LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Фізичні основи напівпровідникових приладів екстремальної електроніки



ІНСТИТУТ ФІЗИКИ НАПІВПРОВІДНИКІВ імені В.Є. Лашкарьова

НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ






Шварц ЮРІЙ МИХАЙЛОВИЧ



УДК 621.382



ФІЗИЧНІ ОСНОВИ НАПІВПРОВІДНИКОВИХ

ПРИЛАДІВ ЕКСТРЕМАЛЬНОЇ ЕЛЕКТРОНІКИ








01.04.10 – фізика напівпровідників і діелектриків




Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора фізико-математичних наук




Київ – 2004


Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова

НАН України

Науковий консультант:

доктор технічних наук, професор, академік НАН України

Свєчніков Сергій Васильович,

Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України,

почесний директор інституту, завідувач відділу

Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук, професор, член-кореспондент НАН України

Лисенко Володимир Сергійович,

Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України,

завідувач відділу;

доктор фізико-математичних наук, професор, академік АПН України

Третяк Олег Васильович,

Київський національний університет імені Тараса Шевченка,

Перший проректор університету, завідувач кафедри;

доктор фізико-математичних наук, професор,

Литовченко Петро Григорович,

Інститут ядерних досліджень НАН України, завідувач відділу

Провідна установа: Одеський національний університет імені І. І. Мечникова,

кафедра експериментальної фізики

Захист відбудеться 24 грудня 2004 р. о 14 год.15 хв. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.199.02 при Інституті фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України

за адресою: проспект Науки, 45, Київ, 03028


З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту фізики напівпровідників

імені В.Є. Лашкарьова НАН України за адресою: проспект Науки, 45, Київ, 03028


Автореферат розісланий “27” жовтня 2004 р.


Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

доктор фізико-математичних наук, професор Іщенко С.С.


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. Тенденції і перспективи розвитку нових галузей науки і техніки: космічної і ракетної техніки, кріоенергетики, термоядерної і атомної енергетики, фізики і техніки низьких температур, - обумовили значний інтерес до створення напівпровідникових приладів, призначених для роботи в діапазоні низьких/високих температур, при впливі термічних ударів, механічних напружень і ударних навантажень, вібрації, радіаційних випромінювань, магнітних полів тощо. Ці умови визначають роботу напівпровідникових приладів екстремальної електроніки.

Чутливими елементами (ЧЕ) більшості напівпровідникових приладів промислового призначення є р-n-переходи, гетеропереходи і тонкі плівки. Висока чутливість до впливу зовнішніх факторів (ВЗФ) не дозволяє застосовувати такі прилади в екстремальній електроніці.

За даними Першої міжнародної конференції по екстремальній електроніці (NASA/JPL Conference on Electronics for Extreme Environments, Pasadena, USA, 1999) і європейських конференцій (Eurosensors, XIII-XVII, 1998-2003) структури на основі Si, GaAs і Ge є елементною базою сучасної напівпровідникової мікроелектроніки і викликають найбільший інтерес для створення приладів, здатних надійно функціонувати в умовах ВЗФ. Стабільність напівпровідникових приладів визначається кристалічною структурою, дефектністю, рівнем, концентрацією і ступенем компенсації легуючих домішок, електрофізичними і теплофізичними властивостями, конструктивними і технологічними особливостями ЧЕ, а також залежить від фізичних принципів їх роботи. Недостатність уявлень про фізичні процеси, що протікають у ЧЕ приладів в умовах впливу факторів екстремальної електроніки, обмежує області їх застосування і перешкоджає розробці нових типів приладів.

В даний час відсутні промислові технології виготовлення приладів і сенсорів на основі плівок Ge, гетероструктур типу Ge-GaAs і кремнієвих структур з p-n-переходами для застосування в умовах впливу високих (до 500 К) і низьких (до 4.2 К) температур, деформацій (до 10-3 відн. од.), магнітних полів (до 10 Тл), радіації (до 10 Mрад), термічних ударів та їх комбінованого впливу. Проблема створення нових типів напівпровідникових приладів з поліпшеними характеристиками, що задовольняють вимогам екстремальної електроніки, є актуальноюі відкриває нові можливості в розвитку сучасної сенсорної мікроелектроніки.

Вищевикладене визначає актуальність проведення комплексних теоретичних і експериментальних досліджень фізичних явищ у перспективних у прикладному відношенні плівках Ge, гетероструктурах Ge-GaAs і кремнієвих p-n-переходах, результати яких складають фізичні основи нових типів напівпровідникових приладів і сенсорів екстремальної електроніки.


Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота відповідає основним науковим напрямкам діяльності Інституту фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, закріпленим його Статутом і затвердженим Президією НАН України і виконувалась відповідно до тем:

1. Бюджетної теми “Дослідження фізичних явищ на поверхні напівпровідників та межах розділу фаз, перспективних для розробки нових приладних пристроїв”, Постанова Бюро ВФА АН УРСР від 19.12.89 р. №10, 1990-1995, № держ. реєстрації 0193U028658.

2. Програма фундаментальних і пошукових НДДКР від 7.08.1992 р. МО України, 1992-1995. Проект “ТАШ-1-УА” “Дослідження і розробка нових принципів створення функціональних перетворювачів фізичних величин”.

3. Програма фундаментальних і пошукових НДДКР від 7.08.1992 р. МО України, 1992-1995. Проект “ТАШ-УА” “Дослідження можливості розробки багатофункціональних сенсорів для одночасного виміру температури, деформації і магнітного поля”.

4. Проект фонду фундаментальних досліджень ДКНТ України №2/979 “Термодіодний сенсор температури”, 1997-2001, № держ. реєстрації 0100U006685.

5. Проект УНТЦ № 477 “Розробка нового покоління мікроелектронних термоперетворювачів на основі сировинної бази України для підвищення ефективності енергозберігаючих технологій”, 1997-1999.

6. Комплексна науково-технічна програма “Розробка технологій та організація виробництва напівпровідникових мікросенсорів, електронних приладів та систем на їх основі для екологічного моніторингу та енергозбереження”. Проект №3.3/5 “Розробка технологій створення моно- та багатофункціональних мікросенсорів і електронних приладів на їх основі”, 2001-2005. Постанова Кабінету Міністрів Україні від 27.06.95 р. №394-р., № держ. реєстрації 0102U001741.

7. Програма “Фізичні та фізико-технологічні основи електронних та оптичних процесів в напівпровідникових сенсорних структурах”. Проект №43/5 “Фундаментальні фізичні обмеження струмопроходження через p-n-перехід, що виникають в кріогенній області температур”, 2002-2006. Постанова Бюро ВФА НАН України від 19.03.2002 р., протокол №3, № держ. реєстрації 0102U002699. В перший роботі автор був відповідальним виконавцем, всі інші перелічені роботи і проекти виконувались під науковим керівництвом автора.

Мета та задачі дослідження. Об'єктом дослідження є встановлення закономірностей протікання фізичних процесів у напівпровідникових структурах в умовах ВЗФ, близьких до граничних для напівпровідників. Предметом дослідження обрано закономірності та особливості фізичних явищ у гетероепітаксійних плівках Ge на GaAs, p-n-переходах і тестових структурах Si під ВЗФ, результати вивчення яких складають фізичні основи напівпровідникових приладів екстремальної електроніки.

Метою дослідження є створення фізичних основ напівпровідникових приладів екстремальної електроніки, які включають:

- встановлення основних