9.3. Туннелирование сквозь тонкую диэлектрическую пленку. Тонкие диэлектрические пленки

9.3. Туннелирование сквозь тонкую диэлектрическую пленку

Выше мы уже рассматривали туннельный эффект в равновесных условиях (п.2.5). Напомним, что туннельным эффектом называется прохождение микрочастицей потенциального барьера в случае, когда ее полная энергия меньше высоты барьера. Характерно, что при туннелировании энергия микрочастицы остается неизменной.

Рассмотрим систему, состоящую из двух металлических электродов М1и М2и диэлектрического тонкого слоя Д между ними (рис. 9.4,а).

а)б)

Рис. 9.4. Структура МДМ: а– равновесное состояние;б – приложено напряжениеU; К – катод; А – анод

Пусть диэлектрик является туннельнопрозрачным, тогда потенциальный барьер между катодом и анодом можно представить в виде трапеции.

В этом случае потенциальная энергия внутри барьера будет равна

, (9.11)

если отсчитывать энергию от Е0.

Однако если учесть силы электрического изображения, величина и форма потенциального барьера изменятся с учетом потенциальной энергии, соответствующей силам электрического изображения

. (9.12)

С учетом (9.4) потенциальный барьер оказывается более низким и тонким. Последнее обстоятельство делает его более прозрачным для туннелирования электронов сквозь барьер. Прозрачность потенциального барьера может быть определена выражением

, (9.13)

где Е– кинетическая энергия электрона,

D0 – коэффициент, близкий к единице.

В равновесном состоянии потоки электронов, туннелирующих из катода и анода, равны (jк=ja).

Если приложить к МДМ структуре разность потенциалов U, то уровни сместятся относительно друг друга (рис. 9.4,б)

, (9.14)

и туннельные токи jкиjaуже не будут равны между собой.

Расчет разности токов для барьера 2 (рис. 9.4, б) при низких температурах показывает, что

, (9.15)

где β1,β2,β3– постоянные определяемые параметрами МДМ структуры:χ1,χ2,d.

При малых Uэкспоненты в (9.15) можно разложить в ряд и ограничиться его первыми членами. В этом случае зависимостьj(U) близка к линейной

J~Uо. (9.16)

Температурная зависимость туннельного тока имеет вид

J=T2. (9.17)

При увеличении напряжения на МДМ-структуре зависимость j(Uо) от линейной переходит в экспоненциальную с последующим насыщением.

Туннельный эффект лежит в основе работы ряда активных приборов (см. п. 9.7).

9.4. Токи надбарьерной инжекции электронов

Если диэлектрическая пленка в МДМ-структуре составляет 0,01-0,5 мкм, туннельный эффект в ней становится незначительным. В таких пленках работает надбарьерная эмиссия электронов по механизму ШотткиилиФренкеля-Пула(табл. 9.1).

Если толщина пленки dпорядка длины свободного пробегаλ(d≤λ), использовать известную формулу для электропроводностиσ=enμнельзя. В этом случае электроны металла, преодолевшие барьерφδи влетевшие в диэлектрическую пленку, будут попадать на второй электрод практически без столкновений (рис. 9.5,а). Такой механизм прохождения носителей заряда через тонкую диэлектрическую пленку называетсянадбарьерной инжекцией, илимеханизмом Шоттки.

фж

Рис. 9.5. Механизм Шоттки в МДМ-структуре: а–U=0;б–U>0;в– ВАХ МДМ-стуктуры

В случае нейтрального контактадля определения инжекционного потока можно использовать закон Ричардсона-Дешмана

.

Очевидно, что суммарный ток в МДМ-структуре будет равен нулю. При приложении к МДМ структуре разности потенциалов и ее энергетическая диаграмма изменится (рис. 9.5, б). Вследствие этого плотность тока электронов анод-катод уменьшится и будет равнаja

. (9.19)

Плотность встречного потока катод-анод останется неизменной. Величина результирующего тока jримеет направление катод-анод и равна

. (9.20)

Ток такой структуры имеет симметричный характер, что справедливо в случае симметричной МДМ-структуры.

При достаточно больших смещениях (U>>kT/e) ток насыщается, поскольку остается практически лишь поток электронов из катода, не зависящий от смещения.

Этот вывод справедлив для барьера прямоугольной формы. На самом деле барьер скруглен из-за действия сил зеркального отражения (см. рис. 9.4). При малой толщине пленки dэто приводит к понижению высоты барьера на величину Δφ

. (9.21)

Ари d=10-8м Δφсоставит 2,6∙10-2эВ. Тогда, подставив (9.20) вместо

(9.19), получим соотношение

j≈jpe.(9.22)

Приложение внешнего смещения к потенциальному барьеру вызовет изменение его формы и величины Δφ. Этот эффект аналогичен эффекту Шоттки при термоэлектронной эмиссии в вакуум. Учет данного эффекта и сил электрического изображения позволяет получить приближенную формулу для тока, текущего через МДМ-структуру

. (9.23)

Из последнего выражения следует, что учет эффекта Шоттки приводит к исчезновению на ВАХ участковнасыщения. Из (9.23) можно также сделать вывод о том, что при больших смещениях ток надбарьерной инжекции подчиняются соотношению

J~exp. (9.24)

Кроме того, необходимо учесть, что с ростом напряженности электрического поля, его взаимодействие с потенциалом изображения приведет к изменению потенциального барьера. Результирующая величина уменьшения потенциального барьера может быть найдена из соотношения

. (9.25)

Эффект Френкеля-Пула(термическая ионизация в присутствии сильного электрического поля) заключается в снижении потенциального барьера донорного атома [п. 6.4]. Этот процесс является аналогом эффекта Шоттки для барьера на границе раздела металл-диэлектрик. Так как потенциальная энергия электрона в кулоновском поле в четыре раза больше энергии, обусловленной силами изображения, то понижение барьера за счет эффекта Френкеля-Пула вдвое больше понижения, вызванного эффектом Шоттки на нейтральном барьере (9.21)

. (9.26)

Таким образом, ток через контакт в сильном электрическом поле может быть описан выражением

, (9.27)

где j0 – плотность тока в слабом поле.

Инжекция Шоттки и Френкеля наряду с туннельной инжекцией является одним из основных механизмов переноса заряда в МДМ-структуре.

studfiles.net

Тонкая диэлектрическая пленка - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Тонкая диэлектрическая пленка

Cтраница 3

В статье А.В. Панина и А.Р. Шугурова Фрактальный анализ поверхностей тонких пленою) показана эффективность использования сканирующей атомно-силовой микроскопии для фрактального анализа рельефа поверхности тонких диэлектрических пленок. При напылении слоев SiO2 на полупроводниковую подложку ( GaAs) образуются квазипериодические дефектные мезоструктуры, проявляющиеся в форме гофра.  [31]

При изготовлении тонкопленочных структур на основе гетеро-слоев типа металл - диэлектрик - металл ( МДМ) основная технологическая трудность состоит в устранении дефектов в тонкой диэлектрической пленке, разделяющей нижний и верхний металлические слои.  [32]

Электролитический конденсатор - конденсатор ( см.), состоящий из металлических обкладок, разделенных слоем электролита ( см.), на которых при пропускании тока образуются очень тонкие диэлектрические пленки, вследствие чего между пластинами и электролитом возникает большая емкость.  [33]

Значительный разброс значений диэлектрической проницаемости диэлектриков объясняется как специфическими свойствами тонких пленок, физические свойства которых отличаются от свойств монолитных материалов, так и сложностью оценки толщины тонких диэлектрических пленок, структура - которых весьма неоднородна.  [34]

Делитель ( разветвитель) пучка ( ДП) на два направления [20] выполнен на основе 90 -ного четырехплечего ( крестообразного) разветвления лучеводов, в диагональной плоскости которого устанавливается делящий элемент - тонкая диэлектрическая пленка. В созданной конструкции пленка закреплена в сменной кассете, помещаемой в корпус ДП.  [35]

К высокоэнергетическим следует отнести спектры УФ отражения, рентгенографии, а также спектры электронографии на просвет. Они являются главными при анализе структуры тонких диэлектрических пленок, обусловленной ближним и частично дальним порядком. Координационное число вычисляется по площади под максимумом: К.  [36]

Из-за ограниченного объема данной главы не представляется возможным рассмотреть все тонкопленочные диэлектрики, полученные различными способами, однако описание различных методов детально анализируется в других главах книги. Ниже вкратце описываются различные методы получения тонких диэлектрических пленок, приводятся их основные преимущества и недостатки в случае идеальной диэлектрической пленки.  [37]

Такой механизм прохождения свободных зарядов через тонкую диэлектрическую пленку называют надбарьерной инжекцией, или надбарьерной эмиссией.  [39]

Материалом основания может служить вольфрам, тантал, молибден, ковар, керамика. При использовании металлических оснований последние покрываются тонкой диэлектрической пленкой. Затем на поверхность прибора, его боковые стороны и соседние области основания наносится пленка эпоксидной смолы, с помощью которой осуществляется герметизация и крепление прибора к основанию. Используемый материал характеризуется очень малой усадкой при формовке и последующей обработке. Следовательно, давление на прибор при герметизации минимально и нет необходимости создавать защитные покрытия перед формовкой. Материал характеризуется также хорошей адгезией к материалу проволочных выводов во время формовки.  [40]

Если диэлектрик массивный, то весь его остальной объем действует по-прежнему как изолятор, и поэтому в системе металл-диэлектрик-металл ток ничтожно мал. Если же между двумя металлическими электродами поместить тонкую диэлектрическую пленку ( порядка 1 - 10 мкм), то эмитируемые из металла электроны заполнят всю толщину пленки и напряжение, приложенное к такой системе, создаст ток через диэлектрик. Появляется возможность создавать управляемые эмиссионные токи, аналогичные токам в вакууме. При этом тонкие пленки из полупроводниковых материалов, таких как кремний, германий, арсенид галлия и др., по своим свойствам подобны диэлектрикам.  [41]

В качестве примеров можно назвать лазеры с распределенной обратной связью, в частности с распределенной обратной связью на брэгговском отражении, частотные фильтры, устройства ввода - вывода пучков и направленные ответвители. Общим для всех таких систем является распространение волны по тонкой диэлектрической пленке, толщина которой изменяется периодически.  [43]

Если две металлические поверхности расположены на расстоянии менее 50 А одна от другой, из вышеизложенного следует, что электроны будут проходить из электрода в электрод посредством туннельного эффекта. Столь малое расстояние между электродами достигается на практике при помощи тонкой диэлектрической пленки, чаще всего получаемой посредством термического или анодного оксидирования поверхности одного из электродов. Именно эта система и будет теперь рассмотрена.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

9.3. Туннелирование сквозь тонкую диэлектрическую пленку

электроды одинаковые, то дно зоны проводимости становится плоским

(рис. 9.3, д).

В случае различных электродов граничные потенциальные барьеры отличаются на величину χМ1-χМ2 (рис. 9.3,е). Наличие этого внутреннего поля в отсутствие внешнего напряжения является следствием перераспределения заряда между электродами. Величина этого заряда зависит от контактной разности потенциаловUк, площади электродовS и емкости структурыС

где d – толщина диэлектрика.

В МДМ-структурес параметрамиd = 20Å,(χм1-χм2)/e =10-2 В внутреннее поле составляетЕ =(χм1-χм2)/(ed)= 5∙106 В/м.

Ранее мы не учитывали влияния поверхностных состояний на контакты и считали, что высота граничного барьера равна χм-А,но если такие состояния существуют на поверхности диэлектрика, их влияние на процессы в контактах и структурах может стать значительным. Поверхностный заряд создает дополнительное электрическое поле в приконтактной зоне диэлектрика, усиливающее или ослабляющее контактное поле (п. 8.2).

Выше мы уже рассматривали туннельный эффект в равновесных условиях (п. 2.5). Напомним, что туннельным эффектом называется прохождение микрочастицей потенциального барьера в случае, когда ее полная энергия меньше высоты барьера. Характерно, что при туннелировании энергия микрочастицы остается неизменной.

Рассмотрим систему, состоящую из двух металлических электродов М1 и М2 и диэлектрического тонкого слоя Д между ними (рис. 9.4,а).

Пусть диэлектрик является туннельнопрозрачным, тогда потенциальный барьер между катодом и анодом можно представить в виде трапеции.

В этом случае потенциальная энергия внутри барьера будет равна

если отсчитывать энергию от Е0.

235

Рис. 9.4. Структура МДМ: а – равновесное состояние;б – приложено напряжениеU; К – катод; А – анод

Однако если учесть силы электрического изображения, величина и форма потенциального барьера изменятся с учетом потенциальной энергии, соответствующей силам электрического изображения

С учетом (9.4) потенциальный барьер оказывается более низким и тонким. Последнее обстоятельство делает его более прозрачным для туннелирования электронов сквозь барьер. Прозрачность потенциального барьера может быть определена выражением

где Е – кинетическая энергия электрона,D0 – коэффициент, близкий к единице.

В равновесном состоянии потоки электронов, туннелирующих из ка-

тода и анода, равны (jк =ja).

Если приложить к МДМ-структуреразность потенциаловU, то уровни сместятся относительно друг друга (рис. 9.4,б)

236

и туннельные токи jк иja уже не будут равны между собой.

Расчет разности токов для барьера 2 (рис. 9.4, б) при низких температурах показывает, что

где β1,β2,β3 – постоянные определяемые параметрамиМДМ-структу-

ры: χ1,χ2,d.

При малых U экспоненты в (9.15) можно разложить в ряд и ограничиться его первыми членами. В этом случае зависимостьj(U) близка к

При увеличении напряжения на МДМ-структурезависимостьj(Uо) от линейной переходит в экспоненциальную с последующим насыщением.

Туннельный эффект лежит в основе работы ряда активных приборов

(см. п. 9.7).

9.4. Токи надбарьерной инжекции электронов

Если диэлектрическая пленка в МДМ-структуресоставляет 0,01- 0,5 мкм, туннельный эффект в ней становится незначительным. В таких пленках работает надбарьерная эмиссия электронов помеханизму Шоттки илиФренкеля-Пула (табл. 9.1).

Если толщина пленки d порядка длины свободного пробегаλ (d ≤λ), использовать известную формулу для электропроводностиζ = enμ нельзя. В этом случае электроны металла, преодолевшие барьерθδ и влетевшие в диэлектрическую пленку, будут попадать на второй электрод практически без столкновений (рис. 9.5,а). Такой механизм прохождения носителей заряда через тонкую диэлектрическую пленку называется

надбарьерной инжекцией, или механизмом Шоттки.

В случае нейтрального контакта для определения инжекционного потока можно использовать законРичардсона-Дешмана

j AT 2 exp(kT ).

237

Рис. 9.5. Механизм Шоттки в МДМ-структуре:а –U=0;б –U>0;в – ВАХМДМ-стуктуры

Очевидно, что суммарный ток в МДМ-структуребудет равен нулю. При приложении кМДМ-структуреразности потенциалов и ее энергетическая диаграмма изменятся (рис. 9.5,б). Вследствие этого плотность тока электронованод-катодуменьшится и будет равнаja

Плотность встречного потока катод-анодостанется неизменной. Величина результирующего токаjр имеет направлениекатод-аноди равна

Ток такой структуры имеет симметричный характер, что справедливо в случае симметричной МДМ-структуры.

При достаточно больших смещениях (U >>kT/e) ток насыщается, поскольку остается практически лишь поток электронов из катода, не зависящий от смещения.

Этот вывод справедлив для барьера прямоугольной формы. На самом деле барьер скруглен из-задействия сил зеркального отражения (см. рис. 9.4). При малой толщине пленкиd это приводит к понижению высоты барьера на величинуθ

Приложение внешнего смещения к потенциальному барьеру вызовет изменение его формы и величины θ. Этот эффект аналогичен эффекту Шоттки при термоэлектронной эмиссии в вакуум. Учет данного эффек-

238

та и сил электрического изображения позволяет получить приближенную формулу для тока, текущего через МДМ-структуру

Из последнего выражения следует, что учет эффекта Шоттки приводит к исчезновению на ВАХ участковнасыщения. Из (9.23) можно также сделать вывод о том, что при больших смещениях ток надбарьерной инжекции подчиняются соотношению

Кроме того, необходимо учесть, что с ростом напряженности электрического поля его взаимодействие с потенциалом изображения приведет к изменению потенциального барьера. Результирующая величина уменьшения потенциального барьера может быть найдена из соотношения

Эффект Френкеля-Пула (термическая ионизация в присутствии сильного электрического поля) заключается в снижении потенциального барьера донорного атома [п. 6.4]. Этот процесс является аналогом эффекта Шоттки для барьера на границе разделаметалл-диэлектрик.Так как потенциальная энергия электрона в кулоновском поле в четыре раза больше энергии, обусловленной силами изображения, то понижение барьера за счет эффектаФренкеля-Пулавдвое больше понижения, вызванного эффектом Шоттки на нейтральном барьере (9.21)

Таким образом, ток через контакт в сильном электрическом поле может быть описан выражением

где j0 – плотность тока в слабом поле.

239

studfiles.net

Диэлектрическая пленка - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Диэлектрическая пленка

Cтраница 1

Диэлектрические пленки должны удовлетворять ряду требований: быть одинаковыми по толщине и иметь однородные структуру и состав как в каждом элементе микросхемы, так и на всех подложках, обрабатываемых на данном этапе технологического процесса. Параметры пленок должны быть надежно контролируемыми и воспроизводимыми, а методы получения пленок должны обеспечивать возможность максимально полной автоматизации, быть экономичными и безопасными.  [1]

Диэлектрические пленки, используемые в МДП структурах, должны иметь еще более высокие значения параметров качества.  [2]

Диэлектрические пленки особенно чувствительны к отдельным дефектам, имеющим место на совершенной поверхности. Причина заключается в неоднородности электрического поля в таких точках, которая может вызвать пробой диэлектрика.  [3]

Диэлектрическая пленка, нанесенная прямо на поверхность интегральной схемы, может полностью закрывать активные области. Это дает возможность использовать микросхему в бескорпусном виде, либо в дешевом негерметичном корпусе. Комбинация коррозионно-стойкой системы металлизации и пассивации поверхности нитридом кремния делает такие схемы практически нечувствительными к окружающим условиям. Билэс и другие [17] предложили подобный вариант - с защитой из SiO2, полученной высокочастотным катодным распылением, и с контактными площадками из тугоплавкого металла на поверхности диэлектрика.  [4]

Диэлектрическая пленка должна иметь следующие свойства: стабильность физических и электрических параметров в диапазоне рабочих температур изготовляемого конденсатора; высокую электрическую прочность и диэлектрическую проницаемость; малый угол диэлектрических потерь; равномерность толщины, однородность структуры и отсутствие пор в осажденной пленке.  [5]

Диэлектрические пленки используют в интегральных схемах в качестве изоляционных слоев ( пленочные конденсаторы, МДП-транзисторы, многослойный электрический монтаж и др.) и защитных покрытий. При формировании диэлектрических слоев применяют моноокиси кремния ( SiO), германия ( GeO), трехсернистую сурьму ( 80283), окиси титана ( ТЮ2), тантала ( TasOs), алюминия ( АЬОз), калькогенидные стекла, кварц, углеводные полимеры ( стирол, бутадиен) и др. Чаще всего диэлектриком пленочных конденсаторов служит моноокись кремния.  [6]

Диэлектрические пленки находят широкое применение в электронике. Они используются для пассивации поверхности и стабилизации параметров полупроводниковых приборов, в качестве маскирующих покрытий в процессах легирования полупроводниковых материалов, а также в качество диэлектрических слоев при создании пленочных конденсаторов, изолирующих слоев при создании многослойных структур. Окислы в виде сплошных равномерных пленок могут быть осаждены из паровой фазы в результате разложения паров таких МОС, как алкоголяты, карбокенлаты, феноляты и ацетил ацстона-ты металлов.  [7]

Диэлектрическая пленка должна быть хорошим пассивирующим слоем для резисторов.  [8]

Диэлектрические пленки применяют для изготовления конденсаторов, межслойной изоляции и общей защиты схемы от внешних воздействий. Выбор материала для диэлектрических пленок определяется условиями их применения и производства.  [9]

Диэлектрические пленки применяются в интегральных микросхемах в качестве изоляционных слоев и защитных покрытий. При формировании этих пленок используются моноокиси кремния и германия, а также трехсернистая сурьма.  [10]

Защитные диэлектрические пленки имеют различные свойства. Покрытие лаком ВЛ-931 при толщине лаковой пленки 0 02 мм не вызывает заметного роста затухания после климатических и механических воздействий. Например, для волновода 23x10, выполненного из АОО, затухание не превышает 0 2 дб / м, то же относится и к лаку КПЭЦ.  [11]

Изолирующие диэлектрические пленки получают окислением внешних слоеЕ) металлических пленок или нанесением покрытий из диэлектрических материалов.  [13]

Эта диэлектрическая пленка хорошо выполняет также роль пассивирующего слоя, надежно защищающего все структуры микросхемы от воздействия агрессивных сред.  [14]

Получение диэлектрических пленок для тонкопленочных конденсаторных структур на основе метода термического испарения встречает принципиальные трудности, связанные с тремя побочными явлениями: диссоциация окислов при испарении, взаимодействие с материалом испарителя и фоновой атмосферой, поляризационный захват примесей.  [15]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru

Тонкая диэлектрическая пленка - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Тонкая диэлектрическая пленка

Cтраница 2

Если электроды нагревающей системы расположены с разных сторон от тонкой диэлектрической пленки, то электрическое поле, а отсюда и скорость нагрева ограничены напряжением пробоя неизбежного в таких случаях воздушного зазора. Для получения максимального электрического поля в диэлектрической пленке при заданной общей падающей и запасенной мощностях расстояние между электродами для уменьшения воздушного промежутка должно быть сведено к минимуму, однако такая система с малым полным сопротивлением неудобна для передачи мощности.  [17]

Примерно такие же условия можно установить между полями с обеих сторон тонкой диэлектрической пленки.  [18]

Полученные результаты подтверждают возможность применения атом-но-силовой микроскопии и фрактального анализа к исследованию тонких диэлектрических пленок на мезомасштабном уровне.  [19]

У полевых транзисторов с изолированным затвором последний представляет собой металлический слой, изолированный от полупроводника тонкой диэлектрической пленкой. Наличие диэлектрика снимает ограничение на полярность смещения: она может быть как положительной, так и отрицательной, причем в обоих случаях ток затвора отсутствует. Структура таких транзисторов ( металл - диэлектрик - полупроводник), как уже отмечалось, лежит в основе их названия: МДП транзисторы.  [21]

У полевых транзисторов с изолированным затвором последний представляет собой металлический слой, изолированный от полупроводника тонкой диэлектрической пленкой. Наличие диэлектрика снимает ограничение на полярность смещения: она может быть как положительной, так и отрицательной, причем в обоих случаях ток затвора отсутствует. Структура таких транзисторов ( металл - диэлектрик - полупроводник) лежит в основе широко распространенного их названия МДП-транзисторы.  [23]

Электролитический конденсатор - конденсатор, состоящий из разделенных слоем электролита металлических обкладок, на которых образуются очень тонкие диэлектрические пленки, вследствие чего между пластинами и электролитом возникает большая емкость.  [24]

Электролитический конденсатор - конденсатор, состоящий из разделенных слоем электролита металлических обкладок, на которых образуются очень тонкие диэлектрические пленки, вследствие чего между пластинами и электролитом возникает большая емкость. Положительные пластины покрываются тонкой пленкой окиси алюминия, которая служит диэлектриком, а отрицательные пластины, не покрытые пленкой, служат лишь для контакта с электролитом. Последний выполняет роль второй рабочей обкладки конденсатора. Ленты свертываются в плотный, круглый рулон, помещаются в алюминиевый ( иногда картонный) корпус.  [25]

Начальный период сжатия диэлектрика в течение времени прохождения волны по толщине диэлектрика, несущественный при использовании тонкой диэлектрической пленки, является существенным при регистрации электрического сигнала в системе проводник - диэлектрик - проводник с диэлектрическим слоем конечной толщины. Анализ этих эффектов представляет интерес в связи с проверкой модели генерации сигнала в диэлектрических датчиках при прохождении волны. В связи с этим рассмотрим связь сигнала на электродах плоского конденсатора с диэлектрическим слоем конечной толщины с параметрами волны нагрузки в течение периода ее распространения по диэлектрическому слою.  [27]

Для получения численной информации о развитии рельефа наносимых слоев был проведен фрактальный анализ АСМ изображений поверхностей тонких диэлектрических пленок, а также полупроводниковой подложки. Перед описанием полученных результатов следует сделать ряд замечаний, которые были учтены при проведении данного анализа.  [28]

Наличие сквозных пор и лову-шечных уровней, а также неоднородность состава оказывают сильное воздействие на процесс переноса электронов в тонких диэлектрических пленках. Несмотря на активные исследования в данной области [254, 255], вопрос о преобладающем механизме переноса электронов в этих пленках до сих пор остается нерешенным.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Пленки диэлектрические - Энциклопедия по машиностроению XXL

В заключение перечислим те свойства материала пленки (диэлектрическая проницаемость, удельное сопротивление), которые обусловливают основные процессы, предшествующие и сопутствующие формированию адгезионного взаимодействия плепок в электрическом поле [217]. Такое перечисление дано в табл. VI,1.  [c.280]

Тонкие пленки диэлектрические 471  [c.554]

Наряду с необходимостью придания поверхностям деталей токопроводящих свойств с различным коэффициентом электропроводности часто возникает потребность решать обратную задачу — обеспечивать более или менее высокими диэлектрическими свойствами поверхности различных проводников первого рода. Последнее достигается нанесением на металлы полимерных или стеклоэмалевых покровных пленок, диэлектрические свойства которых определяются природой пленкообразователя и пигментов.  [c.74]

Эмиссия диэлектрических слоев. Обнаружено, что относительный коэффициент вторичной эмиссии Овт с окисленной поверхности алюминия, обработанной парами цезия, т. е. с поверхности металла, покрытой тонкой, плохо проводящей пленкой, иногда достигает огромных значений (оат= 100... 1000). Это же наблюдается при создании положительного заряда на пленке любым другим способом, в том числе осаждением положительных ионов газа, что весьма возможно для условий сварочной дуги в парах металлов.  [c.68]

В Ме-дугах при большой напряженности поля ( >10 В/мм) и низкой температуре плавления металла могут преобладать туннельные электроны, причем сильное поле вероятно также при наличии флюсовых диэлектрических пленок на катоде.  [c.70]

Остановимся на одном приложении явлений интерференции света в тонких пластинах, значение которого за последние годы сильно возросло. Речь пойдет о нанесении тонких диэлектрических пленок на оптические поверхности с целью изменения коэффициента отражения. При этом могут решаться следующие две противоположные задачи  [c.217]

Изменение отражения света от стекла диэлектрической пленкой оптической толщины  [c.218]

Интерферометр Фабри—Перо. Интерферометр, или эталон Фабри—Перо, является в настоящее время основным прибором в спектроскопии высокой разрешающей силы. Его действие основано на интерференции большого числа лучей, получаемых при многократном отражении световой волны между двумя параллельно расположенными плоскими зеркалами, обладающими частичным пропусканием (рис. 26). В современных интерферометрах, как правило, используют многослойные диэлектрические зеркальные покрытия, которые наносят на подложки из оптического стекла или кварца в вакууме. Они позволяют получать высокие коэффициенты отражения света при малой величине потерь на поглощение. Худшие характеристики имеют покрытия из тонких пленок серебра и алюминия.  [c.76]

Применение таких современных диэлектрических материалов, как оксид и нитрид кремния, монокристаллов сапфира и шпинели в качестве соответственно диэлектрических пленок и подложек, во многом определяет параметры интегральных микросхем.  [c.4]

Диэлектрические пленки должны удовлетворять ряду требований быть одинаковыми по толщине и иметь однородные структуру и состав как в каждом элементе микросхемы, так и на всех подложках, обрабатываемых на данном этапе технологического процесса. Параметры пленок должны быть надежно контролируемыми и воспроизводимыми, а методы получения пленок должны обеспечивать возможность максимально полной автоматизации, быть экономичными и безопасными.  [c.39]

М. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК  [c.40]

Таблица 1. Условия термического осаждения диэлектрических пленок

Таблица 2. Условия плазмохимического осаждения диэлектрических пленок

Приведем для примера две реакции, используемые при термическом осаждении диэлектрических пленок  [c.43]

СВОЙСТВА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК  [c.44]

Какие методы получения диэлектрических пленок вы знаете  [c.56]

Как осаждают диэлектрические пленки из парогазовой смеси  [c.56]

Рис 37. Электрические модели систем металл - полимерная пленка -электролит а - сплошное покрытие 6 - электролит в - пористое покрытие С, - электрическая ёмкость конденсатора г/ - активное сопротивление, эквивалентное диэлектрическим потерям конденсатора - электрохимическая ёмкость электролита внутри пор ti - сопротивление электролита в порах  [c.63]

Электрическая прочность, кв мм (для пленок толщиной 1 мм) Диэлектрическая проницаемость (при 10в г4) Тангенс угла диэлектрических потерь (при Ш гц) 45—60 2,2-2,3 0,0003  [c.15]

Пластмассы 65, 66, 210, 211, 215, 219, 223 Пленки диэлектрические 420 масляные 68 окисные 152, 158 полимерные 211 проводящие 420 ферромагнитные 386, 420 Пневмоника 259 Повинол 221 Подшипники качения 66, 167, 215 роликовые 63 скольжения 31, 53, 62, 214 упорные 64, 69, 70 шариковые 64, 167, 168 Поковки 24,112 Полиамид 65, 220  [c.436]

МНОГОСЛОЙНОЙ системе. Простейший фильтр, изобретенный Геффеке-ном в Германии в 1939 г., представляет собой трехслойное покрытие, которое состоит из диэлектрического промежуточного слоя (показатель преломления л р), окруженного двумя полупрозрачными металлическими пленками. Заменяя металлическую пленку диэлектрическим мультислоем, можно (приближенно) получить любые необходимые спектральные характеристики пропускания [35].  [c.204]

СТОЙКОГО целлофана, ацетилцеллюлозы и поливинилхлоридной пленки. Диэлектрическое тепло, возникаюгцее в покрытии пластин конденсатора, передается свариваемому полимеру за счет теплопроводности. Такое видоизменение процесса придает ему  [c.134]

Низкая эффективность системы светоизлучающий диод — оптическое волокно может быть улучшена, если удастся уменьшить потери на френелевское отражение. Один из способов осуществления этого показан на рис. 8.12, а. Диод соединен с волокном клеем, имеющим коэффициент преломления Пд, близкий по величине к коэффициенту преломления материала волокна. Кроме того, поверхность диода просветлена пленкой диэлектрического материала, такого как корунд (п = 1,76), окись кремния (п = 1,9) или нитрид кремния (п 2,0). В 2.1.2 ггроведен анализ, который привел к формуле (2.1.13) и найдено, что доля излучения, переданного в волокно и распространяющегося по не-  [c.230]

В зависимости от состава, всем высокомолекулярным синтетическим материалам присущи свойства, выгодно отличающие их от металлов и от силикатных материалов. К числу этих свойств относятся простота изготовления деталей и аппаратов сложных конструкций, высокая устойчивость в агрессивных средах, низкая плотность изделий (пе превышаю Щая 1,8 Мг1м , а в большинстве с.яучаев равная 1,0—, 2> Мг/м ) возможность и широких пределах изменять механическую прочность для статических и динамических нагрузок как правило, высокая стойкость к истирающим усилиям хорошие диэлектрические и теплоизоляционные свойства в1лсокие клеящие свойства некоторых полимеров (позволяющие использовать их для изготовления клеев и замазок) уплотнительные и герметизирующие свойства отдельных полимеров способность поглощать и гасить вибрации способность образовывать чрезвычайно тонкие пленки.  [c.392]

Высокоотражающие интерференционные покрытия (интерференционные зеркала). Наряду с необходимостью уменьшать коэффициент отражения на практике часто приходится решать противоположную задачу — получать высокоотражающие поверхности. При решении также и этой задачи па помош,ь приходит явление интерференции. Легко убедиться, что если в системе, изображенной на рис. 5.14, показатель преломления диэлектрического слоя взять больше показателя преломления стекла п > п ), то произойдет увеличение коэффициента отражения. Вследспзие того, что потеря полуволны будет происходить теперь только на пиеш-ней поверхности пленки, оптическая разность хода между отраженными когерентными волнами I и 2 будет равна Л/4 + Х/4 + к/2 = = X, что соответствует разности фаз, равной 2я. Таким образом,  [c.108]

Слои наносятся следующим образом. На стекло (рис. 5.15) наносят определенное число диэлектрических пленок с разными показателями преломления, но с одинаковой оптн1№ской толщиной, равной i/4, причем их наносят так, чтобы между двумя слоями с большим показателем преломления (например, сульфид цинка, для которого rii 2,3) находилась диэлектрическая пленка с малым показателем преломления Па (например, фторид лития с По 1,3). Легко убедиться, что в этом случае все отраженные волны будут синфазными и потому будут взаимно усиливаться. Характерным свойством такой высокоотражающей системы является тот факт, что она действует в довольно узкой спектральной области, причем чем больше коэффициент отражения, тем уже соответствующая область. Например, значения коэффициента отражения R 0,9, полученного с использованием семи слоев, добиваются в области шириной АХ — 5000 А.  [c.108]

При решении данной задачи (а также при рассмотрении интерферометров) будем применять более наглядный метод суммирования амплитуд. Это удобно для диэлектрических пленок, так как можно учитывать лишь одно ограл ение - коэффицргенты отражения невелики и амплитуды волн при последующих отражениях пренебрежимо малье.  [c.211]

Как следует из уравнения (12.31), емкость или диэлектрическая проницаемость среды (жидкость-Ьгаз) однозначно характеризует величину б. Схема измерений, построенная на этом принципе,, показана на рис. 12.7, а. Обкладками конденсатора являются орошаемая поверхность 1 и пластина 2. Обычно площадь пластины не превышает 10 мм . Электронная аппаратура, измеряющая емкость, состоит из генератора высокой частоты 3, частотного детектора 4 и электронного потенциометра 5. По измеренной величине С толщина пленки определяется из уравнения  [c.253]

Разряд в воздухе вдоль поверхности твердого диэлектрика называют поверхностным разрядом или поверхностным перекрытием. Внесение твердого диэлектрика в воздушный промежуток существенно снижает его разрядное напряжение, даже если цилиндрический образец поместить между параллельными пластинами, создающими в промежутке однородное поле. Хотя в этом случае образующие цилиндра совпадают с направлением силовых линий электрического поля и поэтому поле, казалось бы, должно оставаться однородным, разряд всегда развивается в воздухе вдоль поверхности твердого диэлектрика при более низком напряжении, чем в чисто воздушном промежутке без цилиндра из твердого диэлектрика. На рис. 23.6 приведены зависимости напряжения поверхностного разряда в воздухе вдоль изоляционных цилиндров из различных твердых диэлектриков при частоте 50 Гц от высоты цилиндра (длины разрядного промежутка). Снижение разрядного напряжения обусловлено нарушением однородности электрического поля, так как пленка влаги на поверхности диэлектрического цилиндра имеет неодинаковую толщину в различных участах вдоль длины образца, в результате чего напряжение вдоль цилиндра распределяется неравномерно. Поэтому гидрофобный (несмачивающийся) парафин в меньшей степени снижает разрядное напряжение по сравнению с чисто воздушным промежутком, чем гидрофильный (смачивающийся) фарфор или стекло. При  [c.547]

Диэлектрические материалы применяют в микроэлектронике в качестве изоляционных покрытий и масок при диф( )узии и ионной имплантации, герметизирующих покрытий легированных пленок, предотвращающих выход легирующих элементов, герметизирующих слоев, защищающих поверхности приборов от внещних воздействий, для диффузии примесей из слоев легированных оксидов, а также для геттерирования примесей и дефектов. Наиболее перспективны для этих целей оксид и нитрид кремния, а также имеющие более узкое применение оксинитрид кремния и некоторые стекла.  [c.39]

В последнее время большое распространение получили процессы осаждения диэлектрических пленок проведением химических реакций на поверхностях нагретых подложек в специально составленных газовых смесях. Энергию для протекания этих химических реакций можно подводить в виде теплоты, облучением квантами света (фотохимически) или тлеющим плазменным разрядом.  [c.41]

Горизонтальный реактор с горячими стенками, подогреваемыми внешней трехзонной печью, предназначенный для термического осаждения диэлектрических пленок из парога зовой смеси, показан на рис. 20. Газовая смесь поступает в один конец 6 реакционной камеры и откачивается из другого ее конца 3. Давление в реакционной камере обычно составляет от 30 до 250 Па, температура 300— 900 °С, расход смеси может изменяться от 100 до 1000 см /мин в пересчете на атмосферное давление. Подложки 4 устанавливают на пьедестале 5 вертикально, т. е. перпендикулярно газовому потоку. Иногда для более равномерной подачи газа к подложкам применяют специальные обтекатели. Основные достоинства метода — высокая производительность, возможность обработки подложек больших размеров и достаточная однородность получаемых пленок (око-  [c.41]

Диэлектрическая пленка Состав реагентов TiiMnepaiypa осаждения.  [c.42]

Для плазмохимического осаждения диэлектрических пленок используют реактор с радиальным распределением газового потока, показанный на рис. 21. Круглая реакционная камера, обычно выполняемая из алюминия или стекла, имеет два плоских алюминиевых электрода, на нижнем 7 из которых (заземленном) помещаются на пьедестале 6 подложки. При подаче высочастотного напряжения на верхний электрод 4 между ним и нижним электродом создается тлеющий разряд, который служит источником энергии для протекания химических реакций. Газовый поток вводят по краям 1 камеры и выводят из ее центральной части 8. Нижний электрод, кроме того, нагревается резистивными или инфракрасными нагревателями до 100—400 °С.  [c.43]

В морской и других атмосферах, создающих электропроводящие пленки влаги на поверхностях деталей и конструкций, разр>тиающее действие контактной пары проявляется примерно в зоне 5 см вокруг потощали контакта. Рекомендуется применять в этой зоне диэлектрические разделители. Чтобы избежать вредного воздействия влаги, разделители должны поглощать не более о влаги, быть без трещин и выбоин, отверстий и других дефектов, куда может затекать влага. Не следует прикреплять к пропитанной солями меди древесине или фанере анодные по отношению к меди металлы и заделывать разнородные металлы в пористые материалы на близком расстоянии друг от друга, т.к. это может вызвать контактную коррозию (рис. 13 ),  [c.35]

В процессе анодирования при повышении напряжения на поверхности алюминия формируется диэлектрическая окисная пленка аморфного строения, состоящая из внутреннего тонкого барьерного слоя и наружного, пронизанного многочисленными порами. При достижении напря-дения дуги на поверхности анода, покрытого диэлектрической окисной пленкой, в местах микродефектов и пор возникает пробой окисной пленки и появляются микро-ор цуговые разряды. Под действием микродуго-вых разрядов идет процесс окисления, толщина пленки в этих местах растет, и происходит залечивание дефектных точек. В результате анод покрывается плотной окисной пленкой, обладающей высокими изолирующими и  [c.123]

Гигроскопичность диэлектриков зависит от их структуры и состава. Неполярные органические диэлектрики, например парафин, полиэтилен, полипропилен, обладают очень малой гигроскопичностью, почти не поглощают влаги из возду а и даже при длительном пребывании во влажной среде сохраняют хорошие диэлектрические свойства. Полярные диэлектрики обладают обычно большей гигроскопичностью, причем закрепление полярных молекул воды около полярных групп молекул диэлектрика замедляет поглощение влаги и равновесное состояние (предельное влагопоглоще-ние) наступает в них за большее время, чем у неполярных. Некоторые вещества, поглощая влагу, образуют с ней твердый коллоидный раствор — набухают. У таких диэлектриков (например, целлюлозные материалы) влагопоглощение может быть очень большим и вызывать сильное ухудшение электрических параметров. Наличие в диэлектриках водорастворимых составных частей и солей повышает их гигроскопичность. Многие неорганические диэлектрики, обладающие плотной структурой, например стекло, непористая керамика, практически не обнаруживают объемного поглощения воды. Проникновение влаги в диэлектрик может происходить через имеющиеся в нем поры. По своему характеру пористость может быть открытой в виде каверн на поверхности закрытой — в виде внутренних воздушных пустот, не сообщающихся с окружающей средой сквозной — в виде каналов, пронизывающих диэлектрик насквозь. Наибольшее влияние на электрические параметры оказывает влага, попадающая в сквозные поры. Конденсируясь на их стенках, вода образует сплошные пленки повышенной проводимости. Имеют значение и размеры пор, которые могут быть разными от макроскопических до суб-микроскопических размером (5—10)-10 см.  [c.110]

Из полистирола получают полистирольные пленки толщиной 10—100 мкм, называемые стирофлексом. Пленки отличаются большой прочностью, высокими диэлектрическими показателями и применяются в конденсаторной технике.  [c.207]

mash-xxl.info

Электропроводность тонких диэлектрических пленок - [PDF Document]

TRANSCRIPT

Кафедра физики твердого тела Специализация твердотельной электроники и микроэлектроники Учебная лаборатория физики твердого тела Электропроводность тонких диэлектрических пленок Описание лабораторной работы подготовили: студенты 4 курса Потупалова Л.М., Штуберт А.Ю., Штуберт О.М. Использованные литературные источники: 1) Райкерус П.А. – Методическое пособие по лабораторной работе «Электропроводность тонких диэлектрических пленок», Петрозаводск, 1984. 2) Малиненко В.П., Сергеева О.В. – Методические указания к лабораторной работе «Зонный и прыжковый механизмы переноса в неупорядоченных оксидах металлов», Петрозаводск, 2002. Петрозаводск 2003г Электропроводность тонких диэлектрических пленок. Цель работы: 1. Ознакомится с теорией электропроводности тонких диэлектрических пленок, с типами контактов металл-диэлектрик, с токами, ограниченными пространственным зарядом, с эффектом Паула-Френкеля в аморфных веществах. 2. Экспериментально исследовать электропроводность анодных окисных пленок на тентале или ниобии и нитриде кремния 1. Предварительные замечания Введение. В этой лабораторной работе мы обсудим механизм проводимости в тонких диэлектрических пленках, входящих в структуру металл-диэлектрик-металл (МДМ), т.е. структур типа «сэндвич». Слово sandwich в переводе с англ.языка означает «бутерброд», «слоистая структура». Так как в таких структурах применяют в основном тонкие пленки, обычно толщиной 1-2 мкм, то даже при малых напряжениях порядка нескольких вольт напряженность электрического поля в пленке весьма велика и достигает величины 105-106В•см-1. В противоположность свойствам в слабых полях, когда наблюдаются омические ВАХ (ток I линейно зависит напряжения U) ,в сильных полях свойства пленок более интересны, так как ВАХ обычно имеет ряд особенностей. Очень часто электрические свойства в сильных полях не могут быть удовлетворительно описаны одним механизмом проводимости и в различных диапазонах напряженности электрического поля могут доминировать разные механизмы. Вопросы, касающиеся ионной проводимости, в данной лабораторной работе не рассматриваются, по ионной проводимости см. лабораторную работу по проводимости окисных пленок, погруженных в электролиты. Экспериментальная часть работы посвящена исследованию ВАХ структур металл – анодная окисная пленка - металл или полупроводник – окись кремния – нитрид кремния – металл. В последнем случае полупроводник (Si) играет роль электрода, окись кремния и нитрид кремния – это диэлектрики. Проводимость тонких пленок. Диэлектрик –это материал, концентрация носителей в котором крайне низка, во многих веществах значительно меньше 1 см-3, вследствие чего он фактически не обладает проводимостью при комнатной температуре. Как будет показано ниже, прохождение тока через тонкопленочные материалы вовсе не определяется собственными свойствами диэлектриков. Электрические свойства систем МДМ могут резко отличаться от свойств, ожидаемых при учете лишь объёмной проводимости примененных диэлектриков, ширина запрещенной зоны которых обычно более 2 эВ. Зачастую электрические характеристики таких систем определяются другими свойствами, такими как природа контакта электрод – диэлектрик. Омический контакт (см. ниже) способствует инжекции дополнительных носителей в диэлектрик, концентрация которых гораздо больше концентрации собственных носителей. Кроме того, напряжение в несколько вольт способно создать необычно сильное электрическое поле в пленке диэлектрика вблизи границы электроддиэлектрик, что способствует инжекции носителей из электрода в диэлектрик. Другим важным фактором, который нужно учитывать при рассмотрении тонкопленочного диэлектрика, является наличие в нем ловушек, так как диэлектрические пленки в большинстве случаев являются некристаллическими (аморфными). В самое последнее время показано, что в 2 аморфных веществах существует много таких ловушек, связанных с обрывом связей или с перестройкой этих связей (так называемые валентно-альтернативные дефекты, когда одновременно возникают в равной концентрации дефекты донорного и акцепторного типов). Донорные центры приводят к электропроводности Пула – Френкеля, а по акцепторным ловушкам может осуществляться прыжковая проводимость. Зонная структура. Следует отметить, что на энергетических диаграммах запрещенная зона, разделяющая валентную зону и зону проводимости, изображается всегда с четко выраженными границами. Строго говоря, запрещенная зона с четко выраженными границами является свойством лишь кристаллических тел, а мы в большинстве случаев имеем дело с аморфными диэлектриками в виде тонких пленок. Однако можно показать, что большинство особенностей зонной структуры твердого тела определяется ближним порядком, поэтому основные свойства зонной структуры кристаллического состояния можно перенести на аморфное состояние. Отсутствие дальнего порядка в некристаллических материалах вызывает развитие краев зоны проводимости и валентной зоны, так что энергетические зоны не являются четко выраженными. Но в первом приближении можно считать, что в диэлектрических пленках ширина запрещенной зоны строго определена и соответствует некоторой средней величине реальной размытой энергетической зоны. В пределах ограничений, налагаемых такой моделью, рассмотрим ряд особенностей структуры пленочных диэлектриков. 2. Виды контактов Пленочные оксиды переходных металлов, таких как тантал, ниобий, вольфрам, гафний, иттрий и др., при получении их анодным окислением являются неупорядоченными по своей структуре материалами. Заметную проводимость они проявляют в полях свыше 104-105 В/см. при этом в связи с особенностью структуры в них могут проявляться различные механизмы проводимости зонного и не зонного характера, а также нелинейная проводимость с отрицательным дифференциальным сопротивлением. При рассмотрении проводимости структуры металл-пленочный диэлектрик-металл важно знать, что представляет собой контакт металл-диэлектрик. По типам контакты могут быть нейтральными, омическими и выпрямляющими. В литературе [1,2] рассмотрены контакты полупроводников и диэлектриков с металлами и электролитами. Диэлектрики, к которым относятся многие окислы переходных металлов, можно рассматривать как широкозонные полупроводники с учетом низкой концентрации электронов при нормальных условиях. При этом подход к рассмотрению контактов металл-полупроводник, металл-диэлектрик будет одинаковым. На рис.1 представлены схемы энергетических уровней для нейтрального контакта между металлом и диэлектриком. Электрически нейтральный контакт предполагает, что в диэлектрике нет объемных зарядов и изгиба зон, так что края зоны проводимости и валентной зоны остаются плоскими до поверхности металла. Условиями плоских контактов являются соотношения работ выхода металла φm и изолятора или полупроводника φ. При φm = φ (рис. 1а) равновероятен переход электрона из металла и изолятора, в результате чего суммарный ток равен нулю и вблизи поверхности объемный заряд возникать не будет. При φm = φ (рис.1б и в) в области низких температур или когда уровень захвата электронов расположен высоко над уровнем Ферми Е, объемный заряд, захваченный ловушками, будет слишком мал, чтобы вызвать изгиб зон. Нейтральный контакт определяется как контакт, при котором концентрация носителей в приконтактном слое равна их концентрации в объеме изолятора. Ток, инжектированный из металлического контакта в изолятор, в соответствии с законом Ома достигает анода. Для изоляторов часто выполняется соотношение φm1

vdocuments.mx

• 
  Физика тонких пленок
• 
  Диэлектрические тонкие пленки
• 
  Пленка цветная тонировочная
• 
  Монтаж пленки ик
• 
  Пленка аэродромная ппа
• 
  Пленка soft touch
• 
  Греющая пленка тм
• 
  Виды атермальная пленка
• 
  Оптическая толщина пленки
• 
  Толщина ламинирующей пленки
• 
  Пленка тонировочная цветная