1-2.� Ð. 251�256.
3. Ïî÷òåííûé À. Å., Ìèñåâè÷ À. Â. Âëèÿíèå àäñîðáèðîâàííî-
ãî êèñëîðîäà íà ïðîâîäèìîñòü ïëåíîê ôòàëîöèàíèíà ñâèíöà //
ÏÆÒÔ.� 2003.� Ò. 29, âûï. 1.� Ñ. 7�10.
4. Szuber J., Grzdziel L. Electronic properties of the space charge
layer of in situ prepared copper phthalocyanine thin films exposed
to oxygen // Thin Solid Films.� 2000.� Vol. 376.� Is. 1-2.�
P. 214�219.
5. Vidadi Yu. A., Kocharli K. Sh., Barkhalov B. Sh., Sadreddinov
S. A. Alternating current investigation of copper phthalocyanine
films in the presence of blocking contacts // Phys. Stat. Sol. (a).�
1976.� Vol. 34.� K77�K81.
6. Ïî÷òåííûé À. Å., Ñàãàéäàê Ä. È., Ôåäîðóê Ã. Ã., Ìèñåâè÷
À. Â. Ïðûæêîâàÿ ïðîâîäèìîñòü âî ôòàëîöèàíèíå ìåäè è êîìïîçè-
öèîííûõ ñòðóêòóðàõ íà åãî îñíîâå // ÔÒÒ.� 1996.� Ò. 38,
¹ 8.� Ñ. 2592�2601.
7. Yuh-Lang Lee, Chuan-Yi Hsiao, Rung-Hwa Hsiao. Annealing
effects on the gas sensing properties of copper phthalocyanine films
// Thin Solid Films.� 2004.� Vol. 468.� Is. 1-2.� P. 280�284.
8. Âîëüêåíøòåéí Ô. Ô. Ôèçèêî-õèìèÿ ïîâåðõíîñòè ïîëóïðî-
âîäíèêîâ.� Ì.: Íàóêà, 1973.
ÍÎÂÛÅ ÊÍÈÃÈ
Í
Î
Â
Û
Å
Ê
Í
È
Ã
È
Åôèìåíêî À. À., Ñèìîíîâ Â. Â. Êîíñòðóèðîâàíèå ýëåêòðîííûõ ñðåäñòâ.
Ìåõàíè÷åñêèå ñòðóêòóðû: Ñïðàâî÷íèê (íà óêðàíñêîì ÿçûêå.) � Îäåñ-
ñà: Ïîëèòåõïåðèîäèêà, 2009.� 548 ñ.
Ñïðàâî÷íèê ñîäåðæèò øèðîêóþ òåõíè÷åñêóþ èíôîðìàöèþ, êîòîðàÿ ïîìîæåò
óïîðÿäî÷èòü è îáëåã÷èòü ïðîöåññ êîíñòðóèðîâàíèÿ äåòàëåé è ñáîðî÷íûõ åäèíèö
ìåõàíè÷åñêèõ ñòðóêòóð ýëåêòðîííûõ ñðåäñòâ. Ýòî òåõíîëîãè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ,
ñâåäåíèÿ î øåðîõîâàòîñòè è îòêëîíåíèÿõ ôîðìû è ðàñïîëîæåíèÿ ïîâåðõíîñòåé,
î ìåõàíè÷åñêèõ ðàçúåìíûõ è íåðàçúåìíûõ ñîåäèíåíèÿõ, îáåñïå÷åíèè âçàèìîçà-
ìåíÿåìîñòè, êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëàõ è ïîêðûòèÿõ.  ñïðàâî÷íèêå òàêæå
èìåþòñÿ ðàçëè÷íûå îáùèå ñâåäåíèÿ, íåîáõîäèìûå êîíñòðóêòîðó.
Ñïðàâî÷íèê ïðåäíàçíà÷åí äëÿ èíæåíåðîâ ýëåêòðîííîãî àïïàðàòîñòðîåíèÿ, âìå-
ñòå ñ òåì îí ìîæåò áûòü ïîëåçåí ñòóäåíòàì ñîîòâåòñòâóþùèõ ñïåöèàëüíîñòåé
òåõíè÷åñêèõ âóçîâ ïðè êóðñîâîì è äèïëîìíîì ïðîåêòèðîâàíèè.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-51913 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2225-5818 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:15:23Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Алиева, Х.С. Сулейманов, С.С. Муршудли, М.Н. 2013-12-15T22:46:51Z 2013-12-15T22:46:51Z 2010 Газочувствительные элементы на основе пленок SiPcCl₂ / Х.С. Алиева, С.С. Сулейманов, М.Н. Муршудли // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2010. — № 2. — С. 58-61. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/51913 Рассматриваются электрические и детектирующие свойства пленок фталоцианина кремния. Показано влияние технологических параметров, воздействия температуры и концентрации оксидов азота на эти свойства. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Материалы электроники Газочувствительные элементы на основе пленок SiPcCl₂ Газочутливі елементи на основі плівок SiPcCl₂ Gasosensing elements on the base of SiPcCl₂ films Article published earlier |
| spellingShingle | Газочувствительные элементы на основе пленок SiPcCl₂ Алиева, Х.С. Сулейманов, С.С. Муршудли, М.Н. Материалы электроники |
| title | Газочувствительные элементы на основе пленок SiPcCl₂ |
| title_alt | Газочутливі елементи на основі плівок SiPcCl₂ Gasosensing elements on the base of SiPcCl₂ films |
| title_full | Газочувствительные элементы на основе пленок SiPcCl₂ |
| title_fullStr | Газочувствительные элементы на основе пленок SiPcCl₂ |
| title_full_unstemmed | Газочувствительные элементы на основе пленок SiPcCl₂ |
| title_short | Газочувствительные элементы на основе пленок SiPcCl₂ |
| title_sort | газочувствительные элементы на основе пленок sipccl₂ |
| topic | Материалы электроники |
| topic_facet | Материалы электроники |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/51913 |
| work_keys_str_mv | AT alievahs gazočuvstvitelʹnyeélementynaosnoveplenoksipccl2 AT suleimanovss gazočuvstvitelʹnyeélementynaosnoveplenoksipccl2 AT muršudlimn gazočuvstvitelʹnyeélementynaosnoveplenoksipccl2 AT alievahs gazočutlivíelementinaosnovíplívoksipccl2 AT suleimanovss gazočutlivíelementinaosnovíplívoksipccl2 AT muršudlimn gazočutlivíelementinaosnovíplívoksipccl2 AT alievahs gasosensingelementsonthebaseofsipccl2films AT suleimanovss gasosensingelementsonthebaseofsipccl2films AT muršudlimn gasosensingelementsonthebaseofsipccl2films |